Automatización de la fabricación UD4, Hidráulica, conceptos. - IMH

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REVISION DE LA DOCUMENTACION PARA LA
FORMACION
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04.14 1
MANUAL DEL ALUMNO
CICLO: 1 DPM
TÍTULO DEL MÓDULO:
Automatización de la fabricación
UD4, Hidráulica, conceptos.
NOMBRE Y FIRMA DEL PROFESOR
FECHA DE REVISIÓN
REVISADO POR

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UD4, hidráulica: conceptos
Índice:
A0.- Comparativa de energías. ............................................................................................................... 4
A1.- Introducción a la hidráulica. ............................................................................................................. 6
A2.- Magnitudes: ..................................................................................................................................... 8
A2.1.- Fuerza. ...................................................................................................................................... 8
A2.2.- Presión. ..................................................................................................................................... 8
A2.3.- Propagación de la presión. ....................................................................................................... 9
A2.4.- Multiplicación de las fuerzas. .................................................................................................. 10
A2.5.- Multiplicación de las presiones. .............................................................................................. 11
A2.6.- Caudal volumétrico. ................................................................................................................ 12
A2.7.- Ecuación de continuidad. ........................................................................................................ 12
A2.8.- Tipos de caudal. ...................................................................................................................... 15
A3.- Energía y potencia en un sistema hidráulico: ................................................................................ 19
A3.1.- Fricción, calor y pérdidas de presión. ..................................................................................... 21
A3.2.- Grado de eficiencia. ................................................................................................................ 23
A3.3.- Cavitación. .............................................................................................................................. 24
A3.4.- Golpes de ariete. ..................................................................................................................... 25
A3.5.- Tabla para la elección de cilindros. ......................................................................................... 26
A3.6.- Valores de cilindros y presiones normalizados. ...................................................................... 27
A4.- Aceites hidráulicos. ........................................................................................................................ 28
A4.1.- Introducción. ............................................................................................................................ 28
A4.2.- Viscosidad ............................................................................................................................... 28
A4.3.- Viscosidad absoluta o dinámica .............................................................................................. 29
A4.4.- Viscosidad cinemática ............................................................................................................. 29
A4.5.- Aceites hidráulicos .................................................................................................................. 30
A5.- Fluidos industriales: ....................................................................................................................... 31
A5.1.- Fluidos lubricantes .................................................................................................................. 31
A5.2.- Elección del sistema de lubricación. ....................................................................................... 32
A5.3.- Fluidos hidráulicos .................................................................................................................. 33
A6.- Ejercicios:....................................................................................................................................... 38
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A0.- Comparativa de energías.
Vamos a volver a ver la comparación entre las diferentes tecnologías que intervienen en
automatización industrial:
Producción
energía
de
Almacenaje de la
energía
Transporte
energía
de
Sistemas
electrónicos
A nivel nacional,
dependiendo de la
localización (hidráulica,
térmica, atómica)
Difícil y solo en
cantidades reducidas
mediante baterías
Ilimitado, aunque con
pérdida de energía
Sistemas
hidráulicos
En grupos moto-bomba
estacionarios o móviles,
accionados con motores
eléctricos, en casos
excepcionales con motor
de combustión interna.
Pequeñas instalaciones
también
con
accionamiento manual.
El almacenaje es
limitado, con aire como
medio auxiliar, solo es
económico en pequeñas
cantidades.
Hasta 100 m, velocidad
de flujo v = 2 hasta 6 m/s.
Sistemas neumáticos
Por medio de compresores
estacionados o móviles,
accionados con motores eléctricos
o motores de combustión interna.
Sistema de compresores a elegir
según la presión y el caudal
necesario. En todas partes existe
aire en cantidades ilimitadas para
su compresión.
Fácil.
El almacenaje en grandes
cantidades es posible sin
demasiados esfuerzos. El aire
comprimido almacenado es
transportable (botellas de gas).
Hasta 1000 m, velocidad de flujo v
= 20 hasta 40 m/s. Velocidad de
la transmisión de señales 20
hasta 40 m/s
Fugas
Influencias
entorno
del
Sin conexión con otras
piezas no hay pérdidas de
energía (peligro de muerte
con alta tensión)
Peligro de explosión de
determinados entornos;
sensible a la temperatura
Contaminación del medio
ambiente
Sensible a las
oscilaciones de la
temperatura
Peligro de incendio en
caso de fugas
Aparte de la pérdida de energía,
no tiene desventajas
No produce explosiones
Insensible a las temperaturas
En determinadas circunstancias
se puede congelar (mucha
humedad y bajas temperaturas
Velocidad de
trabajo
Costes de la
energía
consumida
Hasta 16 m/s Hasta 0.5 m/s. Hasta 1.5 m/s.
Bajos Altos Muy altos, 1 m 3 de aire
comprimido a 6 bar cuesta entre
0,45 ptas. a 0,90 ptas. según la
instalación y el rendimiento.
0.25 1 2.5
Movimiento lineal
Difícil y costoso
Fuerzas pequeñas
Complicada regulación de
las velocidades
Sencillo con cilindros
Fácil regulación de la
velocidad
Fuerzas muy grandes
Sencillo con cilindros de hasta
2000 mm, gran aceleración.
Fuerzas limitadas Velocidades
muy dependientes de las cargas
Movimiento
rotativo
Sencillo y de gran
rendimiento
(motores)
Motores hidráulicos
Par de giro elevado
Revoluciones bajas
Sencillo
Bajo rendimiento
Revoluciones elevadas (hasta
500000 rpm).
Movimiento
giratorio
Obtención
movimientos
mediante
mecánicos
de
giratorios
elementos
Fácil de obtener, hasta
360º o más mediante
piñones y cremalleras
Fácil de obtener, hasta 360º o
más mediante piñones y
cremalleras
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Exactitud de
posicionamiento
Rigidez
Sistemas
electrónicos
Exactitudes hasta ± 1 µm
y superiores
Muy buena si se utilizan
interconexiones
mecánicas
Fuerzas No es resistente a
sobrecargas.
Grado deficiente de
eficiencia
por
componentes mecánicos
Pueden obtenerse
fuerzas considerables
Fuerza lineal Poca eficacia debido a los
elementos mecánicos
posconectados, no
sobrecargable, gran
consumo de energía con
marcha en vacío.
Sistemas
hidráulicos
Dependiendo de la
sofisticación del sistema,
es factible alcanzar
exactitudes de ± 1 µm
Buena, puesto que el
aceite prácticamente no
se comprime; además, el
nivel de presión es muy
superior al de los
sistemas neumáticos
Resistente a sobrecargas.
Si el sistema tiene
presiones elevadas de
hasta 600 bar, es factible
generar fuerzas muy
grandes, F < 3000 kN
Gran desarrollo de
potencia debido a la alta
presión, sobrecargable
hasta el límite de
seguridad (válvula de
seguridad); para fuerzas
estáticas (parado)
consumo continuo de
energía.
Sistemas neumáticos
Sin cambios de cargas, exactitud
factible hasta 1/10 mm
Deficiente, puesto que el aire se
comprime
Resistente a sobrecargas.
Limitación de las fuerzas por la
presión del aire y el diámetro de
los cilindros. F < 30 kN hasta 6
bar
Reducida potencia debido a la
baja presión, sobrecargable hasta
el paro en cuya posición no se
consume energía; esfuerzos
económicos según presión de aire
y tamaño del cilindro de 1 kp-3000
kp (9,81 N-29430 N).
Fuerza rotativa
Bajo momento de giro en
la posición de paro, no
sobrecargable, pequeño
desarrollo de potencia.
Momento de giro total,
incluso en la posición de
paro, mayor consumo de
energía, sobrecargable
(válvula de seguridad);
gran desarrollo de
potencia.
Momento de giro total, incluso en
la posición de paro sin consumo
de aire, sobrecargable hasta el
paro sin consecuencias negativas,
reducida potencia, mayor
consumo de energía con marcha
en vacío.
Regulabilidad Sólo posibilidades
reducidas, muy costoso.
Fuerza: según presión
con amplio margen poco
dependiente de la carga.
Velocidad: muy buena y
constante en trabajos
lentos.
Fuerza: según presión (válvula
reductora de presión) en la zona
1:10 pendiente de la carga.
Velocidad: por válvula
estranguladora o válvula de
escape rápido, velocidad
constante difícil.
Manejo
Sólo con conocimientos
profesionales peligro de
corto circuito, una
conexión equivocada
puede destruir los
elementos y el mando.
Más difícil que con
neumática, seguridad con
altas presiones. Líneas de
fuga y de retorno,
problemas de densidad.
Con pocos conocimientos se
obtienen buenos resultados. El
montaje y puesta en servicio de
sistemas neumáticos es simple.
Ruidos Los contactores y los
elecroimanes producen
ruido al ser conectados.
Con altas presiones ruido
de las bombas y se
producen vibraciones de
las tuberías.
Ruidos del aire de escape
desagradables, se pueden reducir
mucho aplicando silenciadores.
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A1.- Introducción a la hidráulica.
Se entiende por hidráulica la transmisión y el control de fuerzas y movimientos mediante
líquidos; si este líquido es el aceite podemos hablar de oleohidráulica.
Las instalaciones y elementos hidráulicos están muy divulgados en la técnica. Se emplean, por
ejemplo:
- en la construcción de máquinas-herramientas.
- en la construcción de prensas.
- en la construcción de instalaciones.
- en la construcción de automóviles.
- en la construcción de aviones.
- en la construcción de barcos.
Las ventajas de la hidráulica residen en el hecho de que con pequeños elementos, fácilmente
gobernables y regulables, pueden producirse y transmitirse fuerzas y potencias grandes.
La puesta en marcha de un objeto parado con carga máxima es posible con cilindros hidráulicos y
con un motor hidráulico. Disponiendo los correspondientes elementos de mando se puede invertir
rápidamente la dirección del movimiento. Los elementos hidráulicos son autolubricantes y, por tanto,
su duración es larga.
No obstante, también tienen desventajas. En muchos casos se encuentran en el medio de
transmisión, en el mismo líquido a presión.
- en las altas presiones del líquido hidráulico hay peligros inherentes. Por esta razón, hay
que prestar atención a que todas las conexiones estén firmemente apretadas y estancas.
- el rozamiento y las fugas de aceite reducen el rendimiento.
En un sistema hidráulico nos vamos a encontrar con los siguientes cambios de energías :
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Estos cambios de energía se pueden ver en un circuito hidráulico tipo:
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A2.- Magnitudes:
Las magnitudes que se utilizan en hidráulica son las del sistema internacional, aunque en la presión
utilizaremos bar (como en neumática).
- Longitud en metros (m).
- Masa en kilogramos (kg).
- Tiempo en segundos (s).
- Temperatura en kelvin (ºk) o grados Celsius (ºC).
Con ellas podemos sacar las magnitudes más importantes en hidráulica: fuerza, volumen, caudal,
presión y velocidad.
A2.1.- Fuerza.
Fuerza = Masa • aceleración.
m
s
F = m • a = kg • 2
.
kg • m
Su unidad es el Newton (N) 1 N = 1 .
2
s
A2.2.- Presión.
La presión es la fuerza dividida por la superficie.
p
F
= en N A m 2
La unidad SI derivada para la presión es por tanto N , llamada pascal (Pa).
2
m
Como el pascal es una presión pequeñísima, se suele emplear el múltiplo mil (10 3 ) del pascal, el
kilopascal (símbolo kPa) o el múltiplo cien del kilopascal, el bar (símbolo bar).
⎛ N Kg ⎞
1 bar = 10 5 Pa =100 kPa ⎜= 10 = 1
2 2
⎟
⎝ cm cm ⎠
1 Pa = 10 -5 bar
Ejemplo/ejercicio:
Sobre un cilindro actúa una presión de 100 bar; la superficie efectiva
el émbolo es de 78,5 cm 2 , ¿cuál es su fuerza máxima? ¿Diámetro del
cilindro en mm.?
100 bar
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Ejemplo/ejercicio:
13000 N
Una plataforma deberá elevar una carga de 13000 N y el sistema
hidráulico correspondiente tiene 75 bar, ¿qué tamaño debe tener la
superficie A K del émbolo como mínimo?.
75 bar
A2.3.- Propagación de la presión.
Si una fuerza F actúa sobre una superficie A en un recipiente cerrado, surge una presión que se
extiende por todo el líquido (Ley de Pascal).
En todos los puntos del sistema cerrado la presión es la misma.
F1
F2
A2
P
A1
A5
F5
A3
A4
en este caso:
F3
F4
p =
F1
=
A1
F 2
=
A2
F3
= ......
A3
Ejemplo:
Si el área A1 = 10 cm 2 y F1 = 1000 N, ¿cuánto será la presión generada dentro del recinto? ¿Cuánto
vale F2 si A2 = 1 cm 2 ?
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A2.4.- Multiplicación de las fuerzas.
F1
F2
A1
p1
A2
p2
Tenemos que la presión p1 está generada al aplicar una fuerza F1 sobre la superficie A1, su valor
será:
F1
p 1 = , por otro lado, tenemos que el coche realiza una fuerza sobre la superficie A2, esto
A1
F2
p 2 = . Como el sistema está en equilibrio se cumple que p1 = p2,
A2
F1
F2
p 1 = p2
= = .
A1
A2
originará una presión de valor:
por lo tanto:
Ejemplo:
F2
1500 Kg.
F1
A2
A1
Datos:
m = 1500 Kg.
A1 = 40 cm 2 .
A2 = 1200 cm 2 .
Se pide:
a.- F1?
b.- En el apartado a la fuerza sale demasiado grande, si queremos elevar la masa con una fuerza de
100 N, ¿cuánto debería ser la superficie A2?
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A2.5.- Multiplicación de las presiones.
p1
A2
F1
F2
A1
p2
P1 ejerce sobre A1 una fuerza F1, esta fuerza se transmite por medio del vástago, la fuerza F2
produce una presión p2 sobre la superficie pequeña.
Se cumple que
F
p =
A
F1=F2, por lo tanto p1*A1 = p2*A2.
; F1 = p1*A1 y F2 = p2*A2, como el sistema está en equilibrio se cumple que
Ejemplo aplicado en un cilindro de doble efecto:
F1
A1
A1
A2
A2
p1
p2
a.- Si tenemos que:
p1 = 10 bar.
A1 = 8 cm 2 = 8*10 -4 m 2
A2 = 4,2 cm 2 = 42*10 -5 m 2 (cilindro 2:1)
¿Cuánto es el valor de p 2 ? (valor de la contrapresión)
b.- Si el valor de la contrapresión (resistencia de las tuberías al paso del fluido) es de 16 bar, ¿cuánto
debe valer p1 como mínimo para que el sistema se mueva?
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A2.6.- Caudal volumétrico.
Es la segunda ley que más se aplica en hidráulica además de la de la fuerza. El caudal volumétrico es
el volumen que fluye de un líquido en un determinado tiempo, el caudal se designa por la letra Q.
v
Q = Q = caudal (m 3 /s) o en l/min.
t
v = volumen (m 3 )
t = tiempo (s)
Ejemplo:
Si por una tubería fluyen 4,2 l/min, ¿cuántos litros obtendremos en 10 segundos? ¿Cuánto es Q en
m 3 /s?
A2.7.- Ecuación de continuidad.
v
Si en la fórmula del caudal Q = , sustituimos v por A*s (área por longitud) tenemos que:
t
v A*
s
Q = = = A*
v
t t
( área * velocidad ) Q = caudal volumétrico en m 3 /s.
v = velocidad del fluido en m/s.
A = sección en m 2.
O también:
Q = 6*
A*
v (6 * área * velocidad )
Si Q = caudal volumétrico en l/min.
v = velocidad del fluido en m/s.
A = sección en cm 2 .
Ejemplo:
Si por un tubo de sección 0,28 cm 2 pasa un caudal de aceite de 4,2 l/min, ¿cuál es la velocidad del
flujo? (Usar las dos fórmulas)
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En un cilindro:
A1
s
si
V
Q = el volumen desplazado es V = A*s de dónde
t
Q =
A * s
t
Ejemplo:
El cilindro anterior tiene una superficie A1 de valor 8 cm 2 y una carrera de 50 cm, si queremos que
avance en 8 segundos, ¿cuál será el caudal necesario? ¿Cuál es su velocidad de avance?
El caudal volumétrico de un líquido que fluye por un tubo de varios diámetros es el mismo (cte.) en
cualquier parte del tubo. Esto significa que a menor sección del tubo más velocidad del líquido y
viceversa.
v3
v
Q
A1
A2
v2
A3
Q
S1
s2
s = longitud.
s3
Se cumple que Q1 = A1*v1; Q2 = A2*v2, Q3 = A3*v3
Como Q es el mismo para todos entonces Q = A1*v1 = A2*v2 = A3*v3 = ...
Si v1 = 4 m/s, A1 = 0,2 cm 2 , A2 = 0,08 cm 2 , ¿cuánto vale Q en m 3 /s? ¿Y el l/min?, ¿Cuánto vale v2?
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Ejemplo:
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v2
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A2
A1
v1
Q2
La bomba nos da un caudal de 10 l/min, si d1 (diámetro del tubo) es de 6 mm y el diámetro del
émbolo es de 50 mm, ¿cuál es la velocidad del fluido en el tubo? ¿Y la velocidad de avance del
cilindro? ¿Cuál es el caudal que sale del cilindro si éste es 2:1?
20000 N
100 mm
p
50 mm
Decir la presión mínima necesaria para elevar la masa de 2000 Kg. Hallar el caudal de la bomba para
que el tiempo de avance sea de 5 seg.
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A2.8.- Tipos de caudal.
V media (Vm) = Vmáx/2
Régimen turbulento
Régimen laminar
V máx.
Si el caudal es de tipo laminar el líquido fluye en capas cilíndricas y ordenadas. Las capas interiores
fluyen a más velocidad que las exteriores.
A partir de cierta velocidad (velocidad crítica) las partículas del fluido ya no avanzan de forma
ordenada, las capas que fluyen en el centro del tubo se desvían lateralmente con lo que chocan unas
con otras formándose torbellinos.
En el caudal laminar se pierde energía por rozamiento de las capas externas con las paredes del tubo
pero en el régimen turbulento se pierde energía por los choques que hay entre las diferentes
partículas del líquido, el régimen turbulento debe ser evitado en los sistemas hidráulicos.
El coeficiente de Reynolds (Re) permite calcular el tipo de caudal que fluye por un tubo liso, dicho
coeficiente es función de :
- Velocidad del flujo del líquido v (m/s).
- Diámetro del tubo d (m).
- Viscosidad cinemática ν (m 2 /s).
v * d velocidad * diámetro
Re = =
Si Re < 2300 tenemos caudal en régimen laminar.
ν vis cos idad
Si Re >2300 tenemos caudal en régimen turbulento.
El valor 2300 se denomina coeficiente crítico de Reynolds (Re crít ) en tubos redondos y lisos. Si se
pasa del valor 2300 el caudal se vuelve turbulento, pero, para que el caudal turbulento vuelva a ser
laminar el valor Re debe bajar hasta ½ de Re crít , por lo cuál no se recomienda pasar del valor crítico
de Re.
v * d
= ν
Si decimos que Re < 2300 , favorece al régimen laminar los pequeños diámetros, las
pequeñas velocidades y las viscosidades elevadas. Todo esto ocurre en los circuitos hidráulicos de
máquina herramienta en los que el diámetro interior de las tuberías pocas veces pasa de los 15 mm;
las viscosidad del aceite es generalmente de 4,5 Eº (0,33 stokes) de viscosidad cinemática.
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Para calcular si en un tubo tenemos régimen laminar o turbulento, nos podemos ayudar del siguiente
gráfico:
Para que el fluido circule por la tubería es necesario que lleve una velocidad y una presión que
compense los rozamientos que se producen cuando el fluido se traslada por ella y, al mismo tiempo
mantenga la velocidad de circulación.
No obstante añadiremos algunas observaciones. Por ejemplo, usualmente el orificio de la entrada de
la bomba es más grande que la salida, para acomodar una línea de toma mayor. Es muy conveniente
conservar este tamaño a través de la línea entera de la entrada a la bomba. Por consiguiente, se
debe poner la línea tan grande como se recomienda y tan corta como se pueda, teniendo la
precaución de evitar dobleces y muchas conexiones en el línea de entrada.
Las menores velocidades de circulación se dan en las conducciones de aspiración de las bombas
donde han de tomarse precauciones extremas para evitar su cavitación, fenómeno que además de
causar un funcionamiento irregular estropea rápidamente las bombas.
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Por otro lado, en las conducciones de retorno interesa generalmente una velocidad de circulación
relativamente baja para evitar pérdidas de carga y energía cinética excesivas que únicamente son
perdidas y crean contrapresión en el motor o cilindro. El tamaño adecuado de las líneas debe usarse
para asegurar bajo porcentaje de flujo. Igualmente es conveniente el menor número de conexiones y
dobleces.
Las líneas entre actuadores y las válvulas de control de velocidad deben ser cortas y rígidas.
Las velocidades recomendadas en las conducciones para dimensionarse, se facilitan en la tabla :
Velocidades de circulación del aceite
Presión
2
en kg/cm
0÷10 10÷25 25÷50 50÷100 100÷150 150÷200

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Ejemplo:
Q
A1
A3
A4
A3
A2
V1
Datos:
Q = 4,71 l/min.
v1 = 1 m/s.
ν = 40 mm 2 /s.
d1 = 10 mm.
d2 = 5 mm.
d3 = 5 mm.
d4 = 1 mm.
V3
V4
Se pide determinar los tipos de caudal en A1, A3 y A4.
A3.- Energía y potencia en un sistema hidráulico:
La energía contenida en un sistema hidráulico está compuesta por varias energías parciales:
Energías estáticas
Energía potencial
Energía de presión
Energías dinámicas
Energía cinética
Energía térmica
El estudio de estas energías no merece la pena.
La potencia hidráulica viene determinada por la presión y por el caudal volumétrico:
P = p*Q
dónde P = potencia medida en vatios (W), 1 vatio = 1Nm/s.
p = presión medida en Pascales (Pa), 1 Pascal = 1N/m 2 .
Q = caudal volumétrico en m 3 /s.
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Podemos poner otras fórmulas derivadas de ésta:
P =
P =
* 2
p Q
6
p Q
450
⎧P
= potencia en kgm / seg
⎪
⎨ p = presión en kgf / cm
⎪
⎩ Q = caudal en l / min
⎧P
= potencia en CV
⎪
⎨ p = presión en kgf / cm
⎪
⎩ Q = caudal en l / min
* 2
Ejemplo de potencias en un sistema hidráulico:
P =
1 CV = 735 W.
p * Q
0,6
⎧P
= potencia en W
⎪
⎨ p = presión en bar
⎪
⎩Q
= caudal en l / min
Ejemplo:
p = 60 bar.
Q = 4,2 l/min.
¿Potencia? (420 W).
Si P = 315 W y Q = 4,2 l/min, ¿cuál es la presión aplicada al accionamiento?
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Sobre el mismo esquema anterior:
Si la fuerza a realizar por el cilindro es de 500 Kg. y la velocidad de avance es de 0,1 m/s. ¿Cuál es la
potencia hidráulica del cilindro? ¿Cuál será la potencia mínima de la bomba si la pérdidas por
rozamiento son del 30%?
A3.1.- Fricción, calor y pérdidas de presión.
La energía hidráulica no puede transmitirse sin ninguna pérdida por tuberías. En las paredes del tubo
y en el líquido mismo se produce rozamiento, que a su vez genera calor. La energía hidráulica se
convierte en energía térmica. Una pérdida de energía hidráulica significa una pérdida de presión del
líquido hidráulico.
En todos los lugares angostos del sistema hidráulico, el líquido hidráulico pierde presión. Esta pérdida
de presión se debe al rozamiento del medio que circula. Se denomina ∆p (delta p).
Esta pérdida de presión en los estrechamientos, debido a que la energía se convierte en energía
térmica, se provoca a veces deliberadamente (por ejemplo, en la válvula reductora de presión), pero a
menudo no se desea que en los estrechamientos se pierda presión, por el calentamiento. Todo
líquido hidráulico se calienta, pues, en servicio, por los muchos estrechamientos que hay en los
elementos hidráulicos.
Si se interrumpe la circulación, el líquido se para. Estando en estado de reposo, no se produce ningún
rozamiento. Como consecuencia, la presión es la misma delante y detrás del punto de estrangulación.
Las pérdidas de energía en un sistema hidráulico por lo tanto son las debidas al rozamiento de las
partículas de aceite con la paredes de tubos y con las válvulas distribuidoras.
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Las caídas de presión en una tubería se pueden hallar en el caso de pérdidas por tubos y desvíos
aplicando fórmulas y mirando en tablas. Si queremos ver las pérdidas de presión en tuberías,
deberemos mirar en los catálogos que nos suministra cada fabricante:
Las pérdidas de presión en tuberías y desvíos se pueden observar en las fotocopias anexas.
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A3.2.- Grado de eficiencia.
Como hemos comentado, en un sistema hidráulico y siempre que el aceite esté en movimiento hay
pérdida de presión, como la potencia hidráulica es función de la presión y del caudal resulta que hay
una pérdida de potencia en todo el sistema, las pérdidas suelen ser de unos valores :
El grado de eficiencia total η (se lee mu) = P salida / P entrada y siempre (como es de suponer) es menor
de la unidad.
Cada fabricante nos indica el grado de eficiencia de sus productos, así nos podemos encontrar con
dos tipos de grados de eficiencia:
η v = grado de eficiencia volumétrico, nos indica las pérdidas en las bombas, motores y válvulas
(pérdidas por fugas entre las juntas, son pérdidas de caudal).
η hm = grado de eficiencia hidráulico mecánico, nos indica las pérdidas provocadas por fricción en
bombas, motores y válvulas. Así F=P*A*η hm .
Algunos valores:
Supongamos una bomba de paletas con: η v = 80 %, η hm = 85 % por lo tanto, el rendimiento total será
η v = 0,80*0,85 = 68 %.
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A3.3.- Cavitación.
La cavitación es la eliminación de pequeñísimas partículas en las superficies de los materiales. En los
elementos hidráulicos (bombas y válvulas), la cavitación se produce en los perfiles agudos de los
elementos de mando. Esta destrucción del material se debe a picos locales de presión y a rápidos y
fuertes aumentos de temperatura
¿Cuáles son las causas para los picos de presión y de temperatura?
Si en un segmento de estrangulamiento aumenta la velocidad del caudal de aceite, se necesita
energía cinética. Esa energía cinética implica una reducción de la energía de presión. De este modo
puede provocarse una reducción de la presión en una zona de estrangulamiento, llegándose a
producir una depresión. A partir de una depresión de ≤-0.3 bar se forman burbujas del aire que
escapa del aceite.
Si a continuación vuelve a subir la presión a raíz de una reducción de la velocidad, el aceite invade
repentinamente la zona ocupada por las burbujas de aire.
Después del segmento de estrangulamiento vuelve a subir la presión, las burbujas se rompen. Como
efectos de la cavitación tenemos:
• Picos de presión:
En el lugar en el que aumenta el diámetro se desprenden pequeñas partículas de la pared,
provocando una fatiga del material y, posiblemente, su destrucción. Este proceso de cavitación es
acompañado por ruidos considerables.
• Combustión espontánea de la mezcla aceite y aire:
Al romperse las burbujas, el aceite las invade instantáneamente. Debido a la elevada presión
implicada en este proceso y por la consecuente compresión del aire, surgen temperaturas muy altas.
De esta manera, pueden producirse una combustión espontánea de la mezcla acite-aire en las
burbujas, similar a las que se producen en los motores de gasóleo (efecto diesel).
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Existen varias razones que explican la existencia de estas partículas de aire en el sistema hidráulico :
Cuando la tubería de aspiración suministra un caudal de aceite deficiente, puede ocurrir que la
presión absoluta del líquido descienda a un valor igual a la tensión de vapor, lo que supone una
evaporación del aceite y la formación de burbujas de vapor. Entenderemos por caudal de aceite
deficiente cuando el diámetro de la tubería de aspiración presenta un estrechamiento por no haber
calculado correctamente su diámetro, o bien cuando se produzca una pérdida de carga por dicho
motivo más por haber en su montaje demasiados codos, curvas, accesorios, etc., o por estar
obturado, en parte, el filtro de aspiración.
Otra de las causas que puede producir la cavitación es la velocidad excesiva del aceite en la tubería
de aspiración, lo que supone demasiada perdida de carga. Se puede producir también si el giro del
motor que acciona la bomba sobrepasa la velocidad adecuada.
Igualmente un depósito pequeño o un filtro sucio hace que no llegue aceite suficiente a la bomba; si
hay poco nivel en el depósito, o aceite excesivamente viscoso o frío, puede ser causa también de
cavitación.
Por lo general, la cavitación vuelve ruidosa a las bombas, hace vibrar las tuberías y origina un mal
funcionamiento de válvulas y motores, provocando el desgaste y ruina rápida de los elementos del
sistema por erosión y fatiga mecánica.
A3.4.- Golpes de ariete.
Son aumentos bruscos de presión que se originan cuando el líquido está fluyendo y se corta su
camino de forma brusca.
Si estas sobrepresiones son muy elevadas se pueden romper tuberías, racores, etc...
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A3.5.- Tabla para la elección de cilindros.
Recordemos:
Dk = 32 mm
Dst = 22 mm
Ak = 8,04 cm2
Akr = 4,24 cm2
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A3.6.- Valores de cilindros y presiones normalizados.
Tanto el diámetro interior del cilindro como el del vástago y las presiones nominales están
normalizadas en la norma DIN 24334 y EN ISO 3320/3322. Asimismo en las normas también se
establece una relación preferencial para la relación ρ de la superficie del émbolo A K a la superficie
anular del émbolo A KR .
Diámetros interiores de los cilindros
12 16 20 25 32 40 50 63 80
100 125 160 200 220 250 280 320 360 400
Diámetros de los vástagos
8 10 12 14 16 18 20 22 25 28 32 36 40 45 50 63 70 80 90
100 110 112 140 160 180 200 220 250 280 320 360
Presiones nominales
25 40 63 100 160 200 250 315 400 500 630
Se recomiendan los valores que están subrayados. Para la carrera del cilindro se recomienda DIN
ISO 4393 y para la rosca del vástago DIN ISO 4395.
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A4.- Aceites hidráulicos.
A4.1.- Introducción.
Por regla general los fluidos de transmisión de potencia están constituidos por aceite derivado del
petróleo, siendo el más clásico y el más usado el aceite mineral. Éste posee un gran poder lubricante
que es un factor esencial para la buena conservación de los órganos mecánicos, especialmente
cuando trabajan a fricción. Además tiene, en mayor o menor medida, ciertas características cuya
importancia examinaremos a continuación.
A4.2.- Viscosidad
La viscosidad es una propiedad de las sustancias fluidas definiéndola como la resistencia que
ofrecen las moléculas que configuran el fluido (aceite) al deslizarse unas sobre otras, siendo
ésta la cualidad más importante de un aceite.
Sin embargo, hay que distinguir entre las expresiones física de viscosidad y densidad pues son dos
conceptos totalmente diferentes que poco tienen que ver entre sí, por densidad se entiende el
cociente entre la masa de sustancia por unidad de volumen. De esta manera, un líquido puede
ser muy denso y ser poco viscoso, y al contrario. Como ejemplo de lo dicho el aceite es menos denso
que el agua, por eso flota sobre ella. Y no obstante, el aceite es mucho más viscoso que el agua;
tarda más en vaciarse una vasija de aceite que una de agua, imaginando que ambas vasijas son
iguales y con idénticos orificios de drenaje. Por consiguiente, se deduce que el aceite es más viscoso
que el agua, pero es menos denso que ésta.
A su vez, un aumento de la temperatura produce una disminución de la densidad.
Hay que hacer la observación de no confundir densidad con peso específico ya que, el peso
específico de un cuerpo, es el cociente entre el peso de dicho cuerpo y su volumen, es decir, el peso
específico representa el peso de la unidad de volumen de un cuerpo.
En resumen, la viscosidad es una propiedad que se pone de manifiesto cuando el líquido está en
movimiento. La viscosidad es una magnitud física que mide la resistencia interna al fluir el líquido.
Cuanto mayor es la viscosidad de un aceite, significa que mayor es también la resistencia que ese
aceite presenta al fluir.
De la acertada elección de la viscosidad del aceite hidráulico depende:
- El rendimiento de la instalación.
- Las pérdidas de carga, que son proporcionales a la viscosidad.
- La duración de los órganos, que en muchos casos llevan ajustes estrictos.
Si la viscosidad es demasiado alta, aumenta la fricción; y en caso de que la viscosidad fuera
demasiado baja aumentan las fugas internas, puede disminuir la eficiencia de la bomba y al existir
pérdidas por fugas aumenta la temperatura.
Hay que distinguir dos tipos de viscosidades:
- Viscosidad absoluta o dinámica,
- Viscosidad cinemática.
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A4.3.- Viscosidad absoluta o dinámica
Newton comprobó experimentalmente en 1668 que la fuerza que había que ejercer para desplazar
una de las capas de una película de aceite respecto a otra capa, es siempre directamente
proporcional a la superficie que interviene y a la velocidad, e inversamente proporcional a la
separación entre ambas superficies.
El método de laboratorio para medir la viscosidad absoluta se basa en considerar a ésta como la
resistencia que ofrece cuando se mueve una capa de líquido al desplazarla sobre otra capa del
mismo fluido. En honor al doctor Poiseuille, que trabajó en el estudio de la viscosidad de la sangre, se
adoptó como la unidad de medida de este tipo de viscosidad el nombre de Poise, siendo de uso
corriente el centipoise (cP), que es la centésima parte de un poise.
La viscosidad poise se define como la fuerza que se requiere por unidad de área para mover una
superficie paralela a una velocidad de un centímetro por segundo, sobre otra superficie paralela,
separada por una película de fluido de un centímetro de espesor. (En el sistema métrico la fuerza se
expresa en dinas y el área en centímetros cuadrados).
dina * s kp * s
1 poise = 1 = 0,01019
2
2
cm
m
Un poise es la fuerza en dinas que tenemos que hacer para acelerar 1 seg/cm 2
separada de otra 1 cm. La µ 20ºH2O = 0,01 Poise = 1 Centipoise.
una partícula
A4.4.- Viscosidad cinemática
El concepto de viscosidad cinemática ha surgido del uso del potencial de un líquido para producir un
flujo a través de un tubo capilar. Estos tipos de viscosímetros aprovechan el propio peso del aceite
para que caiga, pasando por una pequeña abertura inferior calibrada.
Hemos hablado de peso. En este caso entra directamente en juego la densidad del aceite y la
viscosidad cinemática que puede definirse como el resultado de dividir la viscosidad dinámica de un
aceite por su densidad, medidas ambas, eso sí, y esto es muy importante, a la misma temperatura.
En el S.I. la unidad de viscosidad cinemática es 1 m 2 /s; el sistema C.G.S. es 1 cm 2 /s = Stoke siendo
la unidad de medida principal. Como submúltiplo se usa el centistoke (cSt) que es la centésima parte
de un Stoke.
Siendo :
1 stoke = 1 dina/1 poise = 1 cm 2 /s = 0,0001 m 2 /s
Las conversiones entre las unidades de viscosidad absoluta y cinemática queda como sigue:
Centipoise = Centistoke x Densidad
La viscosidad de los aceites hidráulicos varía entre 15 y 20 centistokes, equivalentes a 2,5 °E y 16 °E,
aunque los valores más normales van entre 35 y 70 centistokes.
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A4.5.- Aceites hidráulicos
Según DIN 51524 y 51525, los aceites hidráulicos se clasifican en tres tipos según sus propiedades y
su composición:
- Aceite hidráulico HL
- Aceite hidráulico HLP
- Aceite hidráulico HV
En las siglas, la letra H significa que se trata de aceite hidráulico y las demás se refieren a los aditivos
A las siglas se les agrega un coeficiente de viscosidad según DIN 51517 (clasificación de viscosidad
según ISO).
Aceites hidráulicos para sistemas hidráulicos
Denominación Características especiales Campos de aplicación
Protección anticorrosiva y Equipos en los que surgen
aumento de la resistencia al considerables esfuerzos
HL
envejecimiento
térmicos o en los que es posible
la corrosión por entradas de
agua
HLP
Mayor resistencia al desgaste Igual que los aceites HL y,
además, para equipos en los
que por su estructura o modo de
operación hay más fricciones
Viscosidad menos afectada por Igual que los aceites HLP; se
la temperatura
utiliza en equipos sometidos a
HV
oscilaciones considerables de la
temperatura o que trabajan en
temperaturas ambiente bajas
Aceite hidráulico HLP 68
HLP 68
H : Aceite hidráulico
L : Con aditivos para obtener una mayor
protección anticorrosiva y/o mayor resistencia al
envejecimiento
P : Con aditivos para disminuir y/o aumentar la
resistencia
68: Coeficiente de viscosidad según DIN
51517
En máquina herramienta se usa un aceite cuyo índice de viscosidad cinemática oscila entre 16 a 60
cst, así los más usados son los HM-46, HL-46 o HLP-46.
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A5.- Fluidos industriales:
Hay ciertos elementos que son vitales en las industrias para conseguir un buen rendimiento; dichos
dispositivos necesitan aceites u otras sustancias utilizadas como lubricantes, o líquidos hidráulicos
para su accionamiento y control. Estos fluidos se pueden agrupar en dos grandes familias: los fluidos
lubricantes y los fluidos hidráulicos. En este artículo se pretende dar una primera visión que sirva de
introducción, para la utilización y aprovechamiento de estos fluidos industriales, así como una
selección de la terminología y de la normativa más utilizada ( Enric Trillas i Gay, Profesor del
departamento de mecánica de fluidos de la Universidad Politécnica de Catalunya).
A5.1.- Fluidos lubricantes
Función de los lubricantes
La función primordial del lubricante es evitar el
desgaste al reducir el rozamiento entre dos
superficies; esto se consigue al crear una película de
lubricante en la zona de contacto entre ambas. Ya
se ha demostrado experimentalmente en muchas
ocasiones que la influencia de la lubricación es Vital
en la vida de las piezas. Es posible reducir las
pérdidas friccionares y de lubricante con una
tecnología apropiada en el diseño de
configuraciones microgeométricas con diferentes
perfiles de superficies.
Esta lámina puede generarse con grasas de
diferente penetración o con aceites de diferente
viscosidad (lubricación líquida), o bien con
lubricantes sólidos (lubricación seca).
Si la lubricación es deficiente, es decir que la
cantidad de aceite, grasa o lubricante sólido no es
suficiente para crear el film lubricante del espesor
adecuado, aparecen en estas zonas presiones y
temperaturas muy elevadas. Si además el lubricante
contiene aditivos, estos pueden reaccionar con las
superficies de contacto en el caso de que éstas sean
metálicas; Otras características que cumplen los
lubricantes son:
- la protección contra la corrosión
- la evacuación del calor producido por el rozamiento
- el lavado de partículas abrasivas.
Sistemas de lubricación
Hay que distinguir dos sistemas diferentes de
conseguir la lubricación: la lubricación líquida y la
lubricación seca.
Lubricación líquida: se conoce como lubricantes
líquidos a los aceites y a las grasas. Uno de los
principales aditivos que se utilizan para mejorar la
capacidad de estos lubricantes líquidos para
transmitir cargas y disminuir el rozamiento es el
MoS 2, en una proporción que del 0,5 al 3 % en peso
en disolución coloidal en aceites y del 2 al 10 % en
peso en grasas.
Al usar aceites minerales muy aditivados, como, por
ejemplo, hípoidales o aceites sintéticos, hay que
prestar mucha atención a la compatibilidad de éstos
con los materiales que se desea proteger.
Lubricación seca: La utilización de lubricantes
sólidos (grafito, disulfuro de molibdeno y
politetrafluoretileno -PTFE-) evita el contacto entre
las caras. Los metales blandos también pueden
contarse entre los lubricantes sólidos, ya que debido
a su baja resistencia al corte presenta un
comportamiento favorable respecto al rozamiento.
Estos lubricantes sólidos se usan directamente como
polvo, aglutinados con aceite como pastas o en
combinación con plásticos como lacas deslizantes.
La manera de actuar de este tipo de lubricación se
basa principalmente en compensar las diferentes
rugosidades de las superficies.
Este sistema de lubricación es muy duradero,
siempre que exista una unión fuerte entre el
lubricante y las superficies que proteger. Sin
embargo, utilizado en exceso puede resultar
contraproducente.
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A5.2.- Elección del sistema de lubricación.
En el momento de elegir el mejor sistema de
lubricación hay que tener en cuenta los siguientes
aspectos:
- condiciones de servicio.
- requerimientos respecto al rozamiento y a la
temperatura
- exigencias en cuanto al desgaste, la fatiga, la
corrosión o daños debidos a agentes externos que
hayan podido penetrar en la capa lubricante
- garantizar en todo momento una alimentación
continuada de lubricante
- tener presentes los gastos originados por la
instalación del sistema de lubricación y su posterior
mantenimiento
Normalmente, la elección suele hacerse entre un
sistema por aceite o grasa y, en casos muy
concretos, puede preverse una lubricación por
lubricantes sólidos.
Las ventajas esenciales de una lubricación mediante
grasas es que éstas tienen una mayor eficacia de
obturación y una elevada duración de servicio al no
necesitar prácticamente ni mantenimiento ni
aparatos para llevar a cabo la lubricación.
Un sistema de lubricación con aceite resulta
adecuado bando es necesario evacuar calor a través
del lubricante o cuando existen altas solicitaciones
de carga. Una lubricación por inyección de aceite en
grandes cantidades facilita la alimentación precisa
de todos los puntos de contacto, así como una
buena refrigeración.
Daños producidos por una lubricación
deficiente :
Las causas principales de los danos debidos a la
lubricación son :
- la utilización de un lubricante inapropiado (aceite
de viscosidad demasiado baja, falta de aditivos,
aditivos poco apropiados, efecto corrosivo de los
aditivos...)
- falta de película lubricante en algunas zonas
- impurezas en el lubricante
- lubricación excesiva.
Los daños debidos a un lubricante poco apropiado o
debido a la variación de las propiedades del
lubricante pueden evitarse si se consideran todas las
posibles condiciones de servicio en el momento de
elegir el lubricante y teniendo la precaución de
renovarlo cuando corresponda.
Para evitar una lubricación deficiente o el exceso de
lubricante se debe tener presente la manera más
adecuada de abastecimiento del lubricante, tanto
desde el punto de vista constructivo como del
proceso.
Todos los lubricantes contienen desde su fabricación
una determinada cantidad de impurezas (sólidas o
líquidas); hay por eso ciertas normas que establecen
los valores límites para tener una suciedad
admisible, ya que un mayor grado de ensuciamiento
origina tiempos de funcionamiento menores que si la
limpieza es especialmente buena.
Las impurezas sólidas adquieren una especial
importancia, según sea el tamaño, tipo (composición
química) y dureza de las mismas, así como el
número existente (porcentaje en volumen), ya que
originan desgaste abrasivo y fatiga prematura. Una
de las medidas que tornar en consideración para
disminuir la concentración de estas partículas
extrañas consiste en realizar un excelente filtrado en
el caso de la lubricación por aceite y prever períodos
de cambio de la grasa cortos en la lubricación por
grasa.
Las principales impurezas líquidas en los lubricantes
son el agua y ciertos líquidos agresivos como
ácidos, sosas o disoluciones. En los aceites el agua
puede presentarse libre, en dispersión o en
disolución. Si el agua está libre en el aceite existe e!
peligro de la corrosión; puede reconocerse esta
presencia por la variación de color del aceite
(blanco-grisáceo). El agua en dispersión como
emulsión de agua en aceite repercute
considerablemente en las condiciones de
lubricación, no siendo así si el agua está diluida en
el aceite en pequeñas proporciones.
En las grasas, el agua origina variaciones de la
estructura, de forma parecida a lo descrito en la
emulsión de agua en aceite, haciendo que disminuya
la duración a la fatiga. Asimismo, al penetrar agua
debe reducirse el periodo de cambio de la grasa,
dependiendo, naturalmente, de la cantidad de agua
que haya penetrado.
Los líquidos agresivos originan grandes variaciones
de las características fisico-quimicas y provocan un
envejecimiento del lubricante.
Generalizando se puede decir que los fallos debidos
a una lubricación deficiente pueden evitarse
mediante un control exhaustivo de los elementos
que son lubricados, concretamente mediante la
medición de vibraciones, del desgaste, de la
temperatura y realizando una serie de ensayos al
lubricante.
Problemática de los aceites lubricantes
usados :
La industria demanda cada vez en mayor cantidad la
utilización de aceites lubricantes, generando
consecuentemente un volumen de residuos que
conviene eliminar o reciclar existe por tanto una
doble vertiente de actuación, reciclado para su
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nueva utilización o eliminación con aprovechamiento
energético. Estas dos alternativas se pueden
agrupar en líneas generales en cuatro grandes
grupos:
1.- vertido controlado (resulta dificultoso por la gran
cantidad de componentes no degradables por
medios naturales).
2.- incineración: conresponde a la oxidación total de
los componentes carbonosos con la repercusión
ambiental consiguiente.
3.- Combustión: aprovecha la capacidad energética
de los componentes combustibles. Esta acción tiene
el inconveniente de la destrucción de productos no
renovables y la producción de residuos de
combustión tóxicos; presenta la ventaja de ser una
alternativa económica.
4.- birrefino: consiste en el tratamiento físico-químico
del lubricante usado para convertirte en apto para su
comercialización. Es una alternativa económica con
un reducido impacto ambiental.
La utilización de lubricantes y grasas naturales
solucionaría en parte esta problemática, ya que al
ser biodegradables son una protección para el medio
ambiente.
A5.3.- Fluidos hidráulicos
Función de los fluidos hidráulicos
La función primordial de los fluidos hidráulicos
es actuar como vehículo transmisor de la energía
desde el punto de transformación al punto de
utilización, es decir, servir de elemento para
transferir potencia para realizar un trabajo,
normalmente a una presión muy elevada.
Elección del fluido hidráulico
Teóricamente puede utilizarse como fluido hidráulico
cualquier fluido, sin embargo, en la práctica, el
número de posibles fluidos que utilizar se reduce a
unos pocos, ya que estos deben cumplir cuatro
objetivos principales:
1.- Transmitir potencia: el fluido debe poder
circular fácilmente por el circuito con la menor
perdida de carga posible.
2.- Lubricar y proteger : en la mayoría de los
mecanismos hidráulicos, la lubricación interna la
debe proporcionar el fluido, para reducir la
fricción entre los elementos que se deslizan
sobre la película lubricante, manteniendo en todo
momento las características vistas en el apartado
descrito anteriormente sobre los fluidos
lubricantes.
3.- Estanqueidad: en ciertos casos el fluido debe
cumplir la función sellante en los mecanismos.
4.- Refrigerar las fugas internas y el rozamiento
interno de los componentes hidráulicos generan
calor, que debe ser disipado ya sea mediante
intercambiadores o a través de los tanques de
alma cesamiento La misión del fluido hidráulico
es transportar ese calor hacia los puntos donde
será disipado.
Aparte de estas funciones básicas, al fluido
hidráulico se le exigen otras características,
dependiendo del diseño y exigencias del
fabricante de los componentes del sistema
hidráulico, siendo las principales:
- viscosidad
- estabilidad térmica y química
- propiedades antiherrumbre y anticorrosiva
- compatibilidad con juntas y retenes
- relación viscosidad/temperatura
- desaireación
- capacidad antiespumante
- resistencia a la oxidación
- filtrabilidad.
Prácticamente, el único fluido que cumple con todas
estas peculiaridades es el aceite hidráulico, que tal
como hemos visto debe poseer ciertas
características especiales que le hacen un poco
distinto del aceite utilizado en la lubricación.
Terminología
Tal como se ha descrito en los dos apartados
anteriores, para la elección del fluido hidráulico o del
lubricante que mejor se adapta a nuestras
exigencias, nos encontramos con un gran número de
factores que no siempre somos capaces de
descifrar. Con la terminología y la normativa que se
comentan a continuación se pretende ayudar a los
usuarios para que éstos realicen una selección del
fluido apropiada.
- Aceite básico. Es aquel contenido en una grasa
lubricante. La parte proporcional se elige según
el espesante y la aplicación de la grasa. Según
sea la cantidad de aceite básico y su viscosidad,
varían la penetración y el comportamiento con
respecto al rozamiento de la grasa.
- Aceites de siliconas. Son aceites sintéticos que
se aplican bajo condiciones especiales de
servicio. Tienen valores característicos más
favorables que los aceites minerales, pero
propiedades lubricantes peores y una capacidad
menor de solicitación a carga.
-
- Aceites universales. Son para motores y
engranajes con una relación
viscosidad/temperatura mejorada.
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- Aceites HD. Los aceites Heavy-Duty contienen
aditivos y son para motores de combustión en
condiciones extremas.
- Aceites hidráulicos. Son líquidos hidráulicos
a base de aceites minerales con un punto
bajo de coagulación, resistentes al
envejecimiento, antiespumantes y con un
alto grado de refinado.
- Aceites hipoidales. Son aceites lubricantes para
alta presión con aditivos EP para engranajes
hipoidales, principalmente utilizados para los
ejes de tracción de vehículos.
- Aceites lubricantes adherentes. Son agentes
lubricantes de elevada viscosidad,
generalmente bituminosos y pegajosos, que
normalmente se utilizan diluidos.
- Aceites lubricantes B. Aceites oscuros que
contienen betún con buenas propiedades
adherentes. DIN 51 513.
- Aceites lubricantes C, CL. CLP. Aceites para
engranajes con lubricación mediante circulación.
DIN 51 517 T1 /T2/T3.
- Aceites lubricantes CG. Son para pistas de
deslizamiento.
- Aceites lubricantes D. Son para instalaciones de
aire a presión.
- Aceites lubricantes K. Son para máquinas
refrigeradoras. DIN 51503.
- Aceites lubricantes N. Aceites lubricantes
normales. DIN 51 501.
- Aceites lubricantes T. Aceites de lubricación y
regulación para turbinas de vapor. DIN 51 515
T1 .
- Aceites lubricantes V. Son para compresores de
aire. DIN 51 506.
- Aceites lubricantes Z. Aceites para cilindros a
vapor. DIN 51 510.
- Aceites lubricantes para engranajes. Son
aceites lubricantes para engranajes de todo tipo,
según DIN 51 509,51 517 T1/T2/T3 (aceites
lubricantes C, CL, CLP).
- Aceites minerales. Son derivados de
petróleos naturales o de sus derivados,
valga la redundancia.
- Aceites normales de lubricación. Son aceites
lubricantes L-AN según DIN 51 501. Se usan
siempre que no existan exigencias especiales al
lubricante.
- Aceites para husillos. . Aceites lubricantes muy
fluidos con una viscosidad de aproximadamente
10 a 90 mm 2 /s a 20 °C (o de 5 a 30 mm 2 /s a 40
°C, respectivamente).
- Aceites para máquinas frigoríficas.. Se usan
como aceite, lubricantes en máquinas
frigoríficas y están expuestos a la acción del
agente refrigerante. Según sean los agentes
refrigerantes, estos aceites están clasificados en
grupos. DIN 51 503.
- Aceites para turbinas de vapor. Son aceites muy
refinados, resistentes al envejecimiento (aceites
lubricantes T), que se utilizan para la lubricación
de variadores de turbinas a vapor y de sus
rodamientos. DIN 51 515 T1.
- Activadores (ver aditivos).
- Aditivos. Los aditivos son sustancias
adicionales añadidas a los aceites minerales
o productos derivados de éstos y solubles
en ellos. Los aditivos modifican o mejoran
por efectos físicos o químicos las
propiedades de los lubricantes.
- Aditivos contra movimientos bruscos. Son
aditivos que se añaden a los lubricantes para
evitar movimientos bruscos, como en las
bancadas de máquinas-herramientas.
- Aditivos para mejorar el índice de
viscosidad. Son aditivos diluidos en el aceite
mineral y que mejoran la con relación entre
viscosidad y temperatura. A temperaturas
elevadas ayudan a elevar la viscosidad y a
bajas temperaturas mejoran la fluidez.
- Aditivos contra el desgaste. Son aditivos
encargados de disminuir el desgaste en la
zona de rozamiento mixto. Se distingue
entre:
- aditivos de efecto suave, como ácidos
grasos, aceites grasos.
- aditivos de alta presión, como
combinaciones de plomo, azufre, cloro o
fósforo.
- lubricantes sólidos como grafito y disulfuro
de molibdeno.
- Antioxidantes. Son aditivos que retardan el
envejecimiento de los aceites lubricantes.
- Aparato de cuatro bolas. Es un aparato para el
examen de lubricantes según DIN 51 350. En un
conjunto de cuatro bolas en forma de pirámide,
la bola superior gira. La solicitación a carga
puede elevarse hasta el punto en que as bolas
se suelden entre sí (esfuerzo de soldadura),
(gripado). El esfuerzo expresado en Newtons
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sirve como valor característico de este aparato.
Como valor característico del desgaste después
de una hora de ensayo se toma el diámetro de
as cazoletas desgastadas de las tres bolas en
reposo (huella). El mejor aceite es aquel que
produce una huella más pequeña soportando
una carga mayor antes del gripado.
- ASTM. Abreviatura de "American Society for
Testing Matenals". Este Instituto determina,
entre otras, las normas americanas para los
aceites minerales.
- ATF. Abreviatura de "Automatic Transmission
Fluid". Son lubricantes especiales adaptados a
las exigencias en variadores automáticos
- Bentonitas. Son minerales (por ejemplo, silicatos
de aluminio), que se usan para la fabricación de
grasas lubricantes termorresistentes y, al mismo
tiempo, con buenas propiedades de resistencia
al frío.
- Brightstock. Residuo de aceite lubricante
refinado y de elevada viscosidad, ganado por la
destilación en vacío. Es un componente de
mezcla para aceites de lubricación que mejora
el comportamiento lubricante.
- Capacidad antiespumante. La formación de
espuma por la asociación de burbujas de
aire desprendido del seno del fluido en la
superficie debe ser evitada en lo posible. En
muchos casos, la formación de espuma se
debe a un inadecuado diseño de tanque o a
la contaminación de fluido hidráulico.
- Capacidad de demulsión. Es la capacidad de
separación de los aceites de las mezclas de
aceite y agua.
- Capacidad de separación de agua. La
capacidad de un aceite de separar agua se
realiza según ensayos definidos en la norma
DIN 51 589.
- Características. En general, las características
de un aceite lubricante abarcan el punto de
infamación, la densidad, la viscosidad nominal,
el punto de solidificación y datos sobre los
aditivos. Las grasas se caracterizan por la base
de saponificación, el punto de goteo, la
penetración de amansamiento y los aditivos, si
los hay.
- Centipoise (cP). Unidad que se emplea para la
viscosidad dinámica ( 1 cP = 1 mPa s).
- Centistoke (cSt). Unidad empleada para la
viscosidad cinemática ( 1 cSt = 1 mm 2 /s).
- Clase NLG1 (véase Penetración).
- Clasificación SAE. En países de habla inglesa y
en la técnica de automóviles se define la
viscosidad de aceites lubricantes según la
clasificación SAE (Society of Automotive
Engineers). La equivalencia para aceites
lubricantes de motores se encuentra en la
norma DIN 51 511 y la correspondiente a
aceites para cajas de cambio, en la DIN51 512.
- Clasificación de la viscosidad. En las normas
ISO 3448 y DIN 51 519 se definen 18 clases de
viscosidad para lubricantes industriales en la
zona comprendida entre 2 y 1.500 mm 2 /s a 40
°C.
- Color de los aceites. Los aceites usados
muchas veces se valoran a raíz de su color.
Pero ya que el color del aceite nuevo puede ser
más o menos oscuro, hay que tener mucho
cuidado con una valoración de este tipo. Sólo
comparando con una prueba del
correspondiente aceite nuevo puede decirse si
el color oscuro es consecuencia de la oxidación.
Muchas veces el origen del color oscuro es
suciedad debida a polvo u hollín. Prueba ASTM
1500, definido por transparencia con el
colorímetro Union para los productos no claros y
con el colorímetro Saybolt para los aceites
blancos; bien indicado por un número
comprendido entre 1 y 8, siendo los valores
altos para los aceites rojizos y los valores bajos
para los aceites de color paja. Para indicar la
calidad de un aceite, aunque sea de una
manera muy aproximada, ha de tener un color
comprendido entre I y 3. También puede
utilizarse el método DIN ISO 2049.
- Compatibilidad del aceite hidráulico con
juntas y retenes. El fluido seleccionado debe
ser perfectamente compatible con los
materiales utilizados en el sistema
hidráulico. Se debe tener especial cuidado
con las juntas de motores, bombas y
válvulas cuando se utilice un fluido de base
sintética.
- Comportamiento esponjoso. El análisis del
comportamiento esponjoso del caucho y de
elastómeros bajo la influencia de lubricantes se
efectúa según DIN 53 521.
- Comportamiento frente al frió (véase Punto de
coagulación).
- Consistencia. Es una medida de la
moldeabilidad de las grasas lubricantes, (véase
asimismo Penetración).
- Contenido de cenizas. Las cenizas son los
residuos incombustibles de un lubricante.
Pueden tener diferente origen: pueden
provenir de sustancias activas disueltas en
el aceite; del grafito y del disulfuro de
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molibdeno, así como de los espesantes. Los
aceites minerales refinados sin usar y sin
aditivos deben estar totalmente libres de
cenizas. Los aceites usados contienen
jabones metálicos insolubles que se originan
durante el funcionamiento, además de
residuos incombustibles de partículas de
suciedad, por ejemplo, abrasión de órganos
de rodamientos y obturaciones. A veces
puede determinarse un deterioro incipiente
en un rodamiento a raíz del contenido de
cenizas.
- Contenido de agua. Si un aceite lubricante
contiene agua, la película lubricante está
interrumpida por gotas de agua, con lo que
disminuye su capacidad lubricante. Además,
el agua en el aceite acelera el envejecimiento
y origina corrosión. El contenido de agua
puede determinarse mediante destilación o
con una decantación en un tubo de ensayo,
ya que el agua, por su mayor peso
específico, se posa en el fondo. Si los
aceites tienden a emulsionar, hay que
calentar la prueba. Un contenido escaso de
agua (a partir de 0,1 %) se determina con la
prueba del chasquido de Spratz: el aceite se
calienta en un tubo de ensayo sobre la llama
y si hay indicios de agua, se oye un ruido
crepitante, un chasquido. Si el contenido de
agua es mayor, la espuma producida rebasa
el tubo.
- Correlación viscosidad y presión. Es la
dependencia de la viscosidad de un aceite
lubricante de la presión la que está sometido.
- Correlación viscosidad y temperatura
(correlación V-T). Con esta denominación se
define en los aceites lubricantes y en los
hidráulicos la variación de la viscosidad en
función de la temperatura. Se dice que no varia
fuertemente su viscosidad con la temperatura
(véase también índice de viscosidad).
- En algunos casos, para potenciar la relación
viscosidad/temperatura se agregan a estos
fluidos aditivos que mejoran el índice de
viscosidad; dichos aditivos deben tener una alta
resistencia al cizallamiento (véase también
Aditivos).
- Corrosión sobre el cobre. Prueba ASTM D 130.
La placa que se desea ensayar está sumergida
en el aceite a una temperatura constante de 100
°C durante 3 horas, midiéndose la pérdida en
peso de esta placa. Cuanto menor es este valor,
mayor es el poder anticorrosivo relativo al cobre.
DIN 51 759.
- Corrosión sobre el acero. Se utiliza la prueba
DIN 51 585, que sigue un procedimiento
parecido al descrito en la corrosión sobre el
cobre, con análogas consideraciones.
- Datos de análisis. Entre los datos de análisis
hay que mencionar densidad, punto de
inflamación, viscosidad, punto de solidificación,
punto de goteo, penetración, índice de
viscosidad, índice de neutralización e índice de
saponificación. Los datos de los análisis
obtenidos Caracterizan las propiedades físicas y
químicas de los lubricantes y permiten, dentro
de ciertos límites, sacar conclusiones con
respecto a su utilización (véase también
Especificaciones).
- Demulsibilidad o número de emulsión (NE).
Prueba ASTM 1401 que valora el tiempo en
segundos necesario para que el aceite se
separe del agua, con la cual ha estado
previamente mezclado en unas determinadas
condiciones de ensayo (54 °C); los mejores
aceites dan unos tiempos de separación muy
bajos, nunca superiores a 90-150 s,
dependiendo de la viscosidad.
- Densidad. La densidad de aceites minerales se
denomina con la letra griega ρ, se mide en
g/cm 3 y se refiere a 15 °C. La densidad de
aceites lubricantes minerales se encuentra
alrededor de ρ=0,9 g/cm 3 . La densidad depende
de la estructura química del aceite. Aumenta en
aceites del mismo origen con la viscosidad y
disminuye al aumentar el grado de refinación.
La densidad por sí sola no es una magnitud de
la calidad.
- Depósitos. Los depósitos constan
principalmente de partículas de hollín y de
suciedad. Se originan debido al envejecimiento
del aceite, al desgaste mecánico, bajo la
influencia de mucho calor o de intervalos de
cambio de lubricante demasiado largos. Estos
residuos se depositan en el baño de aceite, en
los rodamientos, en los filtros y en las
conducciones de alimentación del lubricante.
Estos depósitos pueden repercutir en la
seguridad de servicio.
- Desaireación. La capacidad de eliminar el
aire es una característica muy importante,
dado que éste origina pérdidas de eficiencia.
El aire provoca:
- aceleración del proceso de degradación
- cavitación, fenómeno resultante de la
implosión de las burbujas de aire,
causando la erosión de las superficies
metálicas
- reducción de la protección antidesgaste
- disminución de la conductividad térmica.
- Destilados. Mezclas de hidrocarburos obtenidos
durante la destilación del petróleo.
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- Detergentes. Agentes con la propiedad de
disolver residuos y de limpiar superficies
que deben ser lubricadas.
- Dispersantes. Agentes en los aceites lubricantes
que mantienen en suspensión partículas de
suciedad en forma finísima, hasta que se
separan por filtración o por sustitución del
aceite.
- Distensión de las grasas lubricantes. La
capacidad de distensión de las grasas
lubricantes permite extraer conclusiones sobre
su aplicación y uso en instalaciones centrales
de lubricación. DIN 51 860 T2.
- Duración de servicio de la grasa. Es el tiempo,
determinado en ensayos de laboratorio y en la
práctica, que tarda en fallar un relleno de grasa.
Incluso en las mismas condiciones de servicio y
de ensayo, estos tiempos de fallo divergen en la
relación de 1 a 10.
- Emulgentes. Aditivos que influyen en la
capacidad de emulsión de los aceites.
- Emulsión. Mezcla de sustancias no solubles, en
el caso de aceites minerales generalmente con
agua bajo la acción de emulgentes.
- Ensayo de las tiras de cobre. Procedimiento
para determinar cualitativamente el azufre activo
en aceites minerales. DlN 51 759 y en grasas
DIN 51 811 .
- Ensayo mecánico-dinámico de lubricantes. Las
grasas para rodamientos se verifican en
condiciones cercanas a la realidad, es decir, en
condiciones de servicio y ambientales. Del
comportamiento del elemento de prueba y del
lubricante durante el ensayo se deduce la
valoración del lubricante. Los ensayos
realizados en aparatos patrón suministran
resultados aplicables sólo en parte a los
rodamientos. Por ello, hoy en día se prefieren
ensayos en los que se usan rodamientos como
elementos de prueba. En el sistema de ensayo
FE9 de FAG con rodamientos pueden elegirse
las velocidades de giro, las solicitaciones a
carga y las condiciones de montaje. Además
puede variarse la temperatura de servicio
mediante una calefacción. La capacidad
lubricante se valora a base de !as duraciones
alcanzadas, así como de la potencia absorbida.
En el sistema de ensayo FE8 de FAG pueden
elegirse libremente el tipo de rodamientos y,
dentro de ciertos límites, también el tamaño de
éstos. Además, es posible medir la potencia en
el rodamiento. Puesto que existe una cierta
divergencia en los resultados obtenidos, es
necesario asegurar los valores obtenidos
estadística mente En la norma DIN S l 825 para
grasa de rodamientos se describe el aparato de
ensayos Schweizer de SKF para grasas. Con
este dispositivo se verifican las propiedades de
las grasas con rodamientos oscilantes de
rodillos como elementos de ensayo.
- Envejecimiento. Por envejecimiento se entiende
la alteración físico-química de lubricantes
debida al oxígeno del aire, el calor, la humedad,
la presión, partículas metálicas, etc. La
apariencia externa se manifiesta en aceites
minerales en forma de variación de color y
viscosidad, así como en formación de lodos; en
las grasas en forma de variación del color, de la
consistencia y de la estructura.
- Especificaciones. Son normas militares o de las
empresas para lubricantes, en las que se
definen las propiedades físicas y químicas y los
métodos de ensayo.
- Especificaciones militares (MIL). se trata de las
especificaciones de la armada de los EE.UU.
con exigencias mínimas para los lubricantes que
suministrar. Los fabricantes de motores y de
máquinas muchas veces presentan las mismas
exigencias mínimas de los lubricantes. El
cumplimiento de estas exigencias mínimas se
valora como medida de calidad.
- Espesantes. Los espesantes y los aceites
básicos son los componentes de las grasas
lubricantes. La parte proporcional del espesante
y la viscosidad del aceite determinan la
Consistencia de la grasa lubricante.
- Espuma. La espuma es un fenómeno no
deseado en aceites minerales, ya que
favorece el envejecimiento de los aceites,
además, un exceso de espuma puede
conducir a pérdidas de aceite.
- Espumamiento. Ensayo ASTM D 892 se valora
el volumen en mi de la espuma producida en el
aceite por insuflación de aire a 24 °C y a 93,5
°C, después de esta temperatura, cuanto menor
es el volumen de espuma, mayor es la
capacidad del aceite de separarse del aire
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A6.- Ejercicios:
1.- Cálculos básicos.
Calcular los valores que faltan.
Datos de cálculo:
Q = 4.000 Kg.
S1 = 100 cm 2 .
S2 = 80 cm 2 .
P = ? bar.
Datos de cálculo:
Q = ? Kg.
S1 = 100 cm 2 .
S2 = 80 cm 2 .
P = 100 bar.
Datos de cálculo:
Q = 6.000 Kg.
S1 = ? cm 2 .
S2 = ? cm 2 .
P = 200 bar.
Los valores calculados son los mínimos necesarios, se deberán incrementar como consecuencia de
los rendimientos y de las pérdidas de carga.
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2.- Sea el siguiente cilindro hidráulico.
La masa a mover es 2000 Kg. la carga es metal y la superficie sobre la que se desliza es metal.
Calcular la fuerza necesaria para mover la masa:
- Si las superficies están secas y el coeficiente de rozamiento µ es medio.
- Si se engrasan las superficies y el rozamiento es mínimo.
- Si la presión de trabajo es de 20 bar. ¿Qué cilindro será el mínimo aconsejado?
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3.- Sea el circuito siguiente:
Calcular:
- Caudal que debe suministrar la bomba para que el émbolo (cilindro) se desplace a una
velocidad de salidas de 0,08 m/s.
- Caudal que debe suministrar la bomba para que el émbolo (cilindro) se desplace a una
velocidad de entrada de 0,05 m/s.
- Velocidad del fluido en la tubería de presión para realizar la salida del vástago.
- Velocidad del fluido en la tubería de presión para realizar la entrada del vástago.
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4.- Cálculo de la sección y diámetro de una tubería.
Calcular la sección y diámetro de la tubería, sin tener en cuenta las pérdidas de carga, para ello
calcular la presión necesaria para mover el cilindro y a continuación en función de la tabla de
velocidades de fluidos aconsejadas determinar le diámetro de la tubería.
5.- Sobre el circuito de la figura:
Si el caudal que suministra la bomba es de 4,2
l/min. y la limitadora de presión está ajustada a
60 bar.
Se pide:
a.- Fuerza de avance del cilindro sin tener en
cuenta la contrapresión.
b.- Fuerza de retroceso.
c.- Velocidad del flujo en la tubería.
d.- Velocidad del flujo en el cilindro (cuando
avanza).
e.- Tiempo de avance.
f.- Cuando está avanzando, ¿cuánto vale Q’?
g.- Tiempo de retroceso.
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6.- Sobre el circuito de la figura.
Si p1 máxima son 60 bar,
Calcular:
a.- Diámetro mínimo del émbolo para mover
esa masa (se supone sin considerar las caídas
de presión).
b.- Si las caídas de presión se considera que
son 8 bar, ¿cuál sería ahora el diámetro mínimo
del cilindro?
c.- Q de la bomba para que el tiempo de avance
sea de 6 segundos.
d.- Diámetro del tubo depresión (1) si debe
trabajar en régimen laminar, la ν = 50 mm 2 /s.
e.- Caudal de salida al avanzar.
f.- Si la fijación es MS2, ¿tiene problemas de
pandeo?
Pág.- 42
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7.- En una aplicación hidráulica se utiliza un cilindro de doble efecto accionada por una válvula
manual 4/2. La fuerza del cilindro es 10000 N y el diámetro de éste es de 50 mm con una relación de
superficies ϕ (fi) = 2:1. El caudal de la bomba es de 32 l/min.
a.- Caudal por la tubería 1.
b.- Caudal por la tubería 2 al avanzar.
c.- Caudal por la tubería 3 al avanzar.
d.- Caudal por la tubería 1 al retroceder.
e.- Caudal por la tubería 2 al retroceder.
f.- Caudal por la tubería 3 al retroceder.
Las curvas de las caídas de presión de la válvula son (esta es de tipo d):
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Completar los cuadros siguientes:
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8.-
La fuerza que ha de vencer el cilindro es de 1000 N, se desea que este trabaje a una presión de 50
bar. La velocidad del cilindro es de 5 m/min.
Calcular la potencia de la bomba sin pérdidas.
Con pérdidas del 25%.
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9.-
Se desea elevar una masa m de 40 KN en 5 seg. con un cilindro diferencial (retroceso a doble
velocidad que el avance) cuyas superficies tienen una relación ϕ de 2:1.
La Pmáx del sistema es de 155 bar. El grado de eficiencia mecánico hidráulico del cilindro es η mh =
0,95. La pérdida de presión en las tuberías es de 5 bar, la de la válvula de vías es de 3 bar. La
contrapresión en el avance es de 6 bar.
a.- Calcular el diámetro d K del émbolo.
b.- Calcular el diámetro d ST del vástago.
c.- Caudales para el avance.
d.- Velocidad de retroceso.
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10.- Dado el circuito de la figura :
Datos:
Cilindro ϕ 2:1, ∅80 mm.
M = 2000 Kg.
l = 500 mm.
t avance = 3 seg.
Se pide:
1. Caudal que debe suministra la bomba.
2. Presión en P2 para que se pueda elevar la
masa.
3. Caídas de presión en el avance si las caídas
de presión en la tubería 1 son de 2 bar y en
la 4 de 3 bar. Las caídas en la válvula de
vías se calculan en la tabla inferior.
4. Caudal que sale por la tubería 3 cuando el
cilindro avanza.
5. Presión a la que se debe ajustar la válvula
0.1 para poder mover la masa, y
contrarrestar tanto las caídas en la tubería
como la contrapresión (suponerlas de 6 bar).
6. Tiempo de retroceso.
7. Caudal que sale por la tubería 4 cuando el
cilindro retrocede.
8. Dimensiones de los tubos 1, 2, 3, 4.
Dirección flujo
PA PB AT BT
J 2 2 4 4
T 4 4 7 8
Pág.- 47
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11.- El molde de una máquina de inyección de plásticos se llena utilizando una baja presión de
trabajo (poca fuerza). Entonces el plástico es moldeado posteriormente a alta presión (mayor fuerza).
La presión de trabajo se conmuta por medio de una válvula de 2/2 vías accionada por rodillo, una vez
que el émbolo ha realizado un cierto recorrido. Las presiones necesarias están establecidas en dos
válvulas limitadoras de presión.
Solución:
Pág.- 48
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Datos:
F1 = 1200 Kg.
El cilindro debe ser de un diámetro inferior a 50 mm. La presión 2 debe ser el doble de la presión 1.
La carrera del cilindro es de 50 mm.
Se pide:
- Valor de ajuste de las limitadoras de presión sin tener en cuenta la contrapresión.
- Caudal de la bomba para que el tiempo de avance sea de 2 segundos.
12.- La secuencia de control para la sujeción y fresado de las aberturas de escape de un motor de
motocicleta se realiza utilizando el accionamiento por solenoides. El vástago del cilindro de sujeción
avanza cuando se presiona el pulsador "Marcha" y acciona un final de carrera cuando alcanza su
posición final delantera. Esta señal actúa a través de los contactos de un relé para conmutar el
cilindro de avance. Así que el cilindro de avance alcanza su posición final delantera, es accionado
otro final de carrera, iniciando la carrera de retroceso. Cuando el cilindro de avance alcanza su
posición de vástago retraído, se acciona de nuevo un final de carrera. Esto inicia la carrera de retorno
del cilindro de sujeción. Finalmente, se acciona un tercer final de carrera para cumplir con la condición
de partida para un nuevo ciclo de trabajo.
Pág.- 49
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Solución:
La fuerza de amarre es de 5000 N. La longitud del cilindro de amarre es de 150 mm, el tiempo de
amarre es de 1,5 segundos.
El peso del cabezal es de 350 Kg. La fuerza del cilindro de trabajo es de 4000 N. El tiempo de bajada
más rápido es de 5 segundos. La longitud de este segundo cilindro es de 300 mm.
Si los cilindros son 2:1, determinar:
a.- La presión ajustada en la válvula de retención.
b.- Diámetro A kr del cilindro 2A.
c.- Diámetro A k del cilindro 2A.
d.- La presión necesaria para mover el cilindro B, presión de trabajo.
e.- Determinar el cilindro 1A.
f.- Diagrama de caudales.
g.- Caudal de la bomba.
Pág.- 50
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13.- Dado el circuito de la figura:
Si la presión del válvula 0.1 es de 30 bar, elegir el cilindro si es 2:1.
Pág.- 51
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14.-
La masa a elevar es de 2500 Kg. como máximo, la longitud del cilindro es de 500 mm. El tiempo para
elevar la masa es de 10 segundos.
a.- Elegir el cilindro para no tener problemas de pandeo si está amarrado por arriba (ver página
siguiente).
b.- Determinar la presión ajustada.
c.- Determinar el caudal de la bomba.
Pág.- 52
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15.-
El anterior circuito hidráulico se utiliza para que el cilindro realice un avance rápido avance de trabajo
de una unidad de taladrado.
La fuerza del cilindro es de 4900 N. El avance rápido se realiza durante 150 mm. y el lento durante
100 mm. La presión de trabajo es de 50 bar. Los tiempos son 1 y 2 segundos respectivamente.
- Determinar el cilindro si este es 5:1.
- Calcular los caudales de la bomba y la regulación de la válvula 1.3.
- Calcular el tiempo de retroceso.
- Dibujar el diagrama de velocidades.
Pág.- 54
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16.- Sea el siguiente circuito hidráulico:
Realizar su diagrama de funcionamiento para que entre Fc1 y Fc2 la presión de trabajo sea la
mínima.
Pág.- 55
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17.- Sea el siguiente circuito hidráulico.
El cilindro es 2:1 y su carrera es de 300 mm.
Q de la bomba = 12 l/min.
P de trabajo 60 bar.
Calcular:
a.- Q por el tubo 1 al avanzar.
b.- Q por el tubo 2 al avanzar.
c.- Q por el tubo 3 al avanzar.
d.- Q por el tubo 4 al avanzar.
e.- Velocidad del cilindro al avanzar.
f.- Q por el tubo 1 al retroceder.
g.- Q por el tubo 2 al retroceder.
h.- Q por el tubo 3 al retroceder.
i.- Q por el tubo 4 al retroceder.
j.- Velocidad de retroceso.
k.- Diámetro de las tuberías.
Pág.- 56
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