Sistemas hidráulicos

Sistemas hidráulicos de accionamiento manual

Veamos que elementos conforman un circuito oleohidráulico elemental de accionamiento manual pero de uso muy común:

Multiplicador de fuerzasHidráulico.

Sistema Básico

Multiplicador de fuerzasmecánicas y

multiplicadoras defuerzas hidráulico.

Utilizando válvulasantiretorno.

Sistema con Palanca

Sistema para sostener la carga y desplazarse en forma continua

Permite el retorno delpistón de simple efectodebido a su propio pesoo a una fuerza externa.

Este es el esquema típicode una gata hidráulica.

Sistema muy frecuente,con válvula limitadorade presión o válvula de

seguridad.Se utiliza en prensas,

montacargas, etc.

Sistema con válvula de descarga

Sistema con válvula limitadora de presión

La carga asciende tantocon la carrera de arribahacia abajo como con lacarrera de abajo hacia

arriba de la bombamanual.

Sistema con bomba de pistón de doble efecto

El SISTEMA HIDRÁULICO, tiene:

Bomba de un pistón de accionamiento manual de doble efecto. Válvula de control de

máxima presión (válvula limitadora de presión).

Válvula de distribución de caudal 4/3 de accionamiento manual y centrado por muelles.

Actuador: pistón de doble efecto.

SISTEMA HIDRÁULICO DE ACCIONAMIENTO POR MOTOR

ELÉCTRICO

Si reemplazamos la bomba de accionamiento manual por una bomba accionada por un motor eléctrico o un motor de combustión interna para obtener un flujo continuo de caudal.

REPRESENTACIÓN DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO BÁSICO

PARTES DE UN SISTEMA HIDRÁULICO

Bomba

Unidad de Transformación de Energía mecánica en Energía de Fluido. La energía mecánica es el movimiento rotacional que entrega el motor eléctrico al eje de la bomba y la energía de fluido básicamente esta constituida por presión y caudal.

Actuador

Constituido por el cilindro el cual es un conversor de energía de fluido en energía mecánica (movimiento lineal que desplaza una fuerza, es decir que realiza un trabajo).

Control de presión y caudal

Las válvulas de control de flujo controlan el régimen de flujo a través del sistema. Este tipo de válvula proporciona un flujo predeterminado en un circuito, como el de la dirección o el del control de un implemento.

Las válvulas de alivio o de control de la presión limitan o mantienen la presión del sistema. Si la presión sobrepasa el nivel predeterminado, la válvula se abre y libera aceite hacia el tanque.

1 - Tanque2 - Válvula de control direccional3 - Válvula de control de presión4 - Válvula de control de flujo5 - Bomba6 - Cilindro

FLUJO ENERGÉTICO

Esta identificación de las partes permite distinguir el flujo energético en un sistema hidráulico:

Transformación de energía mecánica en energía hidráulica.

Control de la energía hidráulica.

Transformación de la energía hidráulica en energía mecánica.

conversor de energía de fluido en energía mecánica: actuadores

control de energía :válvulas de control de presión y caudal

conversor de energíamecánica en energía de fluido : bomba

¿Por qué los cambios energéticos?

¿Por qué pasar de la energía mecánica en el eje del motor a la energía hidráulica (de fluido) y luego nuevamente a energía mecánica?

Porque los motores: eléctrico o de combustión interna dan alta velocidad angular pero bajo torque.

Los motores: eléctrico o de combustión interna dan velocidadangular y se requiere velocidades lineales.

En ambos casos los sistemas oleohidráulicos son una buenaalternativa considerando las siguientes ventajas:

Flexibilidad mecánica. Fácil control. Alta potencia transmitida.

También debemos considerar que estos cambios energéticos están asociados a una degradación de la energía debido a las pérdidas, manifestadas en forma de calor, cuya cuantificación podemos evaluarla a través de la eficiencia total de un sistema hidráulico.

nSISTEMA HODRAULICO

=[0,60…0,75]

Con el Freno Aplicado

Cuando el pedal de freno está presionado, tanto la barra de la válvula como la válvula de aire son empujadas hacia la izquierda. Como resultado, la válvula de control y la válvula de vacío entran en contacto una con la otra, cerrando los pasos (A) y (B) (la cámara de presión constante y la cámara de presión variable).

A continuación, la válvula de aire se aleja de la válvula de control, y el aire atmosférico desde el elemento del filtro de aire pasa a través del paso (B) y entra en la cámara de presión variable. Esto genera una diferencia de presión entre la cámara de presión variable y la cámara de presión constante, y los pistones se mueven hacia la izquierda.

Las fuerzas aplicadas por los pistones, que se producen debido a la diferencia de presión, se transmiten al disco de reacción a través del cuerpo de válvula. Posteriormente se transmite a la varilla del freno, convirtiéndose en la fuerza de salida del servofreno.

El área de superficie combinada de los pistones N º 1 y N º 2, multiplicada por la diferencia de presión entre la cámara de presión constante y cámara de presión variable, es igual a la fuerza de salida del servofreno.

La Fig.5 muestra las acciones que tienen lugar cuando se aplica el freno. El movimiento del pedal empuja a

la barra impulsora. Entonces, se levanta de su asiento la válvula de aire y este entra en el lado de la derecha

del pistón de potencia (Fig.6). Con la presión atmosférica a la derecha y el vacío a la izquierda del

pistón, este se desplaza hacia la izquierda. Este movimiento se transmite al pistón hidráulico del

cilindro principal, aplicándose así la presión hidráulica a los cilindros de rueda del freno a través

de los tubos de freno. Tiene lugar la acción de frenado. Para producir las acciones descritas, solo se requiere una pequeña presión en el pedal de freno. La mayor

parte del esfuerzo de frenado lo produce el movimiento del pistón de potencia.

Cuando se levanta el pie del pedal, los muelles antagonistas desplazan el pistón de potencia y el pistón hidráulico a sus

posiciones liberadas, como en la Fig.5 deja de aplicarse la presión atmosférica en el

lado de la derecha del pistón de potencia y la válvula de aire aplica el vacío.

La Fig.7 ilustra un servofreno del tipo de muelle. Es una unidad auxiliar, es decir, el muelle está conectado

directamente al conjunto del pedal del freno y ayuda a empujar el pedal cuando lo pisa el conductor. Cuando

se pisa el pedal, la válvula de aire y la de vacío entran en funcionamiento y el vacío del colector de admisión comunica con el muelle, por consiguiente, este se

contrae, contribuyendo al movimiento del pedal del freno. La palanca del pedal está conectada al cilindro de freno principal por una varilla de empuje. El movimiento

del pedal se transmite, pues, al pistón del cilindro principal, con lo que se aplica a los cilindros de rueda la

presión hidráulica.

La Fig.8 ilustra un conjunto de servofreno del tipo de pistón. Esta unidad funciona, en general, de la

misma manera que la unidad representada en la Fig.3, pero en ella el pistón está cerrado por una

funda o cazoleta de cuero y se produce una acción deslizante entre ella y la pared del

cilindro. En la unidad representada en la Fig.5, este cierre se obtiene por medio de un diafragma. El

borde exterior del diafragma está unido a la superficie interior del alojamiento, y el borde

interior, al pistón de potencia.

Este sistema de freno, conocido también como freno de estacionamiento, actúa mecánicamente sobre las ruedas traseras del vehículo por medio de un sistema de varillas o cables accionados por una palanca situada en el interior de la carrocería al alcance del conductor.

La palanca amplifica la presión de frenado y el cable compensa o equilibra las diferencias de movimiento de las varillas.

Por otra parte pueden originarse presiones desiguales de frenado; para corregirlas se instalan dispositivos especiales equilibradores, los cuales actúan de forma automática, o bien por ajuste manual.

Funcionamiento

Al girar la palanca (1) hacia arriba para accionar los frenos, la uñeta del trinquete (4) se desliza la lo largo de los dientes del sector, quedándose fija en la posición deseada e impidiendo que la palanca se baje.

Para desconectar el freno de mano basta con pulsar sobre el botón de des enclavamiento (2) que acciona la varilla (3) soltando la uñeta del trinquete por lo que permite el giro angular de la palanca (1) hacia abajo, desconectando la fuerza de tiro sobre los elementos de frenado.

- ACTUADORES HIDRAULICOS

- ACUMULADORES HIDRAULICOS

Definición

Un actuador hidráulico transforma la energía hidráulica en energía mecánica.

Tipos

Los actuadores hidráulicos son de dos tipos:

• Pistones hidráulicos.• Motores hidráulicos.

Cilindros hidráulicos

Transforman la energía hidráulica en energía mecánica entérminos de fuerza F y desplazamiento d.

Motores hidráulicos

Transforman la energía hidráulica en energía mecánica entérminos de torque m y desplazamiento angular θ.

Cilindros hidráulicos• Los cilindros hidráulicos son motores lineales. Con ellos se

• producen movimientos lineales en máquinas e instalaciones

• donde se puede alcanzar grandes fuerzas y desplazamiento

• longitudinales. La velocidad del émbolo del cilindro puede ser

• controlada variando la cantidad de flujo de alimentación.

Cilindros hidráulicos

Los cilindros estandarizados respetan determinadas medidasconstructivas y de conexión.Los diámetros de cilindros normalizados son:25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200 mm

Cilindros hidráulicos

En las recomendaciones también se fijan el diámetro del vástago yotras medidas importantes. Las presiones de diseño que serecomiendan son:La carrera de los cilindros es relativamente libre de elegir.40, 50, 63, 125, 160, 250, 400 bar

Fuerzas que actúan sobre un cilindro

Las fuerzas que actúan sobre un cilindro hidráulico pueden serpositivas o negativas.Fuerzas positivasAparecen cuando el actuador transfiere energía a uncuerpo.Fuerzas negativasSon aquellas que aparecen cuando externamente setransfiere energía al pistón.

Clasificación de los cilindros

• Los cilindros hidráulicos se clasifican:

• • Por su forma constructiva.• • Por su forma de fijación.

Cilindros de simple efecto

son actuadores quepueden aplicar fuerza en un solo sentido, para ello tienen unasola vía de ingreso. que se logra a través de:• Una fuerza externa.• El propio peso del pistón.• Un muelle o resorte.

Cilindros de doble efecto

• Cilindro.• Émbolo.• Vástago.• Tapa.• Tapa del vástago.• Sellos de labios.• Anillos del émbolo.• Sellos• Vía o puerto.• Retén respador.

Formas de ensamblaje de cilindros hidráulicos

Sellos

• Para un buen funcionamiento de un cilindro, debe existir un sello alrededor del émbolo y en el presaestopas del vástago.

• Es de suma importancia comprobar que el material con el cual se ha fabricado el sello sea compatible con el fluido y las condiciones de funcionamiento del sistema.

Sellos

Sistemas de amortiguación

• Los sistemas de amortiguamiento se emplean para proteger el cilindro de los efectos de los golpes del embolo sobre las tapas de los cilindros en los pistones.

Las formas de controlar estos efectos son:

• Colocar válvulas de estrangulamiento

• Colocar válvulas de contrapresión • Utilizar cilindros con sistemas de

amortiguamiento

figura 10.12

Motores hidráulicos

• Los motores hidráulicos transforman la energía hidráulica en energía mecánica y generan movimientos rotativos.

Los motores hidráulicos pueden ser:

• De giro en un solo sentido• De giro en ambos sentidos