OLEOHIDRAULICA Y NEUMATICA II

INDICEndice.01Dedicatoria02Presentacin03Oleohidrulica04Fundamentos.05Leyes de la hidrulica06Ventajas y desventajas de la oleohidrulica07El aceite hidrulico..08Fluidos hidrulicos..08Sistemas hidrulicos.09Componentes del sistema hidrulica10Aplicaciones de la oleohidrulica.17Neumtica..18Elementos bsicos de un sistema neumtico.18Aplicaciones industriales de la neumtica25Ventajas e inconvenientes de la neumtica27

Este trabajo va dedicado a nuestros padresQuienes siempre estn apoyndonos En nuestra larga travesa de nuestra carreraProfesional de igual manera para nuestrosCompaeros quienes comparten con nosotrosEl mismo camino.

IntroduccinLa oleohidrulica y la neumtica son tecnologas aplicadas en la industria moderna para mejorar procesos y produccin su utilizacin se remota desde tiempos inmemorables hoy se usa en casi toda la industria ya se para automatizacin de procesos o para para realizar tareas que demanden grandes esfuerzos como en la maquinaria pesada, la apertura de compuertas y muchas otras mas aplicaciones.En la siguiente monografa se tratara de conocer los elementos y fusiones que componen un sistema oleohidrulico y neumtico y los trabajos que cumplen cada una de ellas en el sistema propiamente dicho.

OLEO -HIDRAULICA

DEFINICION Conjunto de tcnicas basadas en la utilizacin de aceite como a fluido transmisor para el accionamiento de mquinas i mecanismos

UN POCO DE HISTORIA - HIDRULICALa utilizacin del agua data de muy antiguo. Se conocen obras de regado en Mesopotamia, 45 siglos AC.Los grandes acueductos romanos empiezan a construirse desde 312 AC, y el agua llegaba a las viviendas por tubos de plomo.En el s. XV, Leonardo da Vinci empieza el estudio de la hidrulica. Le siguen Galileo, Pascal, Bernoulli...En el s. XIX, con el desarrollo de tubos de hierro Fundido, capaces de resistir altas presiones Internas, la hidrulica se extendi rpidamente en la industria hasta nuestros das.

FUNDAMENTOSLos principios de oleo hidrulica bsica se pueden demostrar al ejercer presin controlada a un lquido para realizar un trabajo. Existen leyes que definen el comportamiento de los lquidos en condiciones de variacin de flujo y aumento o disminucin de presin.Los sistemas hidrulicos son muy usados en la industria para la transmisin y el control de potencia. Estos se comparan con sistemas elctricos y mecnicos pero tienen la ventaja de ser compactos, Confiables y buenos para multiplicar la fuerzaEl trmino hidrulica se us originalmente para referirse A cualquier aplicacin en ingeniera, de las propiedades De los lquidos y especialmente del agua. Hoy en da La palabra generalmente se refiere al uso de lquidos Para la transmisin de energa.La operacin bsica de un sistema hidrulico est ilustrada en el diagrama a continuacin que muestra un gato simple.

Principio de Pascal: Cuando se aplica presin a un fluido incompresible encerrado en un recipiente, esta presin se transmite instantneamente y por igual a todo el fluido.

Es decir: si sobre el pistn de poca superficie aplicamos una fuerza pequea, sta se transmite al pistn de superficie grande, amplificada.Pero aunque la fuerza se amplifique, no sucede lo mismo con la energa, que se conserva.

Principio de Bernoulli o Ley de Continuidad: El caudal de un fluido incompresible se mantiene constante en los circuitos hidrulicos en serie. C

Por otro lado cuando la velocidad del fluido aumenta, disminuye la presin (efecto Venturi).

VENTAJAS DE LA OLEOHIDRULICA Permite trabajar con fuerzas ms grandes que la neumtica. El aceite empleado en el circuito se recupera fcilmente. La velocidad de actuacin es fcilmente controlable. Las instalaciones son compactas. Proteccin simple contra sobrecargas. Pueden realizarse cambios rpidos de sentido.DESVENTAJAS DE LA OLEOHIDRULICA El fluido es ms caro. El fluido es muy sensible a la contaminacin. Se producen prdidas de carga por rozamiento en forma de calor. Es necesario personal especializado para su mantenimiento.

ACEITE HIDRAULICODefinicin: El aceite hidrulico, es un aceite mineral que por medio de aditivos especiales, ha sido trasformado para que pueda servir a los sistemas hidrulicos, estos aceites deben tener menor dependencia a la temperatura y viscosidad, para lograr mejores propiedades a bajas temperaturas.FLUIDOS HIDRAULICOS El componente ms importante de cualquier sistema hidrulico es el fluido que contienela mayora de los fluidos hidrulicos usados hoy en da estn basados en aceites minerales. Los aceites minerales satisfacen el requisito primario de un fluido hidrulico; La habilidad de transmitir presin bajo un rango amplio de temperatura.Tienen la gran ventaja que pueden lubricar las partes mviles del circuito hidrulico y protegerlas contra la corrosin. La mayora de stos contienen aditivos apropiados para reforzar sus propiedades.2.Funcin del aceite hidrulico:Trasmitir la energa por todo el sistemaProporcionar lubricacin a las partes mvilesProteger los componentes contra el desgaste y la corrosinAlejar el calor de los componentes

Caractersticas del Aceite HidrulicoBuena estabilidad de corteMenor sensibilidad a la temperaturaAlto punto de inflamacinBuena capacidad disociativa del aireBuena capacidad lubricanteProteccin anticorrosivaPurezaMiscibilidadEL FLUIDO HIDRULICO Y SUS TRES PRINCIPALES FUNCIONES.

Soportar altas presiones. Absorber ruido y vibraciones. Soportar altas temperaturas, sin evaporarse.SISTEMAS HIDRAULICOSDEFINICIONLos sistemas hidrulicos reciben energa mecnica (generalmente con alta velocidad y baja fuerza) y la convierten en energa de fluido y luego nuevamente la transforman en energa mecnica (generalmente con baja velocidad pero alta fuerza o torque).

COMPONENTES BASICOS DEL SISTEMA HIDRAULICOLos componentes del sistema hidrulico, ms comunes son:1.Fluido 6.Vlvulas2.Tanque 7.Actuadores3.Filtro 4.Bomba 5.Acumuladores

1. FLUIDOEn un sistema hidrulico, lo que transmite energa es el fluido, es incomprensible y se adapta a cualquier forma, lo que permite que en el sistema se ejerza la misma fuerza en todas las superficies y fluya en cualquier direccin y hacia todos los conductos abiertos.2.- TANQUEEl tanque de aceite hidrulico, posee una cubierta para tener acceso al filtro de succin y al elemento magntico como as tambin poder limpiar el interior del tanque. Tiene adems un tubo de llenado que determina el nivel del aceite hidrulico. Un tubo de retorno, un tapn de vaciado y finalmente una varilla para el control del nivel de aceite.

3- FILTROSLos filtros pueden montarse en el interior del tanque o fuera de l o ambos a la vez.Los filtros en el interior de los tanques se instalan con la finalidad de captar impurezas en la admisin o entrada a la bomba y preservar desgaste prematuro.Los filtros exteriores como el del grabado corresponden a la filtracin de aceite de retorno.

Los filtros trabajan de acuerdo a las dimensiones de las partculas que se desea atrapar. Actualmente se refiere a micrones. Micrn es una unidad de medida equivalente a 0.001 mm (01 milsimo de milmetro), para referencia anotaramos que el ojo humano lo ms pequeo que percibe es una partcula de 40 micrones. Los filtros hidrulicos usados en los sistemas son de 10 micrones.

4.- BOMBASTodo sistema hidrulico incluye una bomba. Su funcin consiste en transformar la energa mecnica en energa hidrulica, impulsando el fluido hidrulico en el sistema.

CLASIFICACION

El desplazamiento continuo de los engranajes en el lado de la entrada de la bomba provoca un incremento del espacio en la entrada, generando un natural vaco. Esta situacin crea una diferencia de presiones entre el tanque de aceite que tiene presin atmosfrica (14.71lb/pulg2) alimentndose la entrada de la bomba de esta manera. El aceite es atrapado entre los dientes y la periferia de la carcasa, viajando hasta el otro extremo de la salida.

La bomba de pistones puede resistir presiones muy elevadas y tiene una constitucin que permite aquello, variando su desplazamiento. Las impurezas son crticas y es una dificultad para la construccin.

5.- ACUMULADORESLos acumuladores pueden ser considerados por el momento como tanques presurizados; cumplen dos importantes funciones: actan absorbiendo choque o amortiguando vibraciones y pueden abastecer temporalmente de aceite suplementario al flujo de la bomba.Aqu presentamos tres tipos de acumuladores en actual uso. Ellos son: pesa, resorte y el de gas presurizado. La versin con Pesas, descarga bajo una constante presin, pero para manejar altas presiones el peso tendra grandes dimensiones. Otra desventaja sera que solamente trabajara montado verticalmente.La versin de acumulador cargado con resorte puede ser montado en cualquier posicin, pero tiene una ligera desventaja, disminuye la presin con el cambio de la longitud del resorte.El de gas presurizado, es el ms popular, se puede montar en cualquier posicin y se usa solamente gas, el cambio de presin interna durante la descarga del fluido no es muy grande.

PRECAUCIN: siempre lea el manual de servicio antes de desarmar el acumulador. El extremo del resorte debe estar hacia arriba de lo contrario recibir un golpe

Nunca cargue el acumulador con gas presurizado como oxigeno o acetileno u otros gases, excepto gas Nitrgeno seco. El Nitrgeno seco es usado por que es un gas inerte que no combustiona.

VALVULASVLVULAS DE CONTROL Las vlvulas son usadas en circuitos hidrulicos para controlar la presin de operacin (la que determina la carga que puede ser movida), el volumen de flujo (el que determina la velocidad de desplazamiento de la carga) y la direccin del flujo (que determina la direccin del movimiento).

VLVULAS DIRECCIONALESLas vlvulas direccionales, como su nombre lo indica, se usan para controlar la direccin del caudal. Aunque todas realizan esta funcin, las vlvulas direccionales varan considerablemente en construccin y funcionamiento.

VLVULAS DE POSICIN DEFINIDALa mayora de las vlvulas direccionales industria- les son de posicin definida. Es decir que controlan el paso del caudal abriendo o cerrando pasajes en posiciones definidas de la vlvula.

Vlvulas anti-retornoEstas vlvulas pueden funcionar como control direccional o como Control de presin.En su forma ms simple esta vlvula no es ms que una vlvula Direccional de una sola vaPermite el paso libre del aceite en una direccin y lo bloquea en el otro.

Vlvulas de 2 y 4 vasSu funcin bsica es dirigir el caudal de entrada

a cualquiera de los dos orificios de salida.

Segn la figura el caudal del orificio P (bomba)

puede ser dirigido a cualquiera de

los dos orificios de salida A y B.

Servo-vlvulasUna servo-vlvula es una vlvula direccional de infinitas posiciones, que ofrece la

Caracterstica adicional de controlar tanto la cantidad como la direccin del caudal. Cuando se instala con los dispositivos de realimentacin adecuados, consigue controles muy precisos de la posicin, velocidad y aceleracin de un actuador.

Servo-vlvulas electrohidrulicasFuncionan esencialmente, enviando una seal elctricaa un motor par o a un dispositivo similar, que directa oindirectamente posiciona la corredera de la vlvula.Esta seal, una vez aplicada a la servovlvula a travs de un amplificador, ordena a la carga a que se desplace hasta una posicin determinada o que adquiera una velocidad determinada.

VALVULAS REGULADORAS DE CAUDAL

Se utilizan para regular la velocidad. La velocidad de un actuador depende de la cantidad de aceite que se le enva por unidad de tiempo. Es posible regular el caudal con una bomba de desplazamiento variable, pero en muchos circuitos es ms prctico utilizar una bomba de desplazamiento fijo y regular el caudal con una vlvula controladora de caudal.

ACTUADORES

Se denomina actuador aquellos elementos del circuito que realizan trabajo

Un cilindro es un tipo de actuador donde se convierte la energa hidrulica en energa mecnica.

Este es un cilindro de simple accin. Cuando el flujo de aceite ingresa al cilindro (segn figura). Elevar el pistn y el aceite retornar al tanque por accin del peso del pistn, descendiendo ste.

Este es tambin un cilindro de doble accin. El pistn puede ser desplazado hacia la izquierda o derecha, controlando la direccin del flujo.El pistn presenta dos reas diferentes. Cuando el pistn es actuado a la izquierda se desplazara Rpidamente pero con menos fuerza. Cuando el pistn es actuado a la derecha se desplazar ms despacio,pero con ms fuerza.

Otro tipo de actuador es un motor que es casi exactamente igual a una bomba, excepto que trabaja en sentido opuesto. Una bomba convierte la energa mecnica en energa hidrulica, mientras que un motor convierte la energa hidrulica en energa mecnica.

APLICACIONES DE LA OLEOHIDRAULICA

Hidrulica Industrial:

Mquinas de inyeccin, mquinas herramientas, industria metalrgica.

Hidrulica en el Sector Mvil y Maquinaria Pesada:

Cargadores, estibadores, gras excavadoras, maquinarias de construccin vial, agropecuaria.

Hidrulica en Construcciones Fluviales, Lacustres y Martimas:

Aplicaciones en esclusas y presas, accionamiento de puentes, turbinas.

Hidrulica en la Marina:

Aplicaciones en timones, gras, compuertas, motores para redes.Hidrulicas en Tcnicas Especiales:

Aplicaciones en bancos de prueba y de investigacin, accionamiento de antenas, tren de aterrizaje de aviones.

Neumtica

La neumtica es la tcnica que se dedica al estudio y aplicacin del aire comprimido. En la actualidad, en la automatizacin de los distintos campos de fabricacin, as como en los procesos de ensamblado y empaquetado de productos, es comn la utilizacin de esta tcnica para llevar a cabo estos procesos.

Caractersticas de los fluidos: el aire

El aire comprimido que se emplea en la industria procede del exterior. Se comprime hasta una presin de unos 6 bares, con respecto a la presin atmosfrica, y se denomina presin relativa. El aire va a contener polvo, xidos, azufre, que hay que eliminar previamente.

Presin absoluta = Presin atmosfrica + Presin relativa

Unidades de presin

La unidad de presin en el sistema internacional es el Pascal (P) 1 P = 1 N/m2Otras unidades son:

El bar: 1 bar = 105 = 1 kp/cm2recuerda que 1 kp (kilopondio) = 9,8 N La atmsfera (atm): 1 atm = 1013 barmm de mercurio (mm Hg): 1 atm = 750 mm Hg

Elementos bsicos de un sistema neumtico

1. Elementos activos

Son aquellos que comunican energa al fluido. La energa externa que se comunica al elemento activo es principalmente elctrica o trmica.

Compresores

Son mquinas destinadas a elevar la presin del aire que aspiran de la atmsfera. Se deben instalar en un lugar fresco y exento de polvo. En el funcionamiento de un compresor aparecen implicadas dos magnitudes: ver fig.

La presin que se comunica al aire. El caudal que es capaz de proporcionar. El caudal es el volumen de fluido que pasa por una seccin en la unidad de tiempo. Se puede medir en l/s, l/h Existen dos grandes tipos de compresores Volumtricos Dinmicos

Los compresores volumtricos elevan la presin de un gas reduciendo el volumen en el que estn contenidos. Estos compresores pueden ser:

alternativos: basados en un mecanismo biela-manivela combinado con pistones y cilindros. Rotativos: en los que mediante una rueda de paletas se empuja el aire hacia una cmara.

RefrigeradorCuando el aire que se ha comprimido alcanza una temperatura bastante alta, es necesario refrigerarlo hasta una temperatura ambiente, a la vez que se extrae el agua que contiene el aire.

2. Elementos pasivosSon los elementos que consumen energa, la transportan, administran o controlan.

-AcumuladorDepsito que se coloca a continuacin del refrigerador. Su objetivo es almacenar aire comprimido para suministrarlo en los momentos de mayor consumo, adems garantiza un caudal constante.Generalmente el acumulador lleva un sensor de presin, que activar el compresor cuando la presin disminuya hasta un cierto lmite y que lo desconectar cuando la presin aumente.

Elementos de proteccin: filtro, lubricador, regulador de presin y silenciador.

Filtro

Elimina el agua que todava pueda quedar en el aire y las partculas o impurezas que estn en suspensin

Lubricador

Inyecta unas gotas de aceite de tamao muy fino dentro del flujo de aire. Tiene como finalidad evitar que el aire produzca un desgaste excesivo de los elementos del circuito.

Regulador o limitador de presin

Se encarga de que la compresin en el circuito se mantenga por debajo de un cierto lmite y a presin constante. Dispone de una vlvula de escape que libera aire cuando la presin aumenta.

SilenciadorReduce el ruido cuando se expulsa aire a la atmsfera.

Elementos de transporte

Son los encargados de llevar el fluido en los circuitos hasta los puntos de consumo. Son las tuberas.

El material debe ser lo suficientemente resistente como para soportar la presin del aire en su interior. Adems debe presentar una superficie lisa en su interior.

Elementos de regulacin y control

La presin y el caudal del aire comprimido, que se va a utilizar para el movimiento de las partes operativas o motrices del sistema neumtico, va a estar controlado mediante distintos tipos de vlvulas. Las vlvulas se clasifican como:

Vlvulas de direccin del flujo: Seleccionan hacia donde se dirige el flujo. Vlvulas antirretorno: permiten la circulacin del aire en un sentido nico, quedando bloqueado su paso en sentido contrario. Vlvulas de regulacin de presin y caudal: regulan y estabilizan la presin y caudal del flujo.

Vlvulas de direccin

Las vlvulas de direccin se definen segn dos caractersticas:

El nmero de vas u orificios que tenga la vlvula, tanto de entrada de aire como de salida. El nmero de posiciones: que normalmente son dos. Una define el estado de reposo y otra el estado de trabajo. Sin embargo existen vlvulas con ms de dos posiciones.

En definitiva, la identificacin de una vlvula de direccin se define con dos cifras:

La primera indica el nmero de vas.OLEOHIDRAULICA Y NEUMATICA II[Ao]

La segunda indica el nmero de posicinUNIVERSIDAD JOSE CARLOS MARIATEGUIFacultad de ingenieras Pgina 29

-Ejemplo: Una vlvula 2/2 significa que tiene dos vas y dos posiciones.

Vlvula 2x2Son vlvulas normalmente cerradas en su posicin de reposo.

Vlvula 3x2

Es una vlvula normalmente cerrada en posicin de reposo. Se emplean para el mando de cilindros de simple efecto.

Vlvulas 4x2

Realiza las mismas funciones que dos vlvulas 3x2 combinadas. Con esta vlvula de este tipo podemos comandar un cilindro de doble efecto.

Vlvulas 5x2

Con esta vlvula se puede comandar un cilindro de doble efecto.

Vlvulas antirretorno

Tienen la misin de impedir el paso del aire en un sentido y dejar pasar el mismo en sentido opuesto. La obturacin del paso puede lograrse con una bola impulsada por la propia presin de trabajo.

Vlvulas selectoras

Estas vlvulas permiten la circulacin de aire desdeDos entradas opuestas a una salida comn. Estavlvula se utiliza para mandar una seal desde dos puntos distintos. En la figura se puede comprobar que el aire entra por el conducto (Y) y desplaza a la bola hacia (X), bloquea esta salida y se va a travs de la utilizacin (A). En el caso de que se d la entrada de aire por la va (X), la bola se desplazar boqueando la va (Y) y el aire circular hacia laUtilizacin (A)

Vlvulas de simultaneidad

Se utilizan cuando se necesitan dos o mscondiciones para que una seal seaefectiva. En la figura se observa que toda sealprocedente de (X) o de (Y) bloquea ella mismasu circulacin hacia la utilizacin (A). Slo cuandoestn presentes las dos seales (X) e (Y) se tienesalida por (A).

Vlvulas reguladoras de caudal

A veces es necesario el control de la velocidad de un cilindro para sincronizarlo con otros movimientos que se verifican en un sistema. Para conseguirlo se controla el caudal de fluido mediante las vlvulas reguladoras de caudal. Existen dos tipos de reguladores: de un solo sentido (unidireccional) y de dos sentidos. De ellos, el primero tiene mayor inters y es el ms utilizado.

Cilindros neumticos

La energa del aire comprimido se transforma por medio de cilindros en un movimiento lineal de vaivn.

Disponen de un tubo cilndrico cerrado, dentro del cual hay un mbolo que se desplaza fijo a un vstago que lo atraviesa.Cilindro de simple efecto

Es aquel que realiza un trabajo en un solo sentido. La presin desplaza al mbolo o pistn que retrocede por una fuerza externa o un muelle.

Cilindro de doble efecto

Es aquel que puede realizar trabajo en ambos sentidos. En este caso, el mbolo o pistn delimita ambas cmaras independientes.El avance o retroceso del pistn, y por tanto del vstago, se produce por la presin que ejerce el aire en cualquiera de las dos caras del pistn.Para que el pistn se pueda mover, es necesario que entre aire a una de las cmaras y que, por la otra, salga a la atmsfera.

APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA NEUMTICA.

Debido a sus buenas caractersticas, actualmente la neumtica es ampliamente utilizada en multitud de Aplicaciones y entornos industriales.La tecnologa neumtica se usa en sistemas industriales tales como: plataformas elevadoras, apertura y cierre de puertas o vlvulas, embalaje y envasado, mquinas de conformado, taladrado de piezas, robots industriales, etiquetado, sistemas de logstica, prensas, pulidoras, mquinas - herramientas; etc.

Montacargas / plataforma elevadora Seleccin y clasificacin de productos Estampado / remachado

Prensa neumtica Conformado de piezas Mquinas y herramientas

RobticaCompactado Apertura y cierre de compuertas

Taladrado de piezas Cadenas de distribucin y transporte

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA NEUMTICA

La tecnologa neumtica ofrece importantes ventajas frente otros tipos de tecnologas, como son:

La neumtica es capaz de desarrollar grandes fuerzas, imposibles para la tecnologa elctrica. Utiliza una fuente de energa inagotable: el aire. Es una tecnologa muy segura: no genera chispas, incendios, riesgos elctricos, etc. Es una tecnologa limpia, muy adecuada para la industria alimentaria, textil, qumica, etc. Es una tecnologa muy sencilla, que permite disear sistemas neumticos con gran facilidad. La neumtica posibilita sistemas con movimientos muy rpidos, precisos, y de gran complejidad.

Las principales desventajas de la neumtica son:

El funcionamiento de los sistemas neumticos es ruidoso, ya que el aire comprimido se expulsa al exterior una vez ha sido utilizado.Es una tecnologa ms costosa que la tecnologa elctrica, pero el coste se Compensa por su facilidad de implantacin y buen rendimiento.

EL CIRCUITO NEUMTICO.

En electricidad es necesario utilizar un circuito elctrico para usar la energa de la corriente elctrica.En neumtica es necesario emplear circuitos neumticos para aprovechar la energa del aire comprimido.

Circuito elctrico Circuito neumticoTodo circuito neumtico est compuesto por una serie de elementos bsicos:

El compresor, es el dispositivo que comprime el aire de la atmsfera hasta que alcanza la presin de funcionamiento de la instalacin.

El acumulador, es un tanque o depsito donde se almacena el aire para su posterior utilizacin.

Dispositivos de mantenimiento que se encargan de acondicionar al aire comprimido, protegiendo el circuito para que la instalacin neumtica pueda funcionar sin averas durante mucho tiempo.

Las tuberas y los conductos, a travs de los que se canaliza el aire para que llegue a los distintos elementos del circuito.

Los elementos de mando y control, son vlvulas que se encargan de controlar el funcionamiento del circuito neumtico, permitiendo, interrumpiendo o desviando el paso del aire comprimido segn las condiciones de funcionamiento del circuito.

Los actuadores, como cilindros y motores neumticos, que son los encargados de utilizar el aire comprimido, transformando la presin del aire en trabajo til.

En la siguiente figura, indica mediante flechas los elementos que componen un circuito neumtico:

En las siguientes figuras se tienen una serie de aplicaciones sencillas que se podran realizar con el circuito bsico que se ha estudiado.

a) Para qu sirven estos dispositivos?b) Se te ocurre alguna otra aplicacin sencilla?

7) stos son los smbolos de los diferentes elementos que componen el circuito neumtico bsico. Revisa lo estudiado hoy, ordnalos, y conctalos entre s para dar lugar al circuito neumtico bsico.