Escuela Politécnica Nacional

Facultad de Ingeniería Mecánica

Neumática y Olehidráulica

Estructuración y Condiciones de Manejo en Sistemas Olehidráulicos

Integrantes: - Andrade Pablo

- Jaramillo Daniela

- Morales Cristian

- Silva Aníbal

1.- CONDICIONAMIENTO MÍNIMO PARA LA CONFORMACIÓN DE UNA CENTRAL OLEOHIDRÁULICA

Una central oleohidráulica: se compone principalmente de un depósito o tanque, una bomba, una

válvula de seguridad, un manómetro y filtros. En circuitos más grandes se tendrán refrigeradores y

calentadores de aceite

Figura 1 Central olehidráulica (Miranda, s.f.)

Figura 2 Circuito básico oleohidráulico (Sohipren Oleohidrálica, 2005)

1) Depósitos: cumple varias funciones entre ellas:

- Sirve para el almacenamiento para un fluido requerido por el sistema

- Ayuda a disipar el calor generado en el sistema

- Espacio para separación del aceite

- Sedimentación de contaminantes (Miranda, s.f.)

Figura 3 Tanque depósito y sus partes (Delnero, s.f.)

Además vale aclarar que en los equipos industriales se acostumbra a emplear un depósito cuya

capacidad sea por lo menos dos o tres veces la capacidad de la bomba en litros por minuto.

2) Filtros: su función principal es retener partículas y contaminantes insolubles en el fluido,

mediante el uso de un material poroso. De esta manera se consigue alargar la vida útil de la

instalación.

Según su ubicación pueden estar en tres zonas:

- Filtro de aspiración: se encuentra antes de la bomba.

- Filtro de presión: se encuentran a lo largo del sistema.

- Filtro de retorno: se encuentra antes del ingreso al tanque de almacenamiento (Delnero,

s.f.)

Figura 4 Esquema de filtro (Delnero, s.f.)

3) Impulsores: son los elementos encargados de suministrar el aceite según los requerimientos. El

más común e importante es la bomba hidráulica, aunque se puede tener acumuladores y

multiplicadores.

- Bomba: es el elemento que convierte la energía mecánica en hidráulica empujando el fluido

dentro del sistema.

- Multiplicadores de presión: es una palanca hidráulica. Después de su paso por la bomba, el

fluido entra en una cámara como la de un cilindro, separada por otra cámara de la que va a

salir aceite hacia el actuador; además como el área de la primera cámara será mayor que el

de la segunda, entonces existe un incremento de presión proporcional a las áreas. (Miranda,

s.f.)

Figura 5 Bomba manual de simple efecto (Sohipren Oleohidrálica, 2005)

Figura 6 Bomba manual de doble efecto (Sohipren Oleohidrálica, 2005)

Figura 7 Bomba de engranajes (Sohipren Oleohidrálica, 2005)

Figura 8 Bomba de lóbulos (Sohipren Oleohidrálica, 2005)

Figura 9 Bomba de tornillo (Sohipren Oleohidrálica, 2005)

Figura 10 Bomba de paletas (Sohipren Oleohidrálica, 2005)

4) Actuadores: son elementos que convierten la energía almacenada en el fluido hidráulico en

trabajo mecánico de salida.

Se clasifican en lineales y rotatorios de manera similar que en neumática.

Figura 11 Partes de un actuador neumático de simple efecto (Delnero, s.f.)

5) Válvulas hidráulicas: son las encargadas de redirigir o restringir el caudal del fluido dentro

del circuito. Se diferencias de las neumáticas básicamente en sus materiales de composición

y magnitudes de capacidad.

Se clasifican en: direccionales, reguladora de presión y de control lógicas.

Figura 12 Válvula reguladora de presión (Miranda, s.f.)

Figura 13 Válvula reguladora de presión de tres vías (Miranda, s.f.)

Figura 14 Válvula reguladora de caudal (Miranda, s.f.)

6) Acumuladores es un elemento en el cual se almacena una cierta cantidad de aceite a

presión, para ser usado cuando el ciclo requiera alto caudal en un corto tiempo. Existen de

diversos tipos, entre ellos: de gas nitrógeno, de resorte o de pesos muertos

Figura 15 Acumulador con gas (Miranda, s.f.)

7) Tubería: son los elementos que conectan a los mencionados anteriormente y cierran el

circuito hidráulico.

8) Manómetro: conjuntamente con otros elementos de control se encarga de controlar ciertos

parámetros del sistema, en este caso la presión.

9) Fluido de trabajo, tiene las siguientes funciones:

- Transmitir potencia

- Lubricar piezas móviles

- Minimizar fugas

- Disipación de calor

Además deben tener las siguientes características:

- Lubricantes

- Refrigerante

- Anticorrosivo

- Alto punto de ebullición

- Absorber ruido y vibraciones (Delnero, s.f.)

2.- PRUEBAS DE RIGUROSIDAD PARA DETERMINAR LOS PARÁMETROS DE CAPACIDAD Y

SEGURIDAD DEL SISTEMA

El equipo empleado para los sistemas oleohidraúlicos permite identificar la cantidad de presión

y flujo de aceite dentro de un circuito en diversas condiciones, entre los equipos más empleados

se tienen medidores de prueba de alta (5000 psi) y baja presión (1000 psi) que constan de:

Manguera de entrada

Válvula de carga: se emplea para generar una carga simulada al sistema.

Medidor de flujo: mide el flujo de aceite real del circuito en funcionamiento, la lectura

se obtiene generalmente en galones por minuto (GPM)

Manguera de salida

Figura 16 Equipos usados en pruebas de sistemas oleohidraúlicos

Antes de realizar las pruebas al sistema de estudio se debe:

Limpiar cuidadosamente el equipo antes de desconectar o desmontar cualquier

componente.

Colocar cobertores o tapones en las líneas oleohidraúlicas abiertas o expuestas durante

las pruebas.

Revisar que las mangueras de entrada y salida del equipo de medición estén

adecuadamente conectadas.

Abrir completamente la válvula de carga del equipo.

Pruebas de capacidad:

Para determinar la capacidad del sistema empleado, es necesario conocer las características del

aceite a emplearse, por lo que este debe tener (Ingeniarien Goi Eskola, 2015):

Viscosidad apropiada pues esta tiene gran influencia en las fugas y en las pérdidas de

carga en las tuberías.

Capacidad elevada de lubricación: esto facilita la puesta en marcha de los dispositivos

del sistema oleohidraúlico.

Estabilidad química: asegura la resistencia a la oxidación e impide la formación de pozos

negruzcos y gomosos.

La capacidad de un sistema definirá la carga de trabajo del mismo (IDQ S.A, 2016), esta carga

depende de la fuerza requerida por el sistema, esta fuerza está directamente relacionada con la

presión del fluido por lo que las pruebas empleadas son (TORO: Productos Comerciales, 2015):

1. PRUEBA A: Flujo en la bomba

Para esta prueba se conecta en serie el equipo probador y la salida de la bomba, y se logra medir

el rendimiento de la bomba para asegurarse de que el flujo de aceite sea suficiente para impulsar

el motor a la velocidad deseada.

2. PRUEBA B: Atascamiento mecánico

En la misma posición que la prueba anterior, si se cambia de posición la válvula, se puede

observar la lectura de la presión y verificar si esta es la adecuada para el correcto

funcionamiento del equipo.

Figura 17 Conexión para prueba A y B

Pruebas de seguridad:

Las pruebas de seguridad realizadas a los sistemas oleohidráulicos buscan evitar que existan

sobrecalentamientos o exceso de ruido, por lo que se:

Comprueba que las presiones de trabajo en los diferentes circuitos que componen el

sistema sean las correctas.

Verifica que no existan fugas y fallas en las conexiones de los acoples rápidos, con las

mangueras y demás accesorios empleados.

Las pruebas a realizarse en un sistema oleohidraúlico son (TORO: Productos Comerciales, 2015):

3. PRUEBA C: Flujo al motor

Se conecta en serie el medidor de flujo y la válvula de control, mediante esta prueba se

determina si existen fugas de aceite por la válvula de alivio.

4. PRUEBA D: Verificación de la válvula de alivio

Se cierra la válvula restrictora para observar la presión cuando se abre la válvula de alivio.

5. PRUEBA E: Eficiencia del motor

Si el motor llegara a trabarse, no debería existir flujo de aceite a través del motor, lo que se

podría evidenciar en el medidor de flujo.

Figura 18 Conexión para prueba C, D y E

3.- ESTRUCTURA DE LOS SISTEMAS OLEO HIDRÁULICOS PARA QUE SEAN MÁS EFICIENTES

Resistencia Oleodinámica

Los circuitos hidráulicos básicos están formados por cuatro componentes: un depósito

hidráulico, una bomba para forzar el fluido a través del circuito, válvulas para controlar la presión

y uno o dos actuadores que conviertan la energía.

Figura 19 Estructura básica de un circuito oleo hidráulico

Figura 20 Componentes básicos de un sistema hidráulico

La magnitud que se opone al paso del aceite se llama “resistencia oleodinámica”, Es

directamente proporcional a la viscosidad cinemática del fluido, a la longitud del tubo y a la

densidad del aceite e inversamente proporcional al diámetro del tubo. El factor de

proporcionalidad vale 0.062

𝑅 = 0.062 ∗𝑛𝑐 ∗ 𝑙 ∗ 𝑑

𝐷4

𝑅 = resistencia oleodinámica Kg/s*m^4

𝑁𝑐 = viscosidad cinemática (m^2/s)

𝐿 = Longitud del tubo (m)

𝑑 = densidad del aceite (Kg/m^3)

𝐷 = Diámetro del tubo (m)

La eficiencia de los sistemas oleo hidráulicos están relacionadas con las pérdidas que ocasionan

los accesorios y las conexiones necesarias para su funcionamiento, es decir cuanto mayor sea el

número de conexiones necesarias se requerirá un incremento en la potencia de la bomba.

En conclusión, los sistemas que posean menor número de componentes y que estén en

condiciones óptimas de funcionamiento, será un sistema más eficiente. (espano.lubrizol, 2014)

(tecnología-técnica, 2015)

En la figura anterior se puede observar la conexión de un sistema oleo hidráulico con control por

electroválvulas, este tipo de conexiones se las realiza para aumentar la eficiencia reduciendo el uso

del fluido y en su lugar se usa energía eléctrica en forma de señal. (espano.lubrizol, 2014)

La viscosidad es un factor influyente en esta eficiencia por lo que se muestra a continuación la

variación de la eficiencia en función de la viscosidad del fluido.

Figura 21 Grafica Eficiencia en función de la Viscosidad (tecnología-técnica, 2015)

Por lo tanto, se debe tener viscosidades medias, con longitudes de tubería cortas, densidades

medias diámetro de tuberías grandes la resistencia disminuye y por ende la eficiencia irá en

aumento. Otro consejo que se puede acotar es dar mantenimiento preventivo a los equipos para

evitar su desgaste y por ende que disminuya la eficiencia. (espano.lubrizol, 2014)

4.- DIAGRAMAS TÍPICOS DE APLICACIÓN

Figura 22 Esquema Básico de un Sistema Oleo-hidráulico: (Maldonado, 2011)

Figura 23 Ejemplo de un Sistema Oleo-hidráulico: (Mauro, 2016)

Descripción de elementos

1) Válvula direccional 4/3, con centro cerrado, accionamiento por solenoide y centrada por

resorte de Cilindro A.

2) Válvula direccional 4/3, con centro cerrado, accionamiento por solenoide y centrada por

resorte de Cilindro B.

3) Válvula direccional 4/3, con centro cerrado, accionamiento por solenoide y centrada por

resorte de Cilindro C.

4) Válvula direccional 4/3, con centro cerrado, accionamiento por solenoide y centrada por

resorte de Cilindro D.

5) Válvula 4/2, accionada por solenoide y retroceso por resorte.

6) Válvula 4/2, accionada por solenoide y retroceso por resorte.

7) Válvula 2/2, accionada por solenoide y retroceso por resorte.

8) Válvula reguladora de caudal con anti-retorno.

9) Depósito o tanque.

10) Filtro de aspiración.

11) Válvula limitadora de presión en función de seguridad.

12) Bomba.

13) Motor.

14) Cilindro de doble efecto “A”.

15) Cilindro de doble efecto “B”.

16) Cilindro de doble efecto “C”.

17) Cilindro de doble efecto “D”.

18) Motor Unidireccional “A”.

19) Motor Unidireccional “B”.

20) Válvula de anti-retorno.

21) Filtro de retorno.

22) Válvula 3/2 de seguridad de Manómetro.

23) Válvula de reductora de presión.

24) Estranguladora de Caudal.

Secuencia Lógica

La secuencia lógica para la ejecución del proceso es la siguiente:

El ciclo se inicia al presionar el botón de partida o puesta en marcha.

Cilindro A recibe señal que le permite el avanzar hasta la posición a1 y así fijar el elemento

a mecanizar.

Al momento que el cilindro A activa el sensor a1 debe comenzar a girar el motor del

taladro y se debe producir el avance del cilindro B para aproximar el taladro a la pieza, con

velocidad rápida.

Al activar el sensor B2, la salida del cilindro B debe disminuir la velocidad de avance.

Cuando el cilindro B llega a su final de carrera y se activa b1, este debe retroceder hasta

retornar a su posición original activando b0.

Al ser activado b0, sale el cilindro C y se apaga el motor del taladro.

Cuando el cilindro C llega a su final de carrera y activa al sensor c1 el motor del escariado

comienza a girar y el cilindro D comienza a salir para acerca el escariador a la pieza.

Cuando el cilindro D llega a su final de carrera y se activa d1 este comienza a retirarse a su

posición original.

Al activarse d0 se apaga el motor del escariador y el cilindro C comienza a retraerse.

Por último al activarse el sensor c0 el cilindro A se retrae hasta su posición original. Para

que de esta forma el proceso esté listo para una nueva ejecución.

Bibliografía Delnero, J. (s.f.). Oleohidráulica Circuitos de Presión. s.f.

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https://espanol.lubrizol.com/ViscosityModifiers/Asteric/EfficiencyBenefits/HydraulicAppli

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Ingeniarien Goi Eskola. (2015). Introducción y aplicación de sistemas hidraúlicos. Bilbao: Escuela

Superior de Ingenieros .

Maldonado, G. (14 de 11 de 2011). Mecatrónica, automatización y automation studio. Recuperado

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Mauro. (20 de 1 de 2016). Diseño de un Sistema Oleohidráulico. Obtenido de rincondelvago:

http://html.rincondelvago.com/diseno-de-un-sistema-oleohidraulico.html

Miranda, A. (s.f.). Curso Oleohidráulica. s.f.

Sohipren Oleohidrálica. (2005). Manual Básico de Oleohidráulica. Córdova Argentina : Sohiprens

S.A.

tecnología-técnica. (13 de 11 de 2015). Obtenido de http://www.tecnologia-

tecnica.com.ar/index_archivos/Page4769.htm

TORO: Productos Comerciales. (2015). Diagrama hidraúlico, hidrostático y equipo de prueba. No.

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