Oleohidráulica

OLEOHIDRÀULICA
Avantatges i inconvenients respecte de la pneumàtica:
• Fàcil regulació de la velocitat, ja que es posible regular el cabal d'oli−aigua de manera que també es
reguli la velocitat.
• Transmissió de grans potències.
• Control de la posició, gràcies a la incompressibilitat del fluid emprat.
• Reversibilitat dels accionaments, podent circular el líquid tant en un sentit com en un altre.
• Protecció del sistema, gràcies a la possibilitat d'utilitzar vàlvules de seguretat.
• Possibilitat d'arrencada i aturada en càrrega.
Els inconvenients, en canvi, són que són més lents, cars i complicats i que només poden transmetre l'energia,
no la poden emmagatzemar.
HIDROPNEUMÀTICA
De vegades, en determinats sistemes ens interesa tenir tant característiques dels sistemes oleohidràulics com
dels pneumàtics, i per aixó, fem servir sistemes que integren els dos, a través de convertidors
pneumàtico−hidràulics aire−oli i cilindres oleopneumàtics. Les raons que ens poden dur a utilitzar aquests
sistemes poden ser també econòmiques i de comoditat en el control.
CARACTERÍSTIQUES DELS LÍQUIDS HIDRÀULICS
Els líquids hidràulics han de reunir tota una sèrie de característiques per poder−los utilitzar correctament a una
central hidràulica. Aquestes són que han de tenir propietats lubrificants, una gran estabilitat química i tèrmica,
molt poca compressibilitat, etc.
PRINCIPIS BÀSICS D'OLEOHIDRÀULICA
El principi fonamental el qual segueix l'oleohidràulica és la llei de Pascal, que diu que la pressió exercida
sobre un punt d'un fluid incompressible i en repós es transmet íntegrament en totes les direccions de la massa
líquida. Així, podem extreure la expressió matemàtica:
P1=P2 => F1/A1=F2/A2
Així, podriem aconseguir una força molt gran a partir d'un força més petita, augmentant l'àrea de l'embol
contrari al qual hem fet la força.
EL CIRCUIT OLEOHIDRÀULIC
Un circuit oleohidràulic és un conjunt d'elements disposats de tal manera que mitjançant un oli realitzen un
treball o executen una sèrie d'accions destinades a l'accionament de màquines o mecanismes.
L'esquema de blocs d'un circuit oleohidràulic seria el següent:
Motor
Bomba
Elements de
transport
Dispositius de
regulació i control
Actuadors o
elements de treball
1
Per poder definir completament un sistema oleohidràulic haurem de conèixer les dades següents: fluid emprat,
característiques del motor d'accionament, característiques de la bomba, tipus i nombre de distribuïdors
(vàlvules), longitud i diàmetre de les canonades, característiques dels actuadors hidràulics i esquema de
connexions.
LA UNITAT OLEOHIDRÀULICA
La unitat oleohidràulica està formada per: recipient, motor d'accionament, bomba, conducció de sortida de
l'oli a pressió, vàlvula de seguretat, conducció de retorn de l'oli, filtre de retorn, filtre d'aspiració i altres
elements auxiliars.
Les característiques principals més usuals en les centrals oleohidràuliques estàndard són: cabal (entre 5 i 4500
m3/s), volum del dipòsit (aprox. 3 vegades el cabal de la bomba per minut), pressió (fins a 200·105 Pa),
potència del motor (entre 0,25 i 30 cv), etc.
ELEMENTS DE POTÈNCIA: BOMBES
Les bombes hidràuliques són elements destinats a convertir l'energia mecànica en energia hidràulica,
provocant el moviment del fluid al llarg de les conduccions de la instalació. Les característiques més
importants que haurem de tenir en compte són la pressió de treball, el cabal o desplaçament geomètric (cabal
(cm3·rpm) = cilindrada (cm3) x velocitat (rpm)), el rendiment volumètric o rendiment total
(nv=Qreal/Qteòric) (nt=nv·nmecànic).
Podem distingir dos tipus de bombes hidràuliques: les hidrodinàmiques i les hidrostàtiques:
• Bombes hidrodinàmiques: només s'utilitzen en circuits hidràulics i funcionen mitjançant la força
centrífiga que impulsa el fluid cap a una direcció determinada.
• Bombes hidrostàtiques: són les que subministren la mateixa quantitat de líquid a cada cicle o
revolució de l'element de bombeix. Les més importants són les rotatives d'engranatges externs, les
rotatives de paletes i les rotatives de pistons.
BOMBES ROTATIVES D'ENGRANATGES EXTERNS
Produeixen un cabal en transportar el fluid entre les dents de dos engranatges perfectament acoblats. Un
engranatges es directament accionat per l'eix de la bomba (motriu), el qual fa girar l'altre engranatge. És el
tipus de bomba més utilitzat per la seva senzillesa i economia, malgrat ser les més sorolloses i tenir un
rendiment baix.
BOMBES ROTATIVES DE PALETES
Representen un altre tipus de bomba hidràulica hidrostàtica i pot ser de cabal fix o variable. El seu principi de
funcionament es basa en un rotor en el qual s'allotgen unes paletes mòbils que giren en un estatge o anell. Les
cambres de bombeig es formen entre les paletes, el rotor i l'allotjament dins una cambra.
BOMBES ROTATIVES DE PISTONS
Utilitzen el principi de les bombes oscilants per produir cabal. En lloc de tenir un sol cilindre, aquestes
bombes tenen molts conjunts de pistò−cilindre. Part del mecanisme gira al voltant d'un eix motriu que genera
el moviment oscilant del pistò dins el cilindre, i fa que aquest aspiri el fluid capa a l'interior del cilindre en el
recorregut d'expansió i que, posteriorment, l'expulsi en la seva cursa de compressió, la qual cosa produeix el
cabal del fluid. Hi ha dues clases: de pistons axials i radials. Solen tenir el millor rendiment de les bombes.
2
ELEMENTS DE REGULACIÓ I CONTROL
El fluid subministrat per la bomba a una determinada pressió, un cop introduït en el circuit, caldrà
controlar−lo, regular−lo i distribuir−lo segons les nostres necessitats. Per realitzar aquesta funció s'utilitzen les
vàlvules, que permeten regular i controlar els paràmetres de pressió i cabal, així com dirigir o bloquejar el pas
del fluid per accionar el elements de treball. Es poden classificar en vàlvules distribuïdores, reguladores de
cabal i reguladores de pressió.
VÀLVULES DISTRIBUÏDORES
Són components hidràulics que obren i tanquen el pas i dirigeixen el fluid a través de les diferents
conduccions de la instal·lació, i fan possible el govern dels elements de treball. Les més usuals són les de 4
vies i 3 posicions, però també podem trobar amb certa freqüència les de 4/2 i 2/2.
Vàlvula unidireccional
Permeten el pas del fluid només en un sentit de circulació. Poden ser de dos tipus: vàlvula antiretorn i
antiretorn pilotada. Les vàlvules antiretorn són les més senzilles del mercat i funcionen mitjançant una bolla
agarrada amb una molla i un con. Quan el sentit del corrent va en favor de la molla la bolla s'acobla al con i el
fluid no pasa. Si va a l'inrevés, el fluid venç la força de la molla i circula el fluid a través de la vàlvula. Les
pilotades permeten el pas del fluid en sentit contrari només en determinades condicions apaptades segons les
nostres necessitats.
Vàlvula distribuïdora 2/2
És la més senzilla de les vàlvules. Pot estar normalment oberta o normalment tancada. El fluid només passa
quan la vàlvula està activada. Actua com una simple clau de pas.
Vàlvula distribuïdora 4/2
S'utilitza per governar cilindres hidràulics de doble efecte. Permet el pas del fluid en ambdós sentits. Quan la
vàlvula està en repòs, el fluid entre per unes vies A, B i surt per unes vies C, D respectivament. Quan la
vàlvula està accionada cambien les connexions i la via A passa a estar connectada amb la D i la B amb la C.
Vàlvula distribuïdora 4/3
També serveix per governar cilindres de doble efecte. Amb tot, tenen una posició intermèdia que ens permet
utilitzar−la per a diferents posibilitats, com ara, bloquejar l'element de treball en posicions intermèdies del seu
recorregut. Poden ser d'inversió axial i d'inversió radial.
VÀLVULES REGULADORES DE CABAL
Permeten variar la velocitat dels actuadors variant el cabal del fluid. Es poden classificar en dos grups,
vàlvules reguladores de cabal fix i de cabal variable.
Vàlvules reguladores de cabal variable
La més senzilla és la vàlvula reguladora de cabal per caragol o vàlvula d'agulla, en la qual, a mesura que
s'obre el comandament de regulació, el cabal que passa a través seu s'incrementa. Aquest tipus de vàlvules no
estan compensades, es a dir, que la retenció que es produeix es transforma en calor, amb lo qual es perd
energia. E aquest tipus de vàlvula el cabal també depèn de la pressió, ja que en augmentar la pressió també
augmentarà el cabal. Les vàlvules reguladores de cabal compensades són les més utilitzades per asegurar una
3
velocitat més estable en els actuadors, ja que mantenen el cabal constant independentment de la pressió. Tot
aquest tipus de vàlvules poden dur també un antiretorn perquè la regulació només es fagi en un sentit.
VÀLVULES REGULADORES DE PRESSIÓ
Aquestes vàlvules, logicament, només regulen la pressió per defecte, es a dir, que només la poden adaptar a un
valor inferior al d'entrada. Hi ha de diferents tipus: reguladores de pressió, limitadores de pressió, de
seqüència, de contrapressió i de descàrrega.
Vàlvules reguladores de pressió
El seu objetiu es reduir la pressió fins a un valor inferior regulable. N'hi ha de dos tipus: d'acció directa i les
pilotades.
Vàlvules limitadores de pressió
Són un dispositiu de protecció i seguretat. Quan la pressió del fluid sobrepassa un límit establert, la vàlvula es
tanca i no deixa passar el corrent evitant així possibles accidents.
SERVOVÀLVULES I VÀLVULES PROPORCIONALS
Aquestes són unes vàlvules especials permeten un control més precís de la pressió i el cabal.
ELEMENTS DE TREBALL: CILINDRES I MOTORS
Són els components destinats a convertir l'energia hidràulica novament en energia mecànica, duint a terme el
treball o la funció que requereix el sistema. En funció del moviment i del treball que facin, els actuadors es
classifiquen en lineals (cilindres) i rotatius (motors).
CILINDRES
Són actuadors que transformen l'energia hidràulica en un moviment o força lineal. Podem distingir−ne entre
cilindres de doble efecte i de simple efecte.
Els cilindres de simple efecte només permeten fer una força cap a un sentit, i es recupera la posició gràcies a
una molla. Els de doble efecte el permeten cap als dos sentits, segons per quina cambra entri el fluid.
A més, hi ha altres cilindres especials, com els cilindres de doble tija, els cilindres cegs i els cilindres
telescòpics.
MOTORS HIDRÀULICS I OLEOHIDRÀULICS
Són elements que transformen l'energia hidràulica en energia mecànica rotativa. Funcionen de manera inversa
a les bombes. Els més utilitzats són els motors de pistons, els d'engranatges i els de paletes. Els de pistons són
els més utilitzats gràcies a les seves excelents prestacións. Els d'engranatges també són molt utilitzats pel seu
baix cost.
4