Carrera: LICENCIATURA EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA
Nombre de la materia: CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS
Tema: 4. ELEMENTOS DE TRABAJO Y VÁLVULAS HIDRÁULICAS
Nombre del docente: ING. HUGO CASTELLANOS MENESES
Alumno: LINDA AZUCENA RODRIGUEZ CRUZ
Semestre correspondiente: FEBRERO 2021 – JULIO 2021
Fecha: 07 DE JUNIO DEL 2021
Elementos de trabajo y
válvulas hidráulicas
Introducción
4.1 Actuadores
hidráulicos:
lineales
y
rotativos
Actuadores hidráulicos lineales
Los cilindros se clasifican como de doble acción y simple acción y
en diferenciales o no diferenciales. Entre sus variaciones
encontramos los diseños en forma de embolo o de vástago o
pistón; los vástagos pueden ser sólidos o telescópicos.
Cilindro de tipo de embolo
Es el más sencillo de los actuadores. Posee solamente una cámara
para fluido y ejerce fuerza en una sola dirección. La mayor parte
de ellos van montados verticalmente y su regreso se efectúa por la
fuerza de gravedad que actúa sobre la carga. Son muy prácticos en
carreras largas y se utilizan en elevadores, gatos y rampas de
automóviles, la figura 4.1 muestra un cilindro de este tipo.
Cilindro telescópico.
El cilindro telescópico se utiliza cuando su longitud ya retraída,
debe ser más corta de la que se obtendría con uno normal. Se
podrá usar hasta 4 o 5 secciones; aun cuando la mayoría es de
simple acción, se puede obtener unidades de doble acción.
Cilindro estándar de doble acción.
Se le denomina así porque es operado mediante un fluido
hidráulico en ambas direcciones. Esto significa que es capaz de
proporcionar una carrera con potencia en cualquiera de los 2
sentidos. El cilindro estándar de doble acción se clasifica como
cilindro diferencial porque las áreas que quedan expuestas a la
presión durante los movimientos de avance y retroceso, son
desiguales. La diferencia es función del área de la sección del
vástago. La carrera de avance es más lenta pero es capaz de
ejercer mayor fuerza que cuando se retroceden vástago y pistón.
Motores de paletas.
En un motor de paletas la torsión se obtiene al actuar la presión
sobre las superficies libres de las paletas rectangulares que
deslizan hacia dentro y hacia afuera de las ranuras en un rotor que
van engarzando mediante estrías al eje impulsor. Al girar el rotor,
las paletas recorren la superficie de un anillo de leva, formando
cámaras selladas que transportan al fluido desde la entrada hasta
la salida.
El motor MHT de alta torsión.
Otros de los diseños de los motores de paletas balanceadas, es el
de la serie MHT de alta torsión y baja velocidad figura 4.11. Se
puede obtener en diversos tamaños y uno de ellos opera desde 5
hasta 150 rpm., cuenta con una capacidad de torsión actual de
4500 lb-pie. La versión doble del mismo, produce 9000 lb-pie. Este
es adaptable a tornillos impulsores, impulsos mixtos, bandas
transportadoras y placa rotatoria pesada, unidades de volteo,
malacate y otras aplicaciones en la que se pueda obtener
provecho de su enorme capacidad de torsión.
4.2 Válvulas de
control
de
presión
Las válvulas de control de presión desempeñan diferentes
funciones tales como:
Limitar la presión máxima del sistema
Regular la reducción de la presión en ciertas partes del circuito
Otras funciones en donde su actuación es el resultado del cambio
de la presión operante.
Su funcionamiento se basa en el balance de la presión y la fuerza
del resorte. La mayoría tiene infinidad de posiciones, esto quiere
decir que las válvulas pueden tomar varías posiciones, entre las
posiciones de completamente cerradas o completamente
abiertas, dependiendo del porcentaje de flujo y la diferencia de
presión.
Se clasifican por el tipo de conexiones que usan, tamaño y
porcentaje de presión operante. Las válvulas que se muestran en
esta sección son controles de presión típicas usadas en la mayoría
de los sistemas industriales.
Válvulas de
Alivio
La válvula de alivio se encuentra virtualmente en todos los sistemas
hidráulicos. Esta es una válvula normalmente cerrada conectada
entre la línea de presión (salida de la bomba) y el depósito. Su
propósito es limitar la presión en el sistema a un preajuste máximo,
al desviar parte o toda la salida de la bomba al tanque cuando se
llaga al ajuste de presión.
Presión excesiva. La presión en la cual la válvula empieza a desviar
el flujo se llama presión de apertura. Cuando aumenta el paso del
flujo a través de la válvula, el cabezal móvil es desasentado de su
asiento causando así, que aumenta la presión del resorte. Así que
cuando la válvula este pasando su porcentaje de flujo completo, la
presión puede ser considerablemente más alta que la presión de
apertura.
Una válvula de alivio compuesta opera en dos fases. La fase piloto
en la parte superior del cuerpo de la válvula que contiene la válvula
que limita la presión y un cabezal móvil que es mantenido en su
asiento por un resorte ajustable. Las conexiones de los orificios se
hacen a la parte inferior del cuerpo y las desviaciones del volumen
de flujo-completo las hace el pistón balanceado en el cuerpo
inferior.
Válvula de
alivio
compuesta
Válvula de descarga tipo R
Para usar la misma válvula como válvula de descarga (Fig. 4.21) la
cubierta de abajo se ensambla de modo que obstruya los pasajes
de la presión interna operante. Una causa de presión externa es la
que se usa para mover el carrete y desviar el abastecimiento de la
bomba al segundo orificio. La conexión de drenaje se mantiene
interna ya que el segundo orificio sigue conectado al tanque.
4.3 Válvulas de
control
de
caudal
Las válvulas de control de flujo o volumen se usan para regular la
velocidad. La velocidad de un actuador depende de cuánto aceite
se le bombee por unidad de tiempo. Es posible regular el flujo con
la bomba de desplazamiento variable, pero en muchos circuitos es
más práctico usar una bomba de desplazamiento constante y
regular el flujo con una válvula de control de flujo.
Circuito de sangrado
En la modificación de sangrado el control de flujo es desunido de
la línea de abastecimiento de la bomba y determina la velocidad
del actuador al ir midiendo una parte del abastecimiento de la
bomba que va al tanque. La ventaja es que la bomba funciona a la
presión requerida por el trabajo, ya que el exceso de fluido regresa
al tanque a través de un control de flujo en lugar de que lo haga a
través de la válvula de alivio.
Tipos de controles de flujo
Las válvulas de control de flujo están divididas en dos: presión
compensada y presión no-compensada. La última es la que se usa
en donde la presión de la carga permanece relativamente
constante y los porcentajes de abastecimiento no son muy
críticos.
4.4
Interpretación
de diagramas
hidráulicos
Un circuito hidráulico es un grupo de componentes, tales como
una bomba, actuadores, válvulas de control y conductores
arreglados de tal manera que realizan un trabajo útil. Cuando se
analiza o diseña un circuito hidráulico, es conveniente tomar en
cuenta las siguientes consideraciones:
Seguridad en la operación
Funcionamiento o funciones que se desean realizar.
Eficiencia en la operación.
La figura muestra el diagrama del circuito para el control de un
cilindro hidráulico de simple efecto. En él se puede apreciar como
una válvula control direccional 3/2 vías normalmente cerrada (NC),
accionada por palanca, se puede utilizar para controlar la
operación de un cilindro de simple efecto.
Control de un
cilindro
hidráulico de
simple acción.
Funcionamiento:
En la posición normal de la válvula ésta se encuentra cerrada
evitando que el aceite fluya hacia el cilindro. El vástago del cilindro
se mantiene en la posición retraída por la fuerza del resorte. En
estas condiciones, el flujo de la bomba retorna al tanque a través
de la válvula de alivio.
Cuando se acciona la palanca de la válvula direccional, esta cambia
de posición permitiendo el paso de aceite a la cámara del cilindro
haciendo que avance el vástago. Mientras se mantenga accionada
la palanca de la válvula, el vástago del cilindro se mantendrá
afuera.
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