Planos Hidráulicos

13 noviembre 2010

DIBUJOS DE PLANOS HIDRAULICOS
Introducción
Hace 100 años, el agua era el único fluido transportado en tuberías de un punto a otro. Actualmente se trasladan todo tipo de fluidos a través de tuberías. La hidráulica y los mecanismos hidráulicos, ya no solo se preocupa del transporte de fluidos, si no que se usan frecuentemente para el control de aeronaves, embarcaciones, equipo automotriz, maquinas herramientas, equipo de movilización de tierra y construcción de carreteras, entre otros. Sus aplicaciones son variadas y muchas, siendo muy importante comprenderlas, y analizarlas para nuestro beneficio.
Con el transcurso del tiempo los sistemas que hacen uso de fluidos para funcionar, se han ido perfeccionando, hasta llegar al avance que tenemos hoy en día.

Desarrollo
HIDRAULICA
PRINCIPIOS BASICOS

La ciencia hidráulica data de varios milenios cuando las ruedas hidráulicas, represas y compuertas se utilizaban para controlar el flujo de agua para el riego, así como el uso doméstico. A día de hoy el término hidráulica es más usado para referirse a la fuerza hidráulica donde el fluido se usa bajo presión controlada para efectuar un trabajo.
Los fluidos por naturaleza son infinitamente flexibles, a pesar de ser tan recios como el mismo acero. Su forma es fácil de cambiar, pueden ser divididos para ejecutar distintos trabajos en diferentes partes. Se pueden mover rápidamente en una parte del circuito y en otra de forma lenta.
Tanto la presión como la fuerza, son principalmente medidas de esfuerzo. En cambio, el trabajo es una medida de ejecución que describe la aplicación de una fuerza.
Fuerza, presión, trabajo y potencia.
Fuerza es la causa que tiende a producir o modificar un movimiento. La cantidad de fuerza depende de la inercia del objeto.
Presión es la fuerza por unidad de área expresada en términos de libra por pulgada cuadrada (psi).
La relación entre fuerza (F), presión (P) y área (A) se expresa matemáticamente asi:
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Trabajo es una medida de ejecución.
Potencia es el trabajo por unidad de tiempo.

CIRCUITOS HIDRAULICOS
Todos los circuitos hidráulicos son esencialmente iguales no importa que aplicación se les dé.
Muchas máquinas se basan en el accionamiento hidráulico, equipos como grúas, excavadoras, elevadores, monta-carga e incluso robots usan este tipo de accionamiento debido principalmente a las razones siguientes:
  1. Pueden generarse colosales fuerzas utilizando pequeños motores de accionamiento.
  2. Los sistemas hidráulicos son muy duraderos y seguros.
  3. Puede regularse la velocidad de accionamiento de forma continua o escalonada, sin la necesidad de mecanismos adicionales.
  4. Un mismo motor puede accionar múltiples mecanismos de fuerza, incluso de manera simultánea.
  5. El motor y los mecanismos de fuerza así como los mandos pueden estar a distancia acoplados por tubos.
  6. Pueden lograrse movimiento muy exacto.
  7. Tienen auto frenado.
El fluido más comúnmente utilizado es algún aceite ligero derivado del petróleo debido a su innata cualidad lubricante que alarga la vida de las piezas en rozamiento del sistema.
Estos aceites deben tener las características básicas siguientes:
  1. Una viscosidad no muy alta y esta debe modificarse poco con la temperatura.
  2. Elevada resistencia a la formación de espuma.
  3. Elevada estabilidad con el tiempo.
  4. No deben ser agresivos a los materiales de goma, como mangueras y empaquetaduras.
  5. Mientras más capacidad lubricante mejor.
EQUIPO HIDRAULICO
Un equipo hidráulico capaz de realizar una misma función como una bomba de desplazamiento variable al controlar dispositivos hidráulicos tales como válvulas de control en tal estado que una bomba hidráulicas accionada por una fuente de propulsión tal como una máquina térmica o un motor se opera siempre con una alta eficiencia y a una velocidad generalmente constante sin importar el tipo de bomba, caracterizado en que se forma una fuente hidráulica de presión constante al accionar la bomba hidráulica mediante la fuente de propulsión que tiene, internamente o por adición, una cantidad específica de inercia, estando dispuestos los elementos periféricos de acuerdo con un requerimiento de carga, y las válvulas de control se abren y cierran de acuerdo con los estados de las cargas que incluyen un dispositivo de almacenamiento de energía o un motor hidráulico de manera que puede alimentarse a la carga el aceite a un flujo grande a baja presión.

ACTUADORES HIDRAULICOS
Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.
Existen tres tipos de actuadores:
  • Hidráulicos
  • Neumáticos
  • Eléctricos
Los actuadores hidráulicos, neumáticos eléctricos son usados pera manejar aparatos mecatronicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento.
Los actuadores eléctricos también son muy utilizados en los aparatos mecatronicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento
Por todo esto es necesario conocer muy bien las características de cada actuador para utilizarlos correctamente de acuerdo a su aplicación especifica
Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos a presión. Existen tres grandes grupos:
  1. cilindro hidráulico
  2. motor hidráulico
  3. motor hidráulico de oscilación
Cilindro hidráulico
De acuerdo con su función podemos clasificar a los cilindros hidráulicos en 2 tipos: de Efecto simple y de acción doble. En el primer tipo se utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer. El segundo tipo se emplea la fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones. El control de dirección se lleva a cabo mediante un solenoide que se muestra a continuación
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En el interior poseen un resorte que cambia su constante elástica con el paso de la corriente. Es decir, si circula corriente por el pistón eléctrico este puede ser extendido fácilmente.
Cilindro de presión dinámica
Lleva la carga en la base del cilindro. Los costos de fabricación por lo general son bajos ya que no hay partes que resbalen dentro del cilindro.
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Cilindro de Efecto simple.
La barra esta solo en uno de los extremos del pistón, el cual se contrae mediante resortes o por la misma gravedad. La carga puede colocarse solo en un extremo del cilindro.
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Cilindro de Efecto doble.
La carga puede colocarse en cualquiera de los lados del cilindro. Se genera un impulso horizontal debido a la diferencia de presión entre los extremos del pistón
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Cilindro telescópico.
La barra de tipo tubo multietápico es empujada sucesivamente conforme se va aplicando al cilindro aceite a presión. Se puede lograr una carrera relativamente en comparación con la longitud del cilindro.

DIAGRAMAS DE LOS CIRCUITOS DE FLUIDOS
Dentro de los diagramas de circuitos de fluidos se encuentran los diagramas gráficos, que son de frecuentemente preferidos por los ingenieros de servicios, por su aplicación y detección de los problemas de aplicación.
Los símbolos son combinaciones de figuras geométricas simples fáciles de manejar y claramente definen los tipos y funciones de los componentes. La finalidad de los símbolos no es mostrar la forma o construcción interna de los componentes.
Los símbolos pueden combinarse de cualquier forma necesaria para describir una unidad compuesta. A menos que se hagan varios diagramas que ilustren las múltiples fases de operación, los símbolos se muestran en el diagrama en su posición normal o neutral.
Debido a los varios tipos de controles y vías de flujo, las válvulas direccionales requieren diferentes símbolos.
Conclusión
Los planos que representen sistemas hidráulicos, buscan dar una idea de cómo se está trabajando la instalación hidráulica (tuberías, entradas, salidas, tanques, bombas, etc.) de un lugar o de varios lugares, así como planificar nuevas instalaciones. Estas representaciones graficas permiten además encontrar los posibles problemas que se puedan suscitar. Es por eso que son ampliamente usados, facilitan el trabajo y permiten entender de forma rápida un sistema dado.
Su uso constituye un avance en la forma de expresar una instalación, y está en continua mejora, así como los sistemas de los que se compone. Buscando siempre mayor eficiencia y control.
Para finalizar se puede decir que estos sistemas llevan ya mucho tiempo con nosotros y seguirán ahí, evolucionando, permitiéndonos no solo llevar fluidos si no controlarlos de mejor manera. Todo para beneficio nuestro.

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