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7/25/2019 Manual Sistemas Hidraulicos Accionamiento Manual Motor Electrico Circuito Componentes Energia Eficiencia

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TECSUP PFR Sistemas Hidrulicos

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Unidad IV

SSIISSTTEEMMAASSHHIIDDRRUULLIICCOOSS

1. SISTEMAS HIDRULICOS DE ACCIONAMIENTO MANUAL

Veamos que elementos conforman un circuito oleohidrulico elemental deaccionamiento manual pero de uso muy comn:

Multiplicador de fuerzasHidrulico.

Figura 4.1 Sistema Bsico.

Multiplicador de fuerzasmecnico y multiplicador de

fuerzas hidrulico.

Figura 4.2 Sistema con Palanca.
http://www.maquinariaspesadas.org/


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Sistemas Hidrulicos TECSUP PFR

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Utilizando vlvulasantiretorno.

Figura 4.3 Sistema para sostener la carga y desplazarseen forma continua.

Permite el retorno del pistnde simple efecto debido a supropio peso o a una fuerza

externa.Este es el esquema tpico de

una gata hidrulica.

Figura 4.4 Sistema con vlvula de descarga.

Sistema muy frecuente, convlvula limitadora de presin

o vlvula de seguridad.Se utiliza en prensas,

montacargas, etc.

Figura 4.5 Sistema con vlvula limitadora de presin.


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La carga asciende tanto conla carrera de arriba hacia

abajo como con la carrera deabajo hacia arriba de la

bomba manual.

Figura 4.6 Sistema con bomba de pistn de doble efecto.

El SISTEMA HIDRULICO, tiene: Bomba de un pistn de accionamiento manual de doble efecto. Vlvula de control de mxima presin (vlvula limitadora de presin). Vlvula de distribucin de caudal 4/3 de accionamiento manual y centrado

por muelles. Actuador: pistn de doble efecto.

Figura 4.7


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Veamos como debe actuar la vlvula distribuidora para que salga el pistn:

Figura 4.8

Veamos como debe actuar la vlvula distribuidora para queentre el pistn:

Figura 4.9


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2. SISTEMA HIDRULICO DE ACCIONAMIENTO POR MOTOR ELCTRICO

Si reemplazamos la bomba de accionamiento manual por una bomba accionada

por un motor elctrico o un motor de combustin interna (motores gasolineros opetroleros) para obtener un flujo continuo de caudal tendremos un sistemahidrulico bsico como el que se muestra a continuacin:

M

Figura 4.10

3. REPRESENTACIN DE UN CIRCUITO HIDRULICO BSICO

El circuito mostrado anteriormente (Figura 4.10) se representa simblicamentede acuerdo a la norma DIN 1219 (Figura 4.11):

Figura 4.11

M


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Esquemticamente (Figura 4.12):Con la vlvula accionada para que el pistn salga.

Figura 4.12

4. PARTES DE UN SISTEMA HIDRULICO

Un sistema hidrulico tiene las siguientes partes:

BOMBA:Unidad de Transformacin de Energa mecnica en Energa de Fluido. Laenerga mecnica es el movimiento rotacional que entrega el motor elctricoal eje de la bomba y la energa de fluido bsicamente esta constituida por

presin y caudal.

CONTROL DE PRESIN Y CAUDAL:Constituido en este caso por las vlvulas limitadora de presin y la vlvuladistribuidora 4/3. La vlvula de estrangulamiento y la vlvula check.

ACTUADOR:Constituido por el cilindro el cual es un conversor de energa de fluido enenerga mecnica (movimiento lineal que desplaza una fuerza, es decir que

realiza un trabajo).

P T

A B


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5. FLUJO ENERGTICO

Esta identificacin de las partes permite distinguir el flujo energtico en un

sistema hidrulico:

1. TRANSFORMACIN DE ENERGA MECNICA EN ENERGA HIDRULICA.2. CONTROL DE LA ENERGA HIDRULICA.3. TRANSFORMACIN DE LA ENERGA HIDRULICA EN ENERGA MECNICA.

Figura 4.13

6. POR QU LOS CAMBIOS ENERGTICOS?

El cuadro mostrado nos sugiere la siguiente pregunta:Por qu pasar de la energa mecnica en el eje del motor a la energa hidrulica(de fluido) y luego nuevamente a energa mecnica?

1. Porque los motores: elctrico o de combustin interna dan alta velocidadangular pero bajo torque:El motor elctrico sncrono gira a 3600, 1800, 1200 o 900 rpmEl motor de combustin interna gira en rament a 500, 800, 1500 rpm

Por lo tanto si queremos bajas velocidades y altos torques tenemos tresposibilidades:

CONVERSOR DE ENERGIA

MECANICA EN ENERGIA DE

FLUIDO :

BOMBA

CONTROL DE ENERGIA :

VALVULAS DE CONTROL DE

PRESION Y CAUDAL

CONVERSOR DE ENERGIA DE

FLUIDO EN ENERGIA MECANICA :

ACTUADORES

M


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Reductor mecnico de velocidades: Cajas mecnicas con engranajes,poleas fajas, etc.

Controlador electrnico de velocidades. Sistemas hidrulicos.

2. Los motores: elctrico o de combustin interna dan velocidad angular y serequiere velocidades lineales.Para la transformacin tenemos: Rueda dentada, cremallera. Cadenas, fajas. Sistemas hidrulicos.En ambos casos los sistemas oleohidrulicos son una buena alternativa

considerando las siguientes ventajas: Flexibilidad mecnica. Fcil control. Alta potencia transmitida.Adems debemos considerar las ventajas citadas en la Unidad I.

7. EFICIENCIA TOTAL DE UN SISTEMA OLEOHIDRULICO

Tambin debemos considerar que estos cambios energticos estn asociados auna degradacin de la energa debido a las prdidas, manifestadas en forma decalor, cuya cuantificacin podemos evaluarla a travs de la eficiencia total de unsistema hidrulico.

[ ]75,0...60,0nHIDRAULICOSISTEMA

=

El uso de bombas de caudal variable ha hecho posible una importante mejora dela eficiencia total del sistema hidrulico. Convencionalmente ha sido del 40%,

pero actualmente se cuenta con sistemas con eficiencias del 60% al 75%.


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8. POTENCIA ELCTRICA, HIDRULICA Y MECNICA

Comnmente se emplea el trmino de Potencia como un sinnimo de Energa

(Tome en cuenta que la Energa es el producto de la Potencia por el tiempo).

PE

t=

Es importante conocer su evaluacin en cada caso:

Si el motor que acciona a la bomba es elctrico:

La potencia (elctrica) que recibe el motor elctrico ( monofsico ) esta dadopor:

CosIUP ..1ELECTRICOMOTORRECIBE =

Si el motor elctrico es trifsico, la potencia que recibe esta dado por:

CosIUP ...33ELECTRICOMOTORRECIBE =

Si el motor que acciona a la bomba es de combustin interna:

alorificooderCPmP ..

INTERNACOMBUSTIONMOTORRECIBE =

Luego:

La potencia que recibe la bomba es la POTENCIA DEL MOTOR:(Es la potencia mecnica que entrega el motor elctrico o de combustininterna).

EEMP .BOMBARECIBE =


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La potencia que entrega la bomba al sistema hidrulico o POTENCIA DE LABOMBA es:

11BOMBAENTREGA.QpP =

Para casos prcticos:

600

QP

=

M

EMECANICA

EOLEOHIDRAULICA

PMOTOR ELECTRICO

EELECTRICA

MEQUIMICA

PMOTOR COMBUSTION INTERNA

EEMP .BOMBARECIBE =

11BOMBAENTREGA.QpP =

CosIU

P

CosIU

P

...3

..

3ELECTRICOMOTORRECIBE

1ELECTRICOMOTORRECIBE

=

=

alorificooderCPm

P

..

INTERNACOMBUSTIONMOTORRECIBE

=

Figura 4.14

La potencia (hidrulica) que entrega el sistema de control al actuador:

22CONTROLDESISTEMAENTREGA.QpP =

La potencia que recibe el actuador es:

bar

Q /min

P Kw

2ACTUADORELRECIBE .QpP =


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La potencia (mecnica) que entrega el cilindro hidrulico:

vFP .CILINDROENTREGA

=

La potencia (mecnica) que entrega el motor hidrulico:

AAMP .HIDRAULICOMOTORENTREGA =

Eoleohidrulica

Eoleohidrulica Emecnica

Emecnica

Potencia que entregacilindro

Potencia que entregamotor oleohidrulico

AAMP .=HIDRAULICOMOTORENTREGA

vFP .CILINDROENTREGA =

22.QpP =CONTROLDESISTEMAENTREGA

2.QpP =REL ACTUADORECIBE

2ACTUADORELRECIBE.QpP =

Q2

Q2

p2

p2

p3

p3

Figura 4.15


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9. EFICIENCIAS. DIAGRAMA DE SANKEY

Cada parte del sistema presenta un promedio de prdidas por lo que se puededefinir las siguientes eficiencias:

BOMBARECIBE

BOMBAENTREGA

BOMBAP

P=

BOMBAENTREGA

HIDRULICOCONTROLSISTEMAENTREGAHIDRAULICOCONTROLSISTEMA

P

P=

ACTUADORRECIBE

ACTUADORENTREGA

ACTUADORP

P=

Los valores promedios de stas eficiencias se encuentran en el siguiente

diagrama de SANKEY:

POTENCIA ELECTRICA

POTENCIA DE

ENTRADA

5 % MOTOR

ELECTRICO

10 % BOMBA

10 % VALVULASTUBERIAS

5 - 10 % CILINDRO

MOTORES

70 - 75 % POTENCIA DE

SALIDA

M

Figura 4.16


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Ejemplo:

Para el siguiente diagrama:

1. Calcular la presin p (bar).2. Calcular el torque M de un motor (N m).

M

220 V25 HP

Q = 10 GPM

rpmn

TBOMBA

1800

%90

=

=

250 bar

%85

./50..3

==

MOTOR

revcmAV

10 bar

p

M ( N-m )TORQUE

Figura 4.17

Solucin:

1. Clculo de la presin:

600

*

25

QpP

HPP

P

P

BOMBA

MOTOR

MOTOR

BOMBABOMBA

=

=

=

Reemplazando los datos en estas relaciones tenemos: p = 266 bar.


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Clculo del torque:

rpmAV

Qn

n

MP

QpP

P

P

MOTOR

HIDRAULICA

HIDRAULICA

MOTORMOTOR

757..

60

**2

*

600

*

==

=

=

=

=

Reemplazando los datos en estas relaciones tenemos: T = 162 N m.

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