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• Nombre del Plantel: Conalep Tehuacán 150
• Nombre del módulo:
Mantenimiento de Sistemas de Transmisión de Potencia
Tutorial: Sistemas Hidráulicos
• Nombre del docente:
Ing. Jonathan Quiroga Tinoco
• Grupo: 608
• Carrera:
P.T.B. en Electromecánica Industrial
• Ciclo Escolar: Febrero – Julio 2014
OLEOHIDRÁULICA. La energía hidráulica emplea fluidos circulantes para producir diversas acciones en maquinas equipos, maquinaria agrícola, maquinaria vial, movimientos en buques, grúas, etc. Esas acciones son en general movimientos rotativos o lineales, en general ejerciendo grandes fuerzas respecto de otras tecnologías tales como la eléctrica o neumática. Son muy usuales las automatizaciones de procesos secuenciales de movimientos hidráulicos con lógica comandada mediante dispositivos electrónicos en particular en la industria son de amplia difusión los Programadores Lógicos de Control.( P.L.C. ).
Las ventajas Movimientos lentos y de medianas velocidades pero con grandes fuerzas. Posibilidad de mover con precisión objetos, parte de máquinas, etc. aún cuando los mismos sean pesados. El manejo de presiones elevadas permite volúmenes pequeños de los actuadores. La transmisión puede hacerse a través de cañerías y mangueras flexibles evitando una cantidad de elementos mecánicos. Es una técnica probada y segura.
Las desventajas: Posibilidad de pérdidas de fluido hidráulico. Lo inflamable de muchos fluidos. El envejecimiento de los mismos. Lo poco limpio que son los sistemas hidráulicos frente a los eléctricos o neumáticos. La contaminación que puede provocar la perdida de fluido Hidráulico.
Magnitudes unidades de la hidráulica En la técnica, por magnitudes físicas se entienden propiedades de cuerpos, así como procesos o estados que se pueden medir, por ejemplo la presión, el tiempo y la temperatura. Pero elementos como los colores no son magnitudes físicas, sí en cambio la longitud de onda de la luz correspondiente. Existen diferentes unidades para cada una de las magnitudes; por ejemplo, para la fuerza tenemos el kilogramo y el newton, la libra, etc. Él «Sistema internacional de unidades”, en adelante SI, parte solamente de 7 unidades básicas. En hidráulica son necesarias cuatro magnitudes y sus correspondientes unidades:
- Longitud en metros (m) - Masa en kilogramos (Kg.) - Tiempo en segundos (s) – - Temperatura en grados kelvin (ºK) o Celsius (°C)
Las demás magnitudes físicas importantes para la mecánica se pueden derivar a partir de estas cuatro. La masa de un cuerpo da la característica numérica que tiene ese cuerpo en cuanto a la resistencia a cambiar su estado de movimiento, la masa es independiente de la aceleración de la gravedad. Por ejemplo, una masa de 1 Kg. es también un Kg. en la luna, no así el peso que es muy superior en la tierra que en la luna. A partir de la ley de Newton
Fuerza = Masa X aceleración Analicemos las unidades: Fuerza = kgXm/ S 2 Como unidad de fuerza, tenemos pues la unidad derivada, kgXm /S 2 , llamada Newton (símbolo N).
1 N = 1 kgX 1 m/S 2 El Newton es la fuerza que hay que aplicar a un cuerpo de masa un Kg., para que se acelere a razón de 1 m/seg2
La misma masa dejada caer en el campo gravitatorio cerca de la superficie terrestre experimentará la aceleración de la gravedad, es decir 9,81 m/seg2 .En este caso se trata de una fuerza producida por el peso, de lo que se deduce que el peso de un Kg. de masa equivale a 9,81 N o también a 1Kgr (fuerza)
Las características de la fuerza peso son:
1) Su línea de acción es siempre vertical 2) Su causa es el campo de gravitación terrestre.
Fuerza Peso = Masa X aceleración de gravedad Si elegimos una masa de 0,102 Kg. (102 g). Fuerza producida por el peso = 0,102 Kg. - 9,81 = 1N Este ejemplo muestra también que sólo en nuestro planeta una pesa de 102 g origina una fuerza de 1 N, pues hemos tenido que aplicar la aceleración de la gravedad terrestre. En la luna, la misma pesa sólo produciría una fuerza de 0,166 N, porque la gravedad de la luna es sólo es 1/6 de la tierra. La Presión es la fuerza dividida por la superficie. La fuerza se expresa en N y la superficie en m2 La unida del SI derivada para la presión es llamada pascal (símbolo Pa). Un Pascal (Pa) es la presión que ejerce una fuerza de un Newton sobre una superficie de un metro cuadrado. Es una unidad muy chica, la presión atmosférica por ejemplo se mide en HECTOPASCALES (que representan cien Pascales cada uno) La presión atmosférica normal vale aproximadamente 1013 Hecto - pascales. 1 bar (presión cercana a la Atmosférica) equivale a 105 Pascales
Presión relativa. Presión que toma como referencia atmosférica. Hidrostática (líquidos en estado de reposo) En ambos recipientes (fig. 1), la presión (fuerza dividida por superficie) que el líquido ejerce con su peso sobre el fondo de los depósitos es igual. La presión hidrostática depende únicamente de la altura [1] de la columna de líquido y no de la forma del recipiente. La Presión en un Punto de Una masa líquida en Reposo es el producto de la profundidad por el peso específico del líquido mas la presión existente en la superficie libre (generalmente la atmosférica
Figura 2
Figura 1
Figura3
Si sobre un líquido se ejerce una fuerza, por ejemplo, a través de la superficie A del émbolo-, dicha fuerza se transmite uniformemente por el líquido. Produce en las paredes y en el fondo del recipiente una presión que en todas partes tiene la misma magnitud si no se considera la presión producida por el peso del líquido (fig. O). La presión reinante en el recipiente de la figura 3 se calcula dividiendo la fuerza F por la superficie A del émbolo.
Presión = Fuerza / Superficie Si se aplica una misma fuerza a una superficie menor como la presión es la fuerza dividida la superficie, la presión que resultará será mayor pues estoy dividiendo por algo mas chico. Por ejemplo con una misma fuerza aplicada sobre la mitad de la superficie del émbolo, la presión sube al doble. Es decir, con una misma fuerza se puede elevar la presión, disminuyendo la superficie del émbolo.
Transmisión hidráulica de fuerza
Apliquemos la fuerza F1 la superficie Al del émbolo del recipiente dibujado en la figura 4.arriba. La presión del recipiente se transmite también a la superficie A2 del émbolo mayor y produce allí una fuerza F2 mayor. Veamos la explicación de lo dicho la relación de transmisión de fuerza de F1, a F2 se obtiene así:
Figura 4
Como la presión en el recipiente es igual en todas las partes, tenemos:
Pe = F1/A1, pe = F2/A2 e igualando las dos expresiones ya que la presión Pe es la misma. Obtenemos:
F2 = F1 * (A2/A1)
El comportamiento de las fuerzas es igual que el de las superficies de los émbolos. Si la superficie A2 es cuatro veces mayor que la Al (este es el caso, si el émbolo tiene el doble de diámetro), también se cuadruplica la fuerza. Este es el principio de la prensa hidráulica. Disponiendo de una presión, se puede obtener una fuerza mayor aumentando el tamaño de la superficie del émbolo de trabajo.
Figura 5
En la prensa hidráulica (Figura 5 arriba y Fig. 4)los incrementos de fuerza se obtienen de la disminución del recorrido que efectúa la fuerza mayor respecto de la menor. Se dice que el trabajo (salvo perdidas por rozamiento) será el mismo.. Las distancias que tienen que recorrer los émbolos se comportan en proporción inversa a las correspondientes superficies. En la hidráulica vale también la regla de la mecánica: la fuerza aumenta y el recorrido disminuye como en cualquier palanca. Transmisor hidráulico de presión: (Figura 5 abajo) La prensa hidráulica es un transmisor de fuerza. La inversa de ella es el transmisor de presión. Dos émbolos de distinto tamaño están unidos por un vástago.
Si se aplica la presión Pel, por ejemplo, a la superficie de émbolo Al, sobre el émbolo grande actúa una fuerza F1. Esta fuerza se transmite a través del vástago al émbolo pequeño, reaccionando en la superficie del émbolo pequeño A2. Con ello, la presión Pe2 es mayor que Pe1. Si se desprecian las pérdidas por fricción, tenemos:
F1 = Pe1 A1 = F2 = Pe2x A2 entonces Pe2 = Pe1 * ( A1/A2) En un transmisor ( Amplificador)de presión, las presiones se comportan en proporción inversa a la de las superficies de los émbolos. Hidrodinámica Ley de continuidad ( Figura 6) Por un tubo de diversas secciones (Al, A2, A3) circulan en iguales lapsos los mismos volúmenes es decir mientras no se agregue líquido o se quite el caudal es constante. Esto significa que la velocidad del líquido aumenta cuando la sección disminuye porque se debe cumplir la ley de continuidad que dice que el producto de la sección efectiva de circulación del fluido por la velocidad es constante (Caudal) mientras no agregue ni quite fluido de la cañería por derivaciones.
Caudal = A1 V1 = A2.V2
Como A2 < A1 entonces V2 > V1
Figura 6 Relación de Diámetros ß = D2 / D1 Relación de Áreas ß2 = A2 / A1
Para el planteo del caudal que circula por las válvulas que mueven fluidos es necesaria la ecuación de continuidad y también la conservación de la energía mecánica que para fluidos incompresibles y despreciando el rozamiento se puede expresar así (si no se considera el rozamiento)
P/Ȗ + V2 / 2g + h = cte O bien:
P1/Ȗ + V12 / 2g + h1 = P2/Ȗ + V2
2 / 2g + h2 Donde Pi Son las presiones en cada sección hi Son las alturas en cada sección V2 Son las Velocidades en cada sección
Ȗ es el peso específico en unidades congruentes (ejemplo metro segundo Kilogramo masa) Podemos considerarlo constante en fluidos hidráulicos.
Figura 7
g es la aceleración de la gravedad.
Cada término en la expresión está asociado a un tipo de energía. El primero en el que figura la presión esta asociado al trabajo de circulación y es la energía debida al movimiento del fluido bajo presión. El segundo donde aparece el cuadrado de la velocidad es el asociado a la energía cinética. El tercero en el que figura la altura por sobre una referencia arbitraria representa la energía potencial son todas estas energías de tipo mecánico. (Lo expresado en el teorema de Bernouilli esta referido a la Fig. 7). De las expresiones de la ecuación de Continuidad u del teorema de Bernouilli se obtiene la expresión del caudal que circula por una zona estrangulada en una cañería, usada para seleccionar las válvulas por su capacidad de manejo de caudal.
Coeficiente = C ( 1 – ß4 ) ½ Donde: ß2 = A2 / A1 es la relación de Áreas y ß4 = (A2 / A1) 2 es la relación de Áreas elevada al cuadrado C es la relación entre el caudal que circula realmente y el caudal teórico, denominado coeficiente de descarga.
Q = Velocidad x Área x Coeficiente = Área x Coeficiente x (2g x(P2- P1 )/Ȗ )½
En lo que denominamos Coeficiente influye la eficiencia de la forma de la sección de pasaje de fluido como así mismo la relación de reducción de la siguiente forma: La viscosidad podría ser definida en forma simplificada como el esfuerzo de corte (tangencial) necesario para que distintas capas de un fluido circulante deslicen entre si.
FIGURA 8
La expresión simple para un grado de libertad ( una sola dirección (la y )de movimiento del fluido) es:
Tensión de Corte = Viscosidad Absoluta x Gradiente de velocidades. En forma matemática SS = µ Ɣ ( dV/ dy ) Esta es llamada ley de Newton de la Viscosidad ver Fig. 8 Donde SS es la tensión de Corte (en nuestro medio tau )
µ es la viscosidad absoluta normalmente (poise en el sistema cgs.)
( dV/ dy ) es el gradiente de velocidades, la derivada en cada punto según el eje y.
La viscosidad es un fenómeno de rozamiento en el seno del líquido hidráulico, todo rozamiento es una pérdida de energía y hace que la ecuación de Bernouilli no sea exacta pues hay que agregar un término que tenga en cuenta las pérdidas de energía mecánica.
Los fluidos hidráulicos se comparan en función de su variación de viscosidad con la temperatura.
El índice de viscosidad es un número sin unidades que indica cómo varía la viscosidad con los cambios de temperatura. Un fluído con alto índice de viscosidad variará relativamente poco con los cambios de temperatura. La mayoría de los sistemas hidráulicos industriales requieren un fluído con un índice de viscosidad de 90 o superior.
Se toma como referencia dos fluidos uno de Baja (LOW) estabilidad frente a la temperatura.
Otro fluido es uno de Alta (High) estabilidad frente a la temperatura.
La relación de la estabilidad de nuestro fluido (el que estemos estudiando) respecto de los de referencia se expresa en un número denominado INDICE DE VISCOSIDAD cuanto mas cercano a 1 mas se parece nuestro fluído a fluido de alta estabilidad, por el contrario cuando el índice se acerca a cero mas se parece al de baja estabilidad. Ver figura 9
En la actualidad se han obtenido mediante síntesis y aditivos fluidos con índice superior a 1 es decir son más estables que el fluido de High..
FIGURA 9
FLUIDOS HIDRÁULICOS El fluído hidráulico es el elemento esencial en un sistema industrial hidráulico, sirve como medio de transmisión de energía, como lubricante, como sello y como medio de transferencia de calor. El fluído hidráulico más utilizado es el fluído a base de petróleo FLUIDO A BASE DE PETRÓLEO Un fluido hidráulico a base de petróleo es algo más que un aceite común.
Para mejorar su calidad se le agregan aditivos, estos aditivos dan al aceite de petróleo características que lo hacen adecuado para su uso en sistemas hidráulicos. Algunos aditivos comunes y sus abreviaciones, que a veces forman parte del nombre de fluidos industriales hidráulicos se enumeran a continuación.
MEJORADORES DEL ÍNDICE DE VISCOSIDAD (I.V.) Los líquidos a base de petróleo contienen parafina o cera, a bajas temperaturas la cera forma una estructura cristalina que dificulta el flujo del líquido, esto se muestra como un aumento aparente de viscosidad. Los mejoradores I-V- con compuestos químicos impiden el crecimiento de cristales de cera a bajas temperaturas. INHIBIDORES DE OXIDACIÓN La oxidación del aceite ocurre debido a la reacción del aceite con el oxigeno del aire, la oxidación provoca una menor lubricación, formación de ácidos y la generación de partículas de carbón.
C y O INHIBIDORES DE CORROSION Y OXIDACION El aumento de la oxidación del aceite se debe a 3 factores
1) Alta temperatura del aceite. 2) Metales catalíticos como el cobre, hierro y plomo. 3) Un aumento del suministro de oxigeno.
Se emplean inhibidores para reducir el proceso de oxidación. Cuando un inhibidor es reducido, el estado del aceite se deteriora rápidamente.
INHIBIDORES DE CORROSIÓN Los inhibidores de corrosión protegen la superficie de los metales del ataque de ácidos y material oxidado. Un tipo de inhibidor forma una película protectora sobre la superficie del metal, otro tipo neutraliza el ácido corrosivo a medida que éste se genera.
EP ADITIVO DE EXTREMA PRESIÓN Estos aditivos se usan en aplicaciones de alta temperatura y alta presión. En puntos localizados donde hay alta temperatura o presión (por ejemplo la punta de los alabes en una bomba de paletas. Estos aditivos forman una película que evita la soldadura de dos superficies en contacto.
AE ADITIVO ANTI - ESPUMA Los aditivos anti - espuma evitan la formación de burbujas de aire en un aceite. De esto resultaría una pérdida de lubricación del sistema y una operación esponjosa. Estos inhibidores trabajan combinando pequeñas burbujas de aire dentro de las burbujas grandes que suben a la superficie del fluído y desaparecen.
FLUIDOS RESISTENTES AL FUEGO Una característica indeseable de los fluidos a base de petróleo es que son inflamables, no son seguros para usar cerca de superficies calientes o de una flama, por esta razón se han desarrollado varios tipos de fluidos resistentes al fuego. EMULSION DE ACEITE EN AGUA MAS DEL 60% (ACEITE SOLUBLE) EMULSION INVERTIDA AGUA (MENOS DEL 40%) EN ACEITE GLICOL AGUA SOLUCION DE GLICOL (ANTICONGELANTE) Y AGUA(40%) FLUIDO ACEITE SINTÉTICO
PERDIDAS DE ENERGIA POR ROZAMIENTO
Cuando circula un fluido viscoso por las cañerías y accesorios pierde energía esa perdida no es en general calculable de forma sencilla. Para tramos rectos se dispone de la formula de DARCY y otras variantes semejantes. La vemos en la figura 10 La dificultad de los cálculos estriba en general en el coeficiente f de fricción, formulas aproximadas y gráficos nos ayudan a obtener el valor de f para el cálculo de dichas pérdidas. No haremos un cálculo detallado en este curso. De cualquier manera vemos que la perdida de carga se puede expresar como una variación de presión que depende de la densidad, de la longitud de cañería y de la velocidad al cuadrado en forma directa y del diámetro en forma inversa. El coeficiente f de fricción que entra en la fórmula depende en general del número de Reynolds, y en la práctica también de la rugosidad relativa de la cañería. El Dr. . Moody publicó gráficos para hallar f teniendo en cuenta los factores antedichos.
Figura 10
El número de Reynolds es un número sin dimensiones que depende en forma directa de la velocidad, el diámetro de la cañería la densidad e inversa de la viscosidad absoluta.
Como la viscosidad cinemática es la viscosidad absoluta dividido la densidad también el Número de Reynolds se puede expresar tal como se ve en la figura 10. Como está marcado en la figura vemos que el número de Reynolds en fluidos permite estimar el régimen de circulación del mismo.
Unidad de Poder. La alimentación de Fluido Hidráulico al circuito se realiza desde una central denominada unidad de poder. Lo más importante de dicha unidad es la bomba. Sin embargo hay que decir que para poder funcionar tiene un depósito de aceite hidráulico con una cantidad de aceite suficiente como para que en promedio del tiempo solo esta una fracción del tiempo de funcionamiento dentro de la máquina, de manera que así mientras está en el tanque puede disipar el calor que adquirió al funcionar a través de mecanismos que producen intencionalmente perdidas de energía, con el objeto en general de regular la velocidad.
Figura 11
FIGURA 12
BOMBAS En hidráulica se usan bombas de desplazamiento positivo. Esto significa que impulsan fluído hidráulico hacia el circuito y si algo interrumpiera la salida del aceite, subiría energía del fluido en
el circuito, y fundamentalmente su Presión, y si no hay una válvula de alivio o limitadora de Presión no se podría evitar alguna rotura. La clasificación de las bombas de accionamiento positivo es: De pistones axiales o radiales. De engranajes exteriores o interiores. De Lóbulos. De paletas compensada o sin compensar. En todas las bombas tenemos un área de succión que es aquélla donde se genera un volumen que por continuidad succiona al fluido desde el depósito, y un área que produce la salida del fluido, que es aquella donde por alguna acción mecánica disminuye el volumen interno de alguna cámara provocando así la salida. Si se preguntan que es el acumulador les diré que es un depósito de aceite a presión, se usa cuando algún lapso del ciclo automático no requiere la circulación de fluido a presión, lapso en el cual se puede acumular aceite en esas condiciones para cuando el ciclo requiera un caudal importante. El acumulador permite así usar la bomba en forma más continua y con ello usar una mas chica, y consumir una potencia menor por mas tiempo, con lo que la instalación de la unidad de poder resulta exigir una menor inversión inicial.
Figura 13
Vemos en la figura 13 la bomba más barata, es algo ruidosa y si no se varía el número de vueltas es de caudal fijo. Se usa hasta 180 bar aproximadamente. En la figura 14 tenemos el esquema de la bomba de paletas, su rango de aplicaciones es parecido, tiene algunas ventajas, se puede hacer de caudal variable y es más silenciosa, esta construcción puede usarse también como motor hidráulico cambiando el sentido del flujo de energía. Es decir en vez de alimentar por el eje energía mecánica, alimentar al motor hidráulico con energía hidráulica y obtener en el eje energía mecánica. Las bombas de pistones axiales son una construcción de uso muy difundido, permiten mediante una placa oscilante la regulación del caudal que ellas generan sin modificar el número de revoluciones, esta característica les hace ideales para realimentar la presión y regular el caudal en función de la misma. En la figura 15 se ve esquematizado el principio de funcionamiento, los pistones se mueven con una carrera determinada por la placa oscilante, cuanto mayor es la inclinación de la misma mayor es la carrera.
Figura 14
Un cuerpo cilíndrico contiene los pistones, el cuerpo es rotativo lo que obliga a los pistones a efectuar sus respectivas carreras.
Evidentemente todo irá en una carcasa y tendremos lumbreras de entrada en donde los pistones aumentan el volumen de la cámara y lumbreras de salida donde ocurre lo contrario.
Esta construcción también puede ser usada como motor entregando un movimiento rotatorio a partir de ser alimentado con fluido a presión
Figura 15
No entraremos en mas detalles de las Bombas por la extensión del curso. Filtros : Figura 16 Sabemos que es necesario proteger los mecanismos por lo que se intercalan filtros coladores en la succión que impiden que partículas dañinas penetren en la bomba. No se puede poner filtros muy restrictivos en la succión pues la depresión puede causar que la presión sea inferior a la presión de vapor lo que generaría burbujas de fluido con consecuencias tales como, cavitación, falla de funcionamiento etc. Donde hay circulación de fluido a alta presión se pueden intercalar filtros que provocan cierta caída de presión, sin mayores inconvenientes. Cuando esa caída es mayor que un limite razonable se debe limpiar el elemento filtrante o bien cambiarlo si es descartable. Hay en general una distribución del tamaño de partículas que atraviesan los filtros. Los filtros pueden tener efecto superficial o en volumen. Para alta presión el material metálico no ferroso sinterizado es muy usual.
Figura 16
Actuadores Hidráulicos Se clasifican en Actuadores Lineales, llamados Cilindros. Y actuadores rotativos en general denominados motores hidráulicos. Los actuadores son alimentados con fluido a presión y se obtiene un movimiento con una determinada velocidad, fuerza, o bien velocidad angular y momento a partir de la perdida de presión de un determinado caudal del fluido en cuestión.
Potencia de Entrada = Presión x Caudal
Potencia Entregada en el Actuador = Variación de Presión x Caudal.
Esta variación de presión deberá computarse entre la entrada y la salida del actuador. En estas expresiones no consideramos las pérdidas por rozamiento que existen y no se debe dejar de tenerlas en cuenta para las realizaciones prácticas. La potencia mecánica de salida estará dada en los actuadores lineales por:
Potencia de Salida = Fuerza x Velocidad
Y en los actuadores rotativos por:
Potencia de Salida = Momento Motor ( Torque ) x Velocidad Angular
Es evidente que las perdidas entre la potencia de entrada y salida serán las pérdidas por rozamiento.
Actuadores Lineales
En la figura 17 se ve el esquema de un cilindro hidráulico. Cuando se alimenta con fluido hidráulico por la boca posterior avanza.
La velocidad de avance es proporcional al Caudal e inversamente proporcional al área posterior del pistón. Es de hacer notar que para que el pistón avance será necesario que el fluido presente en la cámara anterior salga por
la boca correspondiente. Cuando se desea que el pistón entre se debe alimentar por la boca anterior y sacar el fluido de la cámara posterior . Este cambio de direcciones del fluido se logra mediante las válvulas direccionales.
Figura 17
Existen cilindros de simple efecto, en ese caso sólo una cámara es alimentada por aceite, la otra queda vacía conectada al exterior y el movimiento que correspondería al aceite llenando la cámara se reemplaza por la gravedad , o bien por un resorte.
Válvulas Direccionales
Veamos como se comanda un cilindro de simple efecto con una válvula direccional de tres vías dos posiciones. En la figura 18 vemos el esquema del circuito. En la figura
Figura 18
19 vemos la válvula física y simbólicamente representada en sus distintas posiciones de funcionamiento.
La simbología de las válvulas direccionales cumple con los siguientes lineamientos:
Cada posición se indica con un cuadrado en el que se dibujan con flechas las conexiones que la válvula realiza en dicha posición.
Las Vías u orificios principales de conexión de la válvula se llaman así
P = Presión , T = Tanque, A y B conexiones de utilización , es decir van a las bocas del cilindro o motor hidráulico.
En la figura 20 vemos como ejemplo de esto a la válvula 4vias dos posiciones.
Figura 19
En la figura 21 vemos que la válvula tiene dos entradas mas de fluido , en el caso que sea pilotada hidráulicamente, los pilotos se denominan X e Y , o bien están numerados .
Las formas de mando de las válvulas pueden ser
Manuales ( palanca , pedal , botón).
Eléctrica a través de bobinas(Solenoides).
Neumática con pilotos neumáticos.
Hidráulica con pilotos hidráulicos.
Lo mas usual son los mandos electro hidráulicos, es decir se colocan dos válvulas en cascada , una válvula pequeña mandada eléctricamente , maneja a través de pilotos hidráulicos a una válvula grande.( figura 26)
Figura 20
Puede ser que la válvula tenga resortes que la llevan automáticamente a una posición central.
En otros casos disponen de trabas en cada posición ver figura 22.
Las válvulas tienen muchas veces una posición central pasando a tener tres posiciones (las hay de cuatro y más).
Vemos en la Figura 24 las distintas funciones de conexionado que cumplen las válvulas en las posiciones centrales.
Figura 21
En algunos casos también viene especificado que sucede cuando la válvula cambia de una posición a otra denominándose eso: posición en la transición.
Figura 23
Figura 22
Las distintas posiciones de centro se utilizan en función de cómo se resuelve el circuito.
La posición centro cerrada implica que los cilindros quedan fijos cuando la válvula está en ella. (Figura 23). Esta posición permite el agregado de un acumulador de fluido a presión.
La posición centro abierto deja completamente libre al cilindro. (Figura 25).
La posición centro en Tandem permite el conexionado de sucesivas válvulas
Figura 24
Figura 25
En la figura 26 vemos esquemáticamente, en símbolo simplificado y una vista externa de una cascada de válvulas. Una mas pequeña (Válvula Piloto) comandada eléctricamente a través de dos solenoides controla la mas grande mandada por pilotos hidráulicos de la primera.
Entre ambas se ubican válvulas que limitan el flujo para que la válvula grande se mueva con velocidad controlada y no provoque cierres y aperturas extremadamente bruscas , lo que generaría ondas de presión ( golpe de ariete) que pudiesen dañar al circuito.
Figura 26
En la figura 27 vemos una válvula similar pero en corte de una real.
Regulación de Caudal
En cuanto a las válvulas reguladoras de caudal , en general se basan en un estrangulamiento regulable lo que genera aguas abajo un aumento de presión y por consiguiente un drenado de una parte del caudal por una válvula de alivio. Normalmente se regula en un sentido por lo que se combina con una válvula anti - retorno. Ver figura 28.
Figua 27
Limitación de Presión
la válvula de alivio o limitadora de presión permite la eliminación de una cierta parte del caudal de fluido cuando la presión supera un valor que se fija mediante un resorte ajustable a través de un rosca.
En la figuras 29 y30 vemos una válvula de las antedichas
Figura 29
Figura 28
Como vemos existe la limitadora de acción directa y la pilotada.
La característica de limitación de presión de esta segunda es mas neta y al aumentar el caudal sube menos la presión interior gracias al efecto que permite el pilotaje.
Cuando el piloto es externo esta válvula puede tener otras aplicaciones
Es necesario hacer notar que para regularizar la presión y caudal de aceite los acumuladores de fluido a presión son la aplicación apropiada.
Vemos en la figura 31 el esquema de un acumulador en sus fases de funcionamiento.
Vemos luego en la figura 33 la composición de las mangueras flexibles para alta presión y en la figura 32 una tabla indicando las presiones que soportan algunas mangueras.
Figura 30
Figura 31
Figura 32
Figura 33
Figura 34 Circuitos hidráulicos Básicos
Vemos en la figura 35 y 36 las válvulas reguladoras de presión , a diferencia de las válvulas limitadoras las reguladoras toman el pilotaje desde la salida de las mismas. En el caso de la figura 35 es de dos vías , para que regule es necesario que haya una circulación de fluido, en el caso de la 36 es de tres vías, en este caso la válvula en si puede drenar fluido a tanque.
Figura 35
Figura 36
Vemos en la figura 37 el circuito de dos velocidades con dos bombas denominado de alta baja.
Este tipo de circuitos descarga la bomba de alto caudal cuando la presión sube por sobre los 30 bar haciendo que la misma no consuma prácticamente energía , mientras que en el avance lento la bomba de bajo caudal es capaz de proveer alta presión , la misma está limitada por la válvula limitadora regulada a 150 bar.
Figura 37
El circuito logra el manejo de las velocidades mediante un juego de válvulas direccionales que se aprecia en la figura, y mediante un fin de carrera eléctrico que lo permite.
