viernes, 14 de noviembre de 2014

VÁLVULAS DE PRESIÓN


Válvulas de presión
El objetivo de este informe es que el lector adquiera aprendizajes sobre el funcionamiento, descripción, características y aplicaciones de diferentes tipos de válvulas de presión en circuitos hidráulicos, de manera eficiente.

 Introducción:

La operación segura y eficiente de los componentes de los circuitos hidráulicos, requiere medios de controlar la presión. Hay muchos tipos de válvulas de control automáticas de presión. Unas proporcionan un escape para la presión que excede un ajuste de presión del sistema, otras reducen la presión a un sistema o subsistema de menor presión y algunas mantienen la presión un sistema dentro de una gama requerida.

 
Válvulas de presión.
Son utilizadas para:
Limitar la presión máxima de un sistema.
Regular la presión reducida en ciertos circuitos.
Evitar sobrecargas en la bomba.
Absorber picos de presión.

 Se clasifican según su función:
-Alivio.
-Contrabalance.
-Reductora de presión.
-Frenado.

 
Válvula de alivio

 
En la industria se utilizan sistemas hidráulicos compuestos por dispositivos que operan a presión. En algunos casos pueden verse sometidos a presiones superiores a la de diseño, con el riesgo de una explosión, pudiendo causar graves consecuencias tanto para las personas como para las instalaciones cercanas. Para prevenir este riesgo se instalan en estos equipos válvulas de alivio, que permitan por medio de la descarga del fluido contenido, aliviar el exceso de presión.

Descripción: Se utiliza para hacer by-pass de presión como medida de alivio para proteger líneas, bombas, accesorios, estanques.

Pueden ser.
a)De acción directa: el resorte actúa directamente sobre el pistón obturador.

b)Pilotadas. El fluido actúa sobre el pistón obturador.

 


 
 
Características:
-Válvula normalmente cerrada.
-Fácil ajuste manual.
-Juntas según norma FDA.177.2600 .
-Conexiones estándar: DIN 11851.
-Diámetros disponibles: desde DN-25 hasta DN-80.



 
Aplicación en un circuito hidráulico:
Cuando el sistema alcance la presión ajustada en su cuerpo, ésta abrirá y desviara al tanque el caudal excedente, manteniendo la presión en la línea.

 
 

 

Válvula de contrabalance

Descripción.
Se utiliza para balancear cargas que tienden a bajar el cilindro sin control debido a la gravedad. Actúa colocando una contrapresión que genera una fuerza que contrarresta la gravedad permitiendo un fácil control del movimiento de descenso.


están conformadas por:

 


Características:
-Una de las más difíciles de entender y ajustar en un equipo.
-Pertenecen al grupo de válvulas de control de movimiento.
-Son una combinación de dos válvulas, de retención unidireccional y  de alivio piloteada para abrir.

 
Funcionamiento:
La válvula de retención unidireccional permite el flujo  del puerto 2 a 1 teniendo sólo la restricción generada por el muelle que contiene. En el sentido desde el puerto1a 2 la válvula alivia la presión generada por la carga al valor ajustado en el regulador superior. La válvula contrabalance tiene un puerto de pilotaje 3 que genera una baja en la regulación de la presión de alivio, permitiendo que comience el movimiento. Cuando la carga genera una velocidad alta, el puerto 3  disminuye la presión de pilotaje, permitiendo que el ajuste de la válvula de alivio sea mayor. Esto previene que la carga se mueva con velocidades altas permitiendo un efectivo control del movimiento.

 

 
Aplicación de la válvula:
Observamos un cilindro hidráulico soportando una carga, este debe ser contabalanceado para evitar la caída libre del pistón cuando la válvula direccional es cambiada.
Si no es contrabalanceada el cilindro caerá rápidamente por gravedad. La válvula de contrabalance está conectada por piloto interno y drenaje externo, es ajustado a una presión ligeramente superior para soportar la carga sin la acción  de la bomba .Este valor  se lleva al mínimo a los efectos de no sustraer fuerza en el movimiento de descenso del cilindro. Para esta aplicación la válvula bypass tiene válvula de retención incorporada para que el circuito no funcione en la carrera de retracción.
 
 
Son usadas para :
·         Sostener carga sin fugas.
·         Flujo libre en una dirección.
·         Protección contra la ruptura de mangueras.
·         Protección contra elevaciones de presión causadas por fuerzas externas.
 

Válvula de frenado

 Descripción:
Se utilizan válvulas R y RC como válvulas de freno.
La válvula de frenado  se instala  en la línea  de retorno  de un  motor hidráulico para:
1.- Evitar  exceso  de velocidad  cuando se aplica  una carga  demasiado  grande  al eje  del  motor.
2.-Evitar  una  presión excesiva  cuando  se desee  parar una carga .

 
Características:
-Las válvulas  R y  RC  se fabrican  en tamaños  desde 3/8 hasta  2“ con rosca cónica, con bridas  o para montar  sobre una placa  base.
-La capacidad de caudal  varía  desde 45  l / min., Para  el  tamaño  3/8 “  hasta  500  l / min. Para los modelos  de 2” .
-El  ajuste  máximo  de presión  es 140  kp /  cm2, aunque   es  permisible  una presión  de trabajo  de hasta  210  kp / cm2.

 
 
 Aplicación en diagrama:

Cuando  el motor  alcanza su velocidad  de trabajo, la presión  en la línea mantiene  la válvula  abierta  a no ser  que la carga  tienda a acelerar  más la velocidad  del motor. Si esto  ocurre, la presión disminuirá  a la entrada del motor  y también en la  línea  de pilotaje  externo. La  tensión del muelle cierra la válvula aumentando la contrapresión. Esto a su vez, aumenta, la presión a la entrada del motor  y debajo del pistón  pequeño, haciendo que la válvula  asuma  una  posición  determinada  que permite  una  velocidad constante del motor.




 
Válvula reductora

Descripción:
Mantiene una presión constante del flujo  independientemente de las variaciones de presión que se puedan producir en lo alto del depósito. Esta función se realiza gracias a un piloto regulador de presión que inicia el cierre de la válvula cuando detecta un aumento de la presión aguas abajo.


Características y funcionamiento:

Las  válvulas son  actuadas  por la presión  de salida,  que tiende  a cerrarlas  cuando se llega  al  taraje  de la válvula, evitando un  aumento no deseado  de presión. Se utilizan  válvulas  reductoras  pilotadas  de acción directa  y válvulas  reductoras  pilotadas.

En la válvula reductora de acción  reductora  de acción directa  utiliza  una  corredora  accionada  por un muelle  que controla  la presión de  salida.
Si la presión de entrada  es inferior  al ajuste del muelle, el líquido fluye desde la entrada  hasta la salida. Un  pasaje interno,  unido  a la salida  de la válvula, transmite  la presión de salida al extremo de la corredera que no lleva muelle.

La válvula reductora  de presión pilotada  tiene un intervalo  de ajuste  más  amplio  y  suministra un control  más preciso. La presión  de funcionamiento  se  ajusta mediante un muelle  regulable situado  en la tapa  superior  de la válvula .La corredera  de la  válvula, situada  en el cuerpo central, funciona  de la misma forma  que en la válvula reductora  de acción directa. La corredera  esta  equilibrada  hidráulicamente  a través  de un orificio  situado  en  su parte central, y un muelle  ligero  mantiene  la válvula completamente  abierta .

 
Aplicación en un circuito hidráulico:

Si un circuito está conectado a la válvula reductora de presión llega a un punto de parada. Ejemplo, un cilindro al extremo de su carrera, el vástago de la válvula reductora de presión 1, se cierra totalmente impidiendo de esta forma  que la presión se incremente dentro del cilindro más allá del valor deseado. Esto sucede independientemente del resto de las condiciones de funcionamiento del circuito.





En resumen las válvulas de presión tienen distintas funciones, tales como limitar la presión en un sistema, regular la presión, evitar sobrecargas, etc.

Es por eso que existe una gran gama de estas y se clasifican en:

-Alivio: con la finalidad de aliviar el exceso de presión en un circuito y evitar una explosión que podría poner en riesgo a personas y demás circuitos cercanos a ella. También llamadas válvulas de seguridad.

-Contrabalance: Aquella que balancea cargas que tienden a bajar el cilindro sin control debido a la gravedad. Actúa colocando una contrapresión que genera una fuerza que contrarresta la gravedad permitiendo un fácil control del movimiento de descenso.

-Reductora de presión: Mantiene una presión constante del flujo por medio de un piloto regulador de presión que inicia el cierre de la válvula cuando detecta un aumento de la presión aguas abajo.

-Frenado: Se instala  en la línea  de retorno  de un  motor hidráulico para:
Evitar  exceso  de velocidad  y presión cuando se aplica  una sobrecarga al eje  del  motor.

 

Cuestionario:

 1.-¿Cuál es la clasificación de las válvulas de presión?
R= Se clasifican el válvulas de alivio, contrabalance, frenado y reductoras.

 
2.-¿Cuál es la función de una válvula de presión?
R= Controla presión, garantizando la operación correcta de los componentes del circuito.

 
3.-¿De qué maneras se pueden accionar las válvulas de alivio?
R=Con accionamiento directo o accionamiento pilotado.

 
4.-¿Cuál es la función de una válvula de alivio?
R=Aliviar el exceso de presión de un circuito.

 
5.-¿Que  ventaja  ofrece  una válvula de alivio?
R=Evita sobrecarga de presión reduciendo el riesgo de una explosión.

 
6.-¿De qué otra manera se le conoce a la válvula de alivio?
R=Válvula de seguridad

 
7.-¿Para qué son utilizadas las válvulas de contrabalance?
R= Sostener carga sin fugas y tener un flujo libre en una dirección.

 
8.-¿En qué parte del circuito hidráulico se coloca la válvula de frenado y para qué?
R=Evitar: exceso de velocidad y presión excesiva.

 
9.-¿Cuál es la función de una válvula reductora?
R=Mantener una presión constante en el circuito.

 
10.-¿Cuáles son los tipos de accionamiento de una válvula reguladora?
R=accionamiento directo y accionamiento piloteado

 

Bibliografía:









 

jueves, 16 de octubre de 2014

BOMBAS HIDRAULICAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO.



Este informe tiene como objetivo brindar al lector los aprendizajes básicos del tema, de una manera sencilla.

 Bomba es aquella máquina  que absorbe  energía mecánica que proviene de un motor eléctrico  y la transforma en energía que la transfiere a un fluido como energía hidráulica la cual permite que el fluido pueda ser transportado de un lugar a otro,  a un mismo o diferente  nivel y distintas velocidades. Éstas se clasifican en dos grupos: Dinámicas y de desplazamiento positivo.

 
Bombas hidráulicas de desplazamiento positivo.

Estas bombas  guían al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor (embolo, aspa, tornillo) y la carcasa o cilindro. El movimiento de un fluido se debe  a la disminución del volumen de una cámara. 


  Clasificación.
Existen  máquinas de desplazamiento positivo, tanto reciprocantes como rotatorias, siempre hay una cámara que aumenta de volumen (succión) y disminuye volumen (impulsión), por lo cual  también se les denomina Volumétricas.


·          BOMBAS RECIPROCANTES O ALTERNATIVAS.- Se caracteriza por poseer un  elemento impulsor que proporciona la energía al fluido en forma lineal y alternativa.


·            BOMBA ROTATORIA.-  Provistas de movimiento rotatorio. Tienen diversas aplicaciones según el elemento impulsor. El fluido sale de la bomba en forma constante, puede manejar líquidos que contengan aire o vapor. Su principal función es  manejar líquidos altamente viscosos, lo que ninguna otra bomba puede realizar.

Bomba rotativa.
 
Bomba reciprocante.
 
 
 
 

Bombas hidráulicas de engranes.

·         Tipos.

Bombas de aluminio con rodamientos.

Bombas de aluminio con cojinetes.

Bombas de fundición con rodamientos.

Bombas de fundición con cojinetes.

Bombas para camiones.

 
·         Descripción del funcionamiento.
 
1)    Bombas  engranajes externos.
- De alta presión. Producen flujo al transportar el aceite entre los dientes de dos engranajes acoplados, uno de ellos es accionado por la flecha de la bomba (motriz), y éste hace girar al otro (conducido). 

Genera  un vacío en la línea de succión, cuando se separan los dientes, por el aumento del volumen en la cámara de succión, al mismo tiempo los dientes se van alejando, llevándose el fluido en la cámara de succión.  La expulsión del fluido ocurre en el extremo opuesto de la bomba por la disminución de volumen que tiene lugar al engranar los dientes separados.

- De  baja presión. Poseen engranajes rectos y  pueden llegar a dar un 93% de rendimiento volumétrico.
 
 
2)    Bombas  engranajes internos:
 
Tienen dos engranajes (externo e interno). Tienen uno ó dos dientes menos que el engranaje exterior.  Su desgaste es menor debido a su reducida relación de velocidad. Usadas en caudales pequeños
 
 
·         Características técnicas.
-Se utilizan para bombear aceite de lubricación.
-Son bombas de caudal fijo
-Producen desplazamientos de  0.6 a  720 lts/min , con  presiones de operación de 350 bar y  3500 rpm  en bombas sencillas.
-Reversibles y unidireccionales.
-Diseño compacto
-Cuerpos en aluminio reforzado y en acero.
-Alto rendimiento y altas temperaturas.

-Larga duración en condiciones extremas.

-Diversas aplicaciones.
 
 
 
Bombas hidráulicas de paletas.
 
·         Tipos
 Bombas de paletas no compensadas
Tiene abertura de aspiración y expulsión. Las cámaras opuestas generan cargas laterales sobre el eje motriz. El caudal puede ser fijo o variable y la presión inferior a 175 bar.
Bombas de paletas compensadas
Utilizadas para caudales fijos. Su anillo elíptico permite utilizar dos conjuntos de aberturas de aspiración y de expulsión. Cuentan con dos cámaras separadas por 180 grados que equilibran las fuerzas laterales.
Bombas de paletas flexibles
Las paletas flexibles están montadas sobre un rotor y dentro de una caja cilíndrica. En esta caja va un bloque en media luna que procura un paso excéntrico para el barrido de las paletas flexibles de rotor.
Su bombeo maneja productos livianos, viscosos, sensibles al esfuerzo de corte y con partículas.
Bombas de paletas deslizantes
 Son de una cámara,  gran velocidad,  capacidades pequeñas y sirven para fluidos poco viscosos.
Composición de una bomba de paletas.
 
 
·         Descripción del funcionamiento.
 Tienen un rotor ranurado acoplado al eje de accionamiento (flecha motriz) y gira dentro de un anillo ovalado, dentro del rotor ranurado se encuentran colocadas las paletas, que siguen la superficie interna del anillo cuando el rotor gira. Se requieren 400-600rpm para crear la fuerza necesaria que permita despegar las paletas del rotor y se adhieran a la superficie interna del anillo, produciendo el bombeo. Las cámaras de bombeo se forman entre las paletas, rotor, anillo y las 2 placas laterales.   
 
Las cámaras van aumentando de tamaño  debido a que el anillo y el rotor son concéntricos, creando un vacío, generando la succión, al llegar a un valor máximo de admisión, este se cierra para trasladar el fluido produciendo que las cámaras  disminuyan de tamaño impulsando el fluido hacia el sistema hidráulico.
Bomba de paletas.
·         Características:
-Usadas en instalaciones con una presión máxima de 200 bar.
-Un caudal uniforme y un bajo nivel de ruido.
-El anillo estator es de forma circular y excéntrico con respecto al rotor. Esta excentricidad determina el desplazamiento (caudal).
-Si la excentricidad es cero no existe un caudal, por lo que no se entregará líquido al sistema, permitiendo  regular el caudal de las bombas de paletas.
-Las paletas son la parte delicada en este tipo de bombas.
 
 
 

Bombas de pistón.
 
 
Composición: bombas de pistón.
 
 
 
  • Descripción del funcionamiento.
 Aquellas que generan el movimiento en el mismo mediante el movimiento de un pistón. Son del tipo bombas volumétricas, y se emplean para el movimiento de fluidos a alta presión, elevadas viscosidades o densidades.
Éstas disponen de varios conjuntos pistón-cilindro moviéndose alternativamente, es decir, mientras unos pistones están aspirando líquido, otros lo están impulsando, consiguiendo así un flujo menos pulsante; siendo más continuo cuantos más pistones haya en la bomba; el líquido pasa al interior del cilindro en su carrera de expansión y posteriormente es expulsado en su carrera de compresión, produciéndose así el caudal.
Funcionamiento de una bomba de pistones.
  Las bombas de pistones se utilizan por su alto rendimiento y porque tienen una eficiencia volumétrica aproximada de 95 -98%.
 
 
 
  • Tipos.
Bombas hidráulicas de pistones axiales.
 
 Aquí, los pistones están colocados dentro de un tambor de cilindros y se desplazan axialmente (paralelamente al eje). Los pistones disponen de un apoyo que se desliza sobre un plato inclinado. Utilizan válvulas de retención para dirigir el caudal desde la aspiración hasta la impulsión.
Debido a que el plano de rotación de los pistones está en ángulo con el plano de la placa de válvulas, la distancia entre pistones y la placa de válvulas cambia constantemente durante la rotación. Cada pistón se separa de la placa de válvulas durante media revolución, y se acerca a ésta durante la otra media revolución.
Bomba de pistones axiales.
·         Características:

Ventajas.
-Permite  su  montaje sobre tuberías de pequeño diámetro.
-Capacidad de operación manual. 
 
Desventajas
-Bajo rendimiento,
-Descarga pulsátil
-Producen  ruidos y vibraciones.
 

Bombas hidráulicas de pistones radiales
Consiste en un  barril de cilindros que aloja los pistones colocado excéntrico al anillo. Conforme el barril de cilindros gira, se forma un volumen creciente dentro del barril durante la mitad de la revolución, en la otra mitad, se forma un volumen decreciente. El fluido entra y sale de la bomba a través de la válvula de bloqueo que está en el centro de la bomba.
 
 
 
 
 
Bomba de pistones radiales.
  • Características.
-Usadas para mantener una temperatura lo más baja y constante posible en un sistema hidráulico.
-Se obtienen eficiencias volumétricas sumamente altas, a valores de un 98%.
 
 

 
 
 
 
Tabla tipos de bombas hidráulicas de desplazamiento positivo.
 
 
 
 
En resumen, las bombas hidráulicas  son máquinas transfiere a un fluido como energía hidráulica permitiendo ser transportado de un lugar a otro,  a un mismo o diferente  nivel y distintas velocidades. Existen las de desplazamiento positivo y las dinámicas.

Las bombas de desplazamiento positivo tiene la función de guiar al fluido que se desplaza a lo largo de toda su trayectoria, el cual siempre está contenido entre el elemento impulsor y la carcasa o cilindro.
Son llamadas desplazamiento positivo porque el movimiento de un fluido se debe  a la disminución del volumen de una cámara.

 Se clasifican en:
-Bombas reciprocantes por movimiento lineal.
-Bombas rotatorias por  movimiento rotatorio.

Los  tipos de bombas hidráulicas se distinguen por su composición, las tres más importantes son las de engranes(externos de alta y baja presión  e internos), de paletas (flexibles, deslizantes, compensadas y no compensadas) y las de pistones(axiales y radiales).
Las  de pistones son las bombas más eficientes ya que trabajan con elevadas presiones de trabajo.

 

 

Cuestionario.

1.- Cuál es la función principal de una bomba hidráulica?
R=convertir la energía mecánica en energía hidráulica.

 

2.-Menciona los grupos existentes de bombas hidráulicas.
R=Bombas  dinámicas y de desplazamiento positivo.

 

3.-¿En qué consiste el movimiento de desplazamiento positivo?
R=consiste en el movimiento de un fluido causado por la disminución del volumen de una cámara.

 
4.-¿Cómo se clasifican las bombas de desplazamiento positivo?                                          

R= En reciprocantes y rotatorias.

 

5.-¿Cuál es la principal función de una bomba hidráulica rotatoria?
R=Manejar líquidos altamente viscosos.


6.-¿Qué movimiento tiene el impulsor de una bomba reciprocante?
R=Movimiento lineal.

 

7.-¿Qué movimiento tiene el impulsor de una bomba rotativa?
R=Movimiento rotativo.


8.-¿Cuáles son los tres principales tipos de bombas?
R=De engranes, de paletas y de pistones.

 

9.-¿Cual bomba es la más eficiente y por qué?
R=La bomba de pistones ya que trabaja con altas presiones.

 

10.-¿Cuál es la principal característica de un bomba de paletas?
R=producen un caudal uniforme y no producen ruido.
 
 
 
 
BIBLIOGRAFÍA