Subido por Ulises Brito

APUNTE HIDRAULICA 5TO 2016

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APUNTES DE HIDRÁULICA
AUTOMATISMOS ELÉCTRICOS,
NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS
“INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO ELECTROMECÁNICO DE MAQUINARIA Y
CONDUCCIÓN DE LÍNEAS”
1er curso
BLOQUE DE CONTENIDOS IV: HIDRÁULICA
Profesores:
Raquel Escribano Alcaide
Pierre Clouet Pérez
Pg 1
INDICE:
Pg
I.
HIDRÁULICA
3
II.
PRINCIPIOS DE LOS CIRCUITOS HIDRAULICOS
9
2.1 PRINCIPIOS DE LOS CIRCUITOS HIDRAULICOS
2.2 CALCULO DE ENERGIA Y POTENCIA HIDRÁULICA
2.3 CIRCUITOS HIDRÁULICOS BÁSICOS Y SUS COMPONENTES
2.4 GENERALIDADES FLUIDOS HIDRÁULICOS
2.5 ESTRUCTURA DE BLOQUES DE UNA INSTALACIÓN OLEOHIDRÁULICA
III. ESTRUCTURA DE BLOQUES DE UNA INSTALACION
OLEOHIDRÁULICA
20
3.1 BOMBA
3.2 DEPOSITO O TANQUE
3.3 VALVULAS
3.4 FILTROS
3.5 SIMBOLOGIA
IV. MAGNITUDES FÍSICAS
40
V.
43
FALLOS MÁS COMUNES EN HIDRÁULICA
VI. EJERCICOS
48
VII. BIBLIOGRAFIA
56
Pg 2
I. HIDRÁULICA
La hidráulica es un sistema de transmisión de energía a través de un fluido.
La palabra “Hidráulica” proviene del griego “hydor” que significa “agua”. Hoy el
término hidráulica se emplea para referirse a la transmisión y control de fuerzas y movimientos
por medio de líquidos, es decir, se utilizan los líquidos para la transmisión de energía.
1.1
APLICACIONES
Las fuentes de energía mecánica suelen ser motores eléctricos o de explosión con
movimiento rotativo; con esta energía, en la mayoría de máquinas, se desea obtener una
diversidad de movimientos lineales y rotativos y de fuerzas de valores distintos; cuando la
transmisión de esta energía se realiza mecánicamente se requieren gran cantidad de mecanismos
para la transformación y regulación (embragues, reductores, bielas, frenos, etc., o incluso
fuentes adicionales de energía), que implican un elevado coste y una considerable reducción en
el rendimiento total del sistema.
Cuando la transmisión de esta energía se realiza hidráulicamente, la transformación se
consigue simplemente con tuberías y válvulas, consiguiendo, además, un elevado rendimiento.
Gracias a la óleo-hidráulica se consigue que una sola fuente de energía produzca
diversos movimientos simultáneos en una misma máquina.
En la vida diaria encontramos muchas máquinas que disponen de accionamientos
hidráulicos, sin necesidad de introducirse en ambientes industriales. En muchos casos, por su
familiaridad, no relacionamos el aparato con su componente hidráulico, por ejemplo cualquier
automóvil tiene sistemas hidráulicos para el circuito de frenado y la servodirección.
Pg 3
Las principales ventajas de una transmisión hidráulica, en comparación con otra
mecánica, son:
Variación de la velocidad:
La posibilidad de modificar la velocidad final del accionador
Reversibilidad:
La posibilidad de invertir el sentido de giro o de desplazamiento
sin parada intermedia
Protección:
La posibilidad de incluir elementos de seguridad para la
protección de los componentes
Arranque y paro en carga:
Simultaneidad:
Ahorro de energía:
Seguridad (1):
Seguridad:
La posibilidad de arrancar y/o parar el equipo con una carga
acoplada
La
posibilidad
de
accionar
diversos
accionadores
simultáneamente
La posibilidad de consumir exclusivamente la energía requerida
La posibilidad de separar las fuentes de energía de los
accionadores
La posibilidad de parar la máquina instantáneamente
(1) Factor muy importante en determinados ambientes explosivos
Pg 4
Transmisión mecánica
Transmisión
Motor eléctrico
Motor de explosión
hidráulica
- Variación de la velocidad
difícil
difícil
a partir de "0"
- Reversibilidad
(*)
no
si
- Protección
si
si
si
- Arranque y paro en carga
no
no
si
- Simultaneidad
difícil
muy difícil
si
- Ahorro de energía
no
no
si
- Seguridad (1)
muy difícil
muy difícil
si
- Seguridad
peligroso
peligroso
si
(*) los que lo permiten precisan de una deceleración, hasta la parada completa antes de
invertir el sentido giro
Pg 5
1.2
PRINCIPIOS FÍSICOS
1.2.1
Presión:
La presión (p) en cualquier punto es la razón de la fuerza normal,
ejercida sobre una pequeña superficie, que incluya dicho punto.
P = F/A
[N/m2; kg/cm2]
F = Fuerza en N
A = Superficie en m2
En la mecánica de los fluidos, fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas
perpendicularmente a dicha superficie. En el Sistema Internacional de unidades (SI), la presión
se expresa en newton por metro cuadrado (N/m2):
1 N/m2 = 1 Pa (pascal)
105 Pa = 1 bar
1.2.2
Caudal:
El caudal, es el volumen de fluido (litros, m3, cm3 , etc.) por unidad de tiempo (min, horas,
etc.) que circula por una determinada conducción.
Q=A.v
[m3/s]
A = Superficie en m2
V = velocidad del fluido (m/s)
Para que exista un caudal debe existir una diferencia de presión entre dos puntos. Así, por
ejemplo, el fluido presurizado contenido en un recipiente hermético NO circula hasta que no
encuentra un punto por donde salir del recipiente (presión inferior a la del fluido); el fluido
SIEMPRE circulará desde el punto de mayor presión hacia el de menor presión
A pesar de su interrelación, debemos considerar que en un sistema oleohidráulico:
Pg 6
El caudal y la presión son factores TOTALMENTE independientes
En condiciones normales de trabajo existe una presión y un caudal, sin embargo puede haber
caudal sin presión (la mínima para que se genere un movimiento del fluido) y puede haber
presión sin caudal; en un sistema oleohidráulico:
1.2.3
Caudal
Velocidad
Presión
Fuerza
Viscosidad:
Es la resistencia que opone un fluido al movimiento o a escurrir. Esta propiedad física está
relacionada en forma directa con la temperatura. Si la temperatura aumenta, la viscosidad de un
fluido líquido disminuye y al revés, si la temperatura disminuye la viscosidad aumenta.
Según el Sistema Internacional de Unidades se entiende bajo Intensidad la “viscosidad
cinemática” (Unidad: mm2/s)
Los límites de viscosidad son importantes en la práctica:

Una viscosidad demasiada baja (mucha fluidez) provoca fugas. La película lubricante
es delgada, por lo que puede romperse más fácilmente. En ese caso disminuye la
protección contra el desgaste. A pesar de ello, es preferible utilizar aceite de baja
viscosidad, ya que por su menor fricción se pierde menos presión y potencia.

Una viscosidad elevada (más consistencia) causa más fricción, lo que provoca pérdidas
de presión y calentamiento especialmente en las zonas de estrangulamiento. De este
modo se dificulta el arranque en frío y la segregación de agua, por lo que existe una
mayor tendencia a desgaste por cavitación.
Viscosidad cinemática
Limite inferior
10 mm2/s
Margen de viscosidad ideal
15 a 100 mm2/s
Límite superior
750 mm2/s
Pg 7
En las aplicaciones deberán tenerse en cuenta las características de la viscosidad de los fluidos
en función de la temperatura, puesto que la viscosidad del fluido sometido a presión cambia
según la temperatura
Las características de la relación entre la viscosidad y la temperatura suelen ser expresadas
mediante el índice de viscosidad (VI). Cuanto mayor es el índice de viscosidad de un aceite
hidráulico, tanto menos varía su viscosidad o, en otras palabras, tanto mayor es el margen de
temperaturas dentro del cual puede utilizarse el aceite.
Pg 8
II. CIRCUITOS HIDRÁULICOS
Figura 1
Un circuito hidráulico, sea simple o complejo, utiliza los siguientes principios
hidráulicos básicos:
2.1
PRINCIPIOS DE LOS CIRCUITOS HIDRAULICOS
La hidráulica consta de 5 principios:

Un liquido puede asumir cualquier forma

Un liquido es prácticamente incompresible

Ley de Pascal

Ley de Continuidad

Teorema de Bernouilli
Que desarrollaremos en los siguientes parágrafos.
Pg 9
1. Un líquido puede asumir cualquier forma y puede ser bidireccional sin que esto afecte el
movimiento libre del flujo (Fig. 2).
Figura 2
2. Los líquidos son incompresibles.
3. La LEY DE PASCAL sostiene que cuando un fluido dentro de un contenedor es sometido a
presión, la presión se transmite igualmente en todas direcciones y a todas las caras del
contenedor. Éste es el principio que se usa para extender el apriete en un cilindro hidráulico
(Fig. 3).
F2 (N)
F1 (N)
S2 (m2)
S1 (m2)
Figura 3
Pg 10
LEY DE PASCAL
1   2
P1 
F1
S1
P2 
F2
S2
Al fabricar los contenedores o cilindros de diferentes tamaños, aumenta la ventana mecánica en
la fuerza de trabajo (Fig. 4).
Figura 4
LEY DE PASCAL
1   2
P1 
F1
S1
P2 
F2
S2
Como:
S2 >> S1
F2 >> F1
Pg 11
4. LEY DE CONTINUIDAD
Considerando a los líquidos como incompresibles y con densidad constantes, por cada sección
de un tubo pasara el mismo caudal por unidad de tiempo
Q1  Q 2
A1  v1  A2  v 2
Cuando las secciones de las conducciones son circulares
D12  v1  D22  v2
5. TEOREMA DE BERNOUILLI
El fluido hidráulico, en un sistema que trabaja contiene energía bajo tres formas:
 Energía potencial: que depende de la altura de la columna sobre el nivel de referencia y
por ende de la masa del líquido.
 Energía hidrostática: debida a la presión.
 Energía cinética: o hidrodinámica debida a la velocidad
 Energía térmica: Disipación de calor por rozamiento del liquido con los elementos del
sistema.
El principio de Bernouilli establece que la suma de estas energías debe ser
constante en los distintos puntos del sistema, esto implica por ejemplo, que si el diámetro de la
tubería varía, entonces la velocidad del líquido cambia. Así pues, la energía cinética aumenta o
disminuye; como ya es sabido, la energía no puede crearse ni destruirse, en consecuencia esta
variación de energía cinética será compensada por un aumento o disminución de la energía de
presión.
Pg 12
2.2
CALCULO DE ENERGIA Y POTENCIA EN HIDRÁULICA
2.2.1
Energía potencial
La Energia potencial (J) se calcula:
W = m.g.h
Con
m = masa (Kg)
g = gravedad (9,81 m2/s)
h = altura del liquido (m)
2.2.2
Energía de presión
La Energía de presión (J) se calcula
W = p . V
Con
P = presión (Pa)
V = variación del volumen (m3)
La energía de presión corresponde a la energía
absorbida para la compresión del líquido. La
compresión asciende a 1 - 3% del volumen en consecuencia se trata de una compresión
relativamente pequeña.
La energía de presión es el resultado de la presión que el fluido opone a la
compresión
2.2.3
Energía cinética
La energía cinética viene determinada por la
velocidad del flujo y por la masa
W = ½ m .v2
Con
m = masa en Kg
v = velocidad en m/s
Pg 13
2.2.4
Energía térmica
La energía térmica en un sistema hidráulico
es generada debido a la fricción
W = V . p
Con
p = perdidas de presión por fricción (Pa)
V = volumen desplazado
2.2.5
Potencia
La potencia hidráulica viene determinada por la presión y el caudal volumétrico
P = p. Q
P = potencia (W = N/s)
p = presión (Pa)
Q = caudal (m3/s)
Resumen de transformación de la potencia:
Pg 14
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 pude 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 y
entonces se produce la cavitación por las siguientes razones:

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
Pg 15

Combustión espontánea de la mezcla de 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 puede producirse una combustión espontánea
de la mezcla de aceite y aire en las burbujas, similar a la que puede observarse en los
motores de gasóleo (Efecto diesel).
2.3
GENERALIDADES: FLUIDOS HIDRÁULICOS
Misión de un fluido en óleo hidráulica
1. Transmitir potencia
2. Lubricar
3. Minimizar fugas
4. Minimizar pérdidas de carga
Fluidos empleados
 Aceites minerales procedentes de la destilación del petróleo
 Agua – glicol
 Fluidos sintéticos
 Emulsiones agua – aceite
El aceite en sistemas hidráulicos desempeña la doble función de lubricar y transmitir
potencia. Constituye un factor vital en un sistema hidráulico, y por lo tanto, debe hacerse una
selección cuidadosa del aceite con la asistencia de un proveedor técnicamente bien capacitado.
Una selección adecuada del aceite asegura una vida y funcionamiento satisfactorios de
los componentes del sistema, principalmente de las bombas y motores hidráulicos y en general
de los actuadotes. Algunos de los factores especialmente importantes en la selección del aceite
para el uso en un sistema hidráulico industrial, son los siguientes:
1. El aceite debe contener aditivos que permitan asegurar una buena característica anti
desgaste. No todos los aceites presentan estas características de manera notoria.
Pg 16
2. El aceite debe tener una viscosidad adecuada para mantener las características de lubricante
y limitante de fugas a la temperatura esperada de trabajo del sistema hidráulico.
3. El aceite debe ser inhibidor de oxidación y corrosión.
4. El aceite debe presentar características antiespumantes.
Para obtener una óptima vida de funcionamiento, tanto del aceite como del
sistema hidráulico; se recomienda una temperatura máxima de trabajo de 65ºC.
2.4
CIRCUITOS HIDRÁULICOS BÁSICOS Y SUS COMPONENTES
Si bien la disposición en los circuitos hidráulicos puede variar considerablemente en
diferentes aplicaciones, muchos de los componentes son similares en su diseño o función. El
principio detrás de la mayoría de los sistemas hidráulicos es similar al de los gatos hidráulicos.
El aceite del depósito es empujado a través de una válvula anti-retorno dentro de una bomba de
pistones durante el ciclo ascendente del pistón (Fig. 5).
Figura 5
Pg 17
Cuando se empuja el pistón de la bomba hacia abajo, el aceite pasa por una segunda
válvula anti-retorno hacia el interior del cilindro. Cuando la bomba es accionada hacia arriba y
hacia abajo, el aceite entrante extenderá el apriete del cilindro. El cilindro de elevación se
mantendrá en posición extendida porque la válvula anti-retorno se asienta por la presión que se
ejerce sobre ella desde el lado de carga del cilindro. El cilindro retorna a la posición neutra al
sacar de asiento o pasar por alto la válvula anti-retorno, lo cual permite que el aceite del cilindro
retorne al depósito (Fig. 6).
Figura 6
Como por lo general el desplazamiento de la bomba es menor que el del cilindro, cada
tiempo de la bomba moverá el cilindro en una cantidad muy pequeña. Si se requiere que el
cilindro se mueva más rápido, se debe aumentar el área de superficie del pistón de la bomba y/o
la rapidez con que se acciona la bomba. El flujo de aceite (CAUDAL) da al cilindro su
velocidad de movimiento y la presión de aceite genera la fuerza de trabajo.
Atención:
A pesar de su interrelación, debemos considerar que en un sistema oleohidráulico:
El caudal y la presión son factores TOTALMENTE independientes
Pg 18
En condiciones normales de trabajo existe una presión y un caudal, sin embargo puede haber
caudal sin presión (la mínima para que se genere un movimiento del fluido) y puede haber
presión sin caudal; en un sistema oleohidráulico:
2.5
Caudal
Velocidad
Presión
Fuerza
ESTRUCTURA
DE
BLOQUES
DE
UNA
INSTALACION
OLEOHIDRÁULICA
Esquema:
Circuito de presión:
El aceite es mandado a presión desde la bomba hacia los elementos de trabajo.
Presión de trabajo ≈ 100 bar (hasta 420 bar)
Circuito de descarga:
El aceite retorna desde los elementos de trabajo al depósito.
Presión de trabajo ≈ 7 bar (hasta 30 bar)
Circuito de aspiración
El aceite es aspirado desde el deposito hacia la bomba.
Presión de trabajo ≈ depresión (< 1 bar = aspiración)
Pg 19
III. COMPONENTES:
3.1.
BOMBA
Hemos definido la Oleohidráulica como la ciencia que estudia la transmisión y el
control de energía por medio de un fluido (líquido) presurizado, pero esta energía NO es
generada por el sistema oleohidráulico, éste sólo la transmite.
Por ello, en todos los sistemas oleohidráulicos se necesita una FUENTE de
ENERGÍA; ésta puede ser de muchos tipos: tracción animal (bombas manuales), motores
eléctricos o de explosión, o cualquier otro tipo de fuente de energía hidráulica, eólica o
mecánica.
Así una fuente externa de energía acciona una bomba, ésta la transforma en energía
hidráulica, la cual, en forma de caudal y presión, es transportada por el fluido hidráulico hasta
un elemento accionador, donde se vuelve a transformar en la energía mecánica necesaria para
realizar un trabajo
Las bombas hidráulicas son los elementos encargados de impulsar el aceite o líquido
hidráulico, transformando la energía mecánica rotatoria en energía hidráulica.
El proceso de transformación de energía se efectúa en dos etapas: aspiración y descarga.
Aspiración:
Al comunicarse energía mecánica a la bomba, ésta comienza a girar y con esto se genera
una disminución de la presión en la entrada de la bomba, como el depósito de aceite se
encuentra sometido a presión atmosférica, se genera entonces una diferencia de presiones lo que
provoca la succión y con ello el impulso del aceite hacia la entrada de la bomba.
Descarga
Al entrar aceite, la bomba lo toma y lo traslada hasta la salida y se asegura por la forma
constructiva que el fluido no retroceda. Dado esto, el fluido no encontrará mas alternativa que
ingresar al sistema que es donde se encuentra espacio disponible, consiguiéndose así la
descarga.
Pg 20
3.1.1.
Clasificación de las Bombas: CAUDAL
Atendiendo el tipo de caudal
Constante (cilindrada constante)
Caudal
Variable (Cilindrada variable)
El desplazamiento de fluido en cada cilindrada de una bomba de caudal fijo se mantiene
constante en cada ciclo o revolución, pues el caudal es constante a una velocidad de trabajo
determinada; por el contrario, el caudal de salida de una bomba de caudal variable puede
cambiarse y alterar la geometría del elemento de bombeo o la cilindrada del mismo
Caudal de una bomba:
El caudal de una bomba esta determinado por la siguiente relación:
CAUDAL = CILINDRADA * VELOCIDAD
Q  n V
El caudal así obtenido es llamado caudal teórico, que es simplemente superior al caudal real en
función del rendimiento volumétrico de la bomba, es decir de las fugas internas de la misma.
Se define el rendimiento volumétrico como la relación entre el caudal real y el caudal teórico:
Este rendimiento volumétrico oscila entre el 80 y el 99% según el tipo de bomba, su
v  Qreal Qteorico
construcción y sus tolerancias internas, y según las condiciones especificas de velocidad,
presión, viscosidad del fluido, temperatura, etc.
Cuando se calcula el rendimiento total total de bombas, es necesario tener en cuenta el
rendimiento volumétrico vol (Visto anteriormente) y el rendimiento hidromecánico vol
(Perdidas de calor por fricción del liquido y de los elementos mecánicos)
 total   vol   hm
Pg 21
Pues la potencia resultante se quedan en:
Presión de Trabajo de una bomba
Todos los fabricantes otorgan a sus bombas un valor denominado presión máxima de trabajo,
algunos incluyen las presiones de rotura o la presión máxima intermitente, y otros adjuntan la
gráfica de presión/vida de sus bombas. Estos valores los determina el fabricante en función de
una duración razonable de la bomba trabajando en condiciones determinadas.
Se debe saber que mientras no se conecte el orificio de salida de una bomba a un accionador que
genere contrapresión, el accionamiento consumirá muy poca energía, y se limitará a suministrar
el caudal determinado. Cuando exista la contrapresión, la energía para mover el émbolo
incrementará en función de la presión que alcance el fluido.
3.1.2.
Clasificación de las Bombas: CONSTRUCCION
Atendiendo el tipo de construcción (Ver tablas adjuntas)
Pg 22
Pg 23
Presión(bar)
Trabajo /
Momentánea
Velocidad
de giro
(r.p.m.)
Rendimiento
%
Axiales
250 / 400
750-3000
Norma: 1450
88-92
0.5 hasta 250
Bomba empleada a menudo en combinación
con transmisiones hidrostáticas, sobre todo con
potencias superiores a 30 C.V. Se instalará
preferentemente (sumergida en recipiente de
aceite) bajo el nivel de aceite.
Radiales
350 / 700
750-3000
Normal:
1450
88-92
0.5 hasta 100
Utilización en instalaciones con alta presión de
trabajo. Nivel de ruido medio.
80 / 200
900-5000
Normal:
1450-2900
75
15 hasta
3500
Muy silenciosa, suministra un flujo de aceite
sin pulsaciones. Sensible a las alturas de
aspiración-cavitación. Dentro de cada bomba se
introducen dos ó tres husillos helicoidales.
Tipo de bomba
Pistones
Bomba de husillo
Cilindrada
(cm³)
Pg 24
Características
3.2.
DEPÓSITO O TANQUE
1. Filtro de aeración
2. Tubería de retorno con filtro
incluido.
3. Tapón de llenado de aceite
4. Tubería de aspiración de la
bomba
5. Placa de separación zona retorno
y aspiración.
6. Orificio de vaciado
7. Mirilla de nivel
8. Tapa superior del depósito
La función natural de un tanque hidráulico es:

Contener o almacenar el fluido de un sistema hidráulico

Evacuar el calor

Sedimentación

Separación del aire

Separación del agua
Cuando el fluido regresa al tanque, una placa deflectora (5) bloquea el fluido de retorno para
impedir su llegada directamente a la línea de succión. Así se produce una zona tranquila, la cual
permite sedimentarse a las partículas grandes de suciedad, que el aire alcance la superficie del
fluido y da oportunidad de que el calor se disipe hacia las paredes del tanque.
La desviación del fluido es un aspecto muy importante en la adecuada operación del tanque. Por
esta razón, todas las líneas que regresan fluido al tanque deben colocarse por debajo del nivel
del fluido y en el lado de la placa deflectora opuesto al de la línea de succión.
Pg 25
3.3.
VÁLVULAS
Los sistemas hidráulicos lo constituyen:
 Elementos de información
 Órganos de mando
 Elementos de trabajo
Para el tratamiento de la información y órganos de mando es preciso emplear aparatos que
controlen y dirijan el flujo de forma preestablecida, lo que obliga a disponer de una serie de
elementos que efectúen las funciones deseadas relativas al control y dirección del flujo del
aceite.
Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones:
 Distribuir el fluido
 Regular caudal
 Regular presión
3.3.1.
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
Son válvulas de varios orificios (vías) los cuales determinan el camino el camino que debe
seguir el fluido bajo presión para efectuar operaciones tales como puesta en marcha, paro,
dirección, etc.
Representación esquemática
Hay que distinguir, principalmente:
1. Las vías, número de orificios correspondientes a la parte de trabajo.
2. Las posiciones, las que puede adoptar el distribuidor para dirigir el flujo por una u otra
vía, según necesidades de trabajo
Funcionamiento de la válvula
La válvula en estudio, corresponde a una válvula distribuidora de corredera 4/2,
lo que significa que posee 4 vías (A, B, P y T) y 2 posiciones (con el conmutador hacia la
derecha y con el conmutador hacia la izquierda).
En la primera posición (figura 1) el conmutador comunica la línea de presión P
con la línea de trabajo A y la línea de trabajo B queda comunicada con tanque T, por lo tanto el
fluido que proviene de la bomba se dirige hacia A y el fluido de B retorna al tanque o depósito
del sistema.
En la segunda posición (figura 2) ocurre exactamente lo contrario, la línea de
presión P queda comunicada con la línea de trabajo B y la línea de trabajo A se comunica con
tanque T.
Pg 26
A
B
P
A
P
T
Figura 1
B
T
Figura 2
Clasificación de las válvulas direccionales
Esférico
VALV. DE ASIENTO
Disco Plano
Longitudinal
VALV. DE CORREDERA
Corredera y Cursor
Giratoria
SISTEMA DE ASIENTO
SISTEMA DE CORREDERA
Pg 27
Centros de las válvulas direccionales
A
B
P
R
Centro cerrado
En este tipo de centro, todas las vías permanecen cerradas, lo que impide, por
ejemplo, mover el vástago del cilindro manualmente. Además ya que la línea de presión está
cerrada el fluido no encuentra más alternativa que seguir al estanque a través de la válvula de
seguridad. Esta situación origina lo siguiente: el aceite debe vencer la resistencia que opone el
resorte de dicha válvula por lo cual se eleva la presión hasta el nivel máximo, punto en el cual la
válvula se abre y permite la descarga de la bomba a alta presión.
Centro Tandem
A
B
P
R
Aquí, en la posición central de la válvula direccional, se bloquean las
conexiones de trabajo, por lo tanto el sistema no puede ser movido manualmente.
Por otro lado, las conexiones de presión y tanque, están comunicadas, lo que
permite que la bomba en esta posición descargue directamente al depósito y a baja presión.
La reacción del sistema, cuando se ubica en una posición de trabajo es por lo
tanto mas lenta que en el caso anterior.
A
B
P
R
Centro flotante
La posición central de la válvula direccional, mantiene comunicadas las líneas
de trabajo con la línea de tanque, por lo que se encuentran a baja presión, el vástago puede ser
desplazado manualmente.
La conexión de presión se encuentra bloqueado por lo que el aceite no tiene mas
alternativa que seguir hacia el depósito a través de la válvula de seguridad, elevándose por lo
tanto la presión y se dice entonces que la bomba descarga a alta presión.
Centro Abierto
A
B
P
R
En este caso todas las vías están comunicadas, lo que significa en otras palabras,
comunicadas con la línea de tanque, es decir, a baja presión. Dada esta situación, la bomba
descarga también a baja presión.
La reacción del sistema es más lenta que en todos los casos anteriores.
Pg 28
3.3.2.
ACCIONAMIENTO DE LAS VÁLVULAS
Estos están referidos a la forma o el medio que se utiliza para desplazar el
conmutador dentro de la válvula o el elemento de cierre. Pueden ser mecánicos (como muelles,
rodillos, rodillos abatibles), manuales (pulsadores, palancas, pedales) y además accionados
hidráulicamente.
En los accionamientos del tipo mecánico y manual, es necesario aplicar una
fuerza directamente sobre el conmutador ya sea con palancas resortes o pedales, entre otros, en
cambio en los accionamientos hidráulicos es la presión de un fluido que actúa sobre el
conmutador la que genera la fuerza necesaria para provocar el desplazamiento, por otro lado
puede generar también fuerza, la depresión del fluido para desplazar el conmutador.
3.3.3.
VALVULAS REGULADORAS DE CAUDAL
Las aplicaciones de los reguladores de caudal (también reguladores de flujo) no
están limitadas a la reducción de la velocidad de los cilindros o actuadores en general, pues
además tienen gran aplicación en accionamientos retardados, temporizaciones, impulsos, etc.
Los reguladores de caudal pueden se unidireccionales y bidireccionales.
En los reguladores bidireccionales el flujo es regulado en cualquiera de las dos
direcciones. Tienen su principal aplicación cuando se precisa idéntica velocidad en uno y otro
sentido del fluido.
Hay otros casos en los que se precisa que la vena fluida sea susceptible de
regularse en una dirección, pero que quede libre de regulación en la dirección contraria. En
estos casos se recurre al empleo de reguladores de caudal unidireccionales.
Las válvulas reguladoras bidireccionales, representan en palabras simples, una
estrangulación en el conducto por el cual fluye el fluido, con lo cual se le restringe el paso, sin
embargo la válvula de regulación unidireccional, está constituida a su vez, por otras dos
válvulas; una de retención y otra que permite regular el caudal.
3.3.4.
VALVULAS DE PRESION
Las válvulas de presión ejercen influencia sobre la presión del fluido o bien
reacciona frente a valores de presión determinados.
Las principales válvulas de presión son:
1. Válvula reguladora de presión (reductora de presión)
Las válvulas reguladoras de presión reducen la presión de entrada hasta alcanzar el valor de
una presión de salida previamente ajustada.
Pg 29
2. Válvulas limitadoras de presión (o Válvulas de seguridad)
Estas válvulas permiten ajustar y limitar la presión en un sistema hidráulico. La presión de
mando es consultada en la entrada (P) de la válvula.
Pg 30
Las válvulas limitadoras de presión funcional según el siguiente principio:
La presión de entrada (p) actúa sobre la superficie del elemento de cierre de la válvula y
genera la fuerza F = p1.A1
Si la fuerza de la presión de entrada es superior a la fuerza del muelle la válvula empieza
abrir. Entonces, una parte del caudal fluye hacia el depósito. Si la presión de entrada
continúa subiendo, la válvula sigue abriendo hasta que la totalidad del caudal de transporte
fluye hacia el depósito.
3. Válvula de secuencia (control de presión)
Estas válvulas permiten ajustar un valor de presión a partir del cual se quiere trabajar en una
parte del circuito.
3.4.
FILTROS
Para prolongar la vida útil de los aparatos hidráulicos es de vital importancia
emplear aceites limpios, de buena calidad y no contaminado. La limpieza de los aceites se puede
lograr reteniendo las partículas nocivas o dañinas y efectuando los cambios de aceite en las
fechas y periodos que establecen los fabricantes o que determinan las especificaciones técnicas
del aceite y/o elementos del circuito.
Los elementos que constituyen contaminantes para el aceite pueden ser entre
otros:





Agua
Ácidos
Hilos y fibras
Polvo, partículas de junta y pintura
Partículas desprendidas de los elementos mecánicos
y el elemento que debe retener estos contaminantes es el filtro.
Para evitar que los aceites entren en contacto con elementos contaminantes;
puede procurarse lo siguiente:
Pg 31
1.
2.
3.
4.
5.
En reparaciones, limpiar profusamente
limpiar el aceite antes de hacerlo ingresar al sistema
cambiar el aceite contaminado periódicamente
contar con un programa de mantenimiento del sistema hidráulico
cambiar o limpiar los filtros cuando sea necesario
Elementos filtrantes
La función de un filtro mecánico es remover la suciedad de un fluido hidráulico.
Esto se hace al forzar la corriente fluida a pasar a través de un elemento filtrante poroso que
captura la suciedad.
Los elementos filtrantes se dividen en dos tipos: de profundidad y de superficie.
Elementos tipo profundidad
Los elementos tipo profundidad obligan al fluido a pasar a través de muchas
capas de un material de espesor considerable. La suciedad es atrapada a causa de la trayectoria
sinuosa que adopta el fluido.
El papel tratado y los materiales sintéticos son medios porosos comúnmente
usados en elementos de profundidad.
1. Papel micronic. Son de hoja de celulosa tratada y grado de filtración de 5 a 160. Los
que son de hoja plisada aumenta la superficie filtrante.
2. Filtros de malla de alambre. El elemento filtrante es de malla de un tamiz más o menos
grande, normalmente de bronce fosforoso.
3. Filtros de absorción. Así como el agua es retenida por una esponja, el aceite atraviesa el
filtro. Son de algodón, papel y lana de vidrio.
4. Filtros magnéticos. Son filtros caros y no muy empleados; deben ser estos
dimensionados convenientemente para que el aceite circule por ellos lo mas lentamente
posible y cuanto mas cerca de los elementos magnéticos mejor, para que atraigan las
partículas ferrosas
Elementos de tipo superficie
En un elemento filtrante tipo superficie la corriente de fluido tiene una
trayectoria de flujo recta, a través de una capa de material. La suciedad es atrapada en la
superficie del elemento que está orientada hacia el flujo del fluido.
La tela de alambre y el metal perforado son tipos comunes de materiales usados
en los elementos de superficie.
Grados de filtración
Las partículas de suciedad se miden en m y en concordancia con ello también se indica el
grado de filtración. Dicha graduación se clasifica de la siguiente manera
Pg 32

Grado absoluto de filtración:
Indica el tamaño de la partícula más grande que puede atravesar el filtro

Grado nominal de filtración:
Las partículas del tamaño nominal de los poros son retenidas por el filtro después de
varios pasos

Dimensión media de poros:
Unidad para el tamaño promedio de los poros de un filtro según la fórmula de
distribución de gauss

Valor 
Indica la diferencia de la cantidad de partículas de un determinado tamaño que se
encuentra en el lado de entrada y en el lado de salida del filtro.
Grado de filtración
Tipo de sistema hidráulico
recomendado x en
μm, siendo β x = 100
1–2
Para impurezas finas en sistemas altamente sensibles con gran
fiabilidad; preferentemente en aviación y laboratorios
2–5
Para sistemas de mando y control sensibles y de alta presión; con
frecuencia en la aviación, robots industriales y máquinas herramientas
5 – 10
Para sistemas hidráulicos de alta calidad y fiabilidad con previsible
larga vida útil de sus componentes
10 – 20
Para hidráulica general y sistemas hidráulicos móviles; presiones
medianas y tamaños intermedios.
15 – 25
Para sistemas de baja presión en la industria pesada o para sistemas de
vida útil limitada
20 - 40
Para sistemas de baja presión con holguras grandes
Tipo de Filtración

Filtración del aceite de descarga:
Los filtros para el aceite de descarga son montados directamente sobre el depósito de
aceite. El cuerpo y el cartucho del filtro tienen que poder resistir picos de presión que se
producen cuando se abren repentinamente válvulas grandes, o tienen que estar provistos
de una válvula de desviación de respuestas rápida que dirija el aceite directamente hacia
el depósito.
Pg 33
Parámetros importantes:
Presión de funcionamiento
Caudal
Grado de filtración
Diferencia max.
De depresión Δp

Según el tipo, hasta máx. 30 bar
Hasta 1300 l/min (en filtros incorporables al depósito)
Hasta 3900 l/min (en filtros grandes para tuberías)
10 – 25 μm
Hasta 70 bar, según el tipo de cartucho
Filtración del aceite de aspiración:
Estos filtros se hallan en la línea de aspiración de la bomba; con ello, el fluido
hidráulico es aspirado del depósito a través del filtro.
Grado de filtración: 60 – 100m.
Este tipo de filtro se utiliza preferentemente en sistemas hidráulicos que no ofrecen
garantías en relación con la pureza del aceite en el depósito. Su función principal
consiste en proteger la bomba y tienen un bajo rendimiento de filtración ya que permite
el paso de partículas de 0,06 a 0,1 mm. Además dificultan la aspiración del aceite por la
bomba debido a una considérale disminución de la presión. Esta es la razón por la que
estos filtros no pueden tener una mayor grado de filtración, ya que en ese caso generaría
una depresión en la bomba con el consecuente efecto de cavitación.

Filtro de presión:
Estos filtros están ubicados en la tubería de impulsión del sistema hidráulico delante de
elementos son sensibles a la suciedad, como por ejemplo válvulas o reguladores de
caudal. Este filtro tiene que ser muy resistente, ya que está expuesto a la presión de
trabajo máxima.
Parámetros importantes
Presión de funcionamiento
Caudal
Grado de filtración
Diferencia máx.
De depresión Δp
Hasta 420 bar
Hasta 330 l/min
3 – 5 μm
Hasta 200 bar, según el tipo de cartucho
Pg 34
Perdida de presión:
Cualquier filtro provoca una perdida de presión. En este sentido, pueden aplicarse los siguientes
criterios orientativos:
-
Filtro de presión:
Filtro de descarga
Filtro de aspiración
p ≈ 1 hasta 1,5 bar
p ≈ 0,5 bar
p ≈ 0,05 a 0,1 bar
Pg 35
3.5.
SIMBOLOGIA
3.5.1.
LINEAS
Línea sólida - Principal
____________
Línea interrumpida - Piloto
----------------------
Línea punteada - Escape o línea de drenaje
Línea de centros – Bloques o conjuntos
--------------------
Líneas cruzadas (no es necesario
intersección en un ángulo de 90°)
hacer
la Unión de líneas
ó
Línea flexible
Flechas (cualquier flecha que cruza un símbolo a
45° indica ajuste o regulación)
Pg 36
3.5.2.
BOMBAS
Dispositivo rotatorio básico
Dispositivo rotatorio con puertos
Bomba unidireccional de caudal constante
Bomba bidireccional de caudal constante
Bomba unidireccional de caudal variable
Bomba bidireccional de caudal variable
3.5.3.
MOTORES HIDRAULICOS
Motor unidireccional de desplazamiento constante
Motor bidireccional de desplazamiento constante
Motor unidireccional de desplazamiento variable
Motor bidireccional de desplazamiento variable
3.5.4.
VALVULAS DIRECIONALES
Una posición
Dos posiciones
Tres posiciones
Posición de paso abierto
Posición de Bloqueo de flujo
Conexiones
rectángulos)
(pequeños
segmentos
en
los
Válvula 2 vías 2 posiciones (2/2) normalmente Válvula 2 vías 2 posiciones (2/2) normalmente
cerrada
abierta
A
A
P
P
Pg 37
Válvula 3 vías 2 posiciones (3/2) normalmente Válvula 3 vías 2 posiciones (3/2) normalmente
cerrada
cerrada
A
A
P
P
R
Válvula 4 vías 2 posiciones (4/2)
A
P
Válvula 5 vías 2 posiciones (5/2)
B
A
R
R P
Válvula 4 vías 3 posiciones (4/3) Centro cerrado
Válvula 4
semiabierto
vías
3.5.5.
A
B
P
R
3
posiciones
A
B
P
R
R
(4/3)
B
R
Válvula 4 vías 3 posiciones (4/3) Centro tandem
A
B
P
R
Centro Válvula 4 vías 3 posiciones (4/3) Centro abierto
A
B
P
R
ACCIONAMIENTO DE VÁLVULAS DIRECCIONALES
3.5.5.1.
Manuales
Pulsador
Manual
Pedal
Palanca
3.5.5.2.
Mecánicos
Resorte
Rodillo
Rodillo abatible
Enclavamiento
Pg 38
3.5.5.3.
Eléctrico
Simple solenoide (1 sentido)
Doble solenoide (1 sentidos)
Doble solenoide (2 sentidos)
3.5.5.4.
Neumático
Directo por presión
Indirecto por presión
Directo por depresión
Indirecto por depresión
3.5.5.5.
Hidráulico
Directo por presión
Indirecto por presión
Directo por depresión
Indirecto por depresión
3.5.5.6.
Otras válvulas
Válvula reguladora de caudal bidireccional
Válvula reguladora
regulable
Válvula reguladora de caudal unidireccional
Válvula antirretorno
de
caudal
bidireccional
Pg 39
Válvula reductora de presión
Válvula limitadora de presión acción directa
Válvula limitadora de presión, acción indirecta
Pg 40
IV.MAGNITUDES FÍSICAS

PRESION

MAGNITUDES FÍSICAS
Pg 41

POTENCIA
Pg 42
V. FALLOS MÁS COMUNES EN HIDRÁULICA
Los sistemas hidráulicos no requieren de un trabajo extremadamente complejo
para su mantenimiento y conservación, puesto que en ambos casos, se cuenta con medios
lubricantes que protegen los elementos y accesorios de dichos sistemas.
Cualquier sistema hidráulico puede dañarse, ya sea por hacerlo trabajar a una
velocidad excesiva, por permitir que se caliente demasiado, por dejar subir en exceso la presión,
o por dejar que el fluido se contamine.
Un correcto mantenimiento de estos sistemas evitará que se produzcan averías
o daños. Atendiéndose a un programa de cuidados periódicos se evitan muchos inconvenientes
y deterioros. De ésta forma y corrigiendo pequeños problemas se puede evitar la ocurrencia de
grandes averías.
Lo primero que un mecánico debe hacer, es determinar en forma precisa el
modo en que se presenta la avería. Con lo cuál le será fácil determinar si ésta obedece a causas
de tipo mecánicas, hidráulicas o eléctricas.
Si se realiza una comprobación sistemática y teórica, se puede ir rodeando la
avería hasta controlar el punto que se cree es la causa.
Se pueden distinguir:
1.- Averías de la secuencia y dirección de los movimientos de trabajo.
2.- Averías en las velocidades y regularidad de los movimientos de trabajo
En el caso primero, la causa radica principalmente en averías del mando
(sistema electrónico o elementos hidráulicos del pilotaje)
En el segundo caso, dependen del caudal (bombas, compresores y reguladores
de caudal) y del fluido (aceite, aire e impurezas en éstos)
5.1.
FALLOS EN BOMBAS Y MOTORES
La bomba o el motor hacen ruido
Puede deberse a:





Ingreso de aire a la aspiración
Obstrucción en el tubo de aspiración
Filtro de aspiración tapado
Nivel de aceite bajo
Bomba o motor con piezas gastadas
La bomba o el motor se calientan
Puede deberse a:





Refrigeración deficiente
Cavitación
Obstrucción en el circuito
Presión muy alta
Velocidad de giro elevada
Pg 43
La bomba no entrega caudal o lo hace en forma deficiente
Puede deberse a:






Árbol de la bomba roto
Entrada de aire en la aspiración
Nivel de aceite bajo
Sentido de giro invertido
Filtro obstruido
Bomba descebada
Fugas en la bomba o motor
Puede deberse a:



Estanqueidad deficiente de los sellos y juntas
Fugas en el cuerpo
Piezas gastadas
La bomba o motor no gira
Puede deberse a:




Llega poco caudal
Fugas internas
Carga inadecuada
Motor o bomba inadecuada
Roturas de piezas internas
Puede deberse a:



Presión de trabajo excesiva
Agarrotamiento por falta de líquido
Abrasivos no retenidos por el filtro
El motor gira más lento que el caudal que le llega
Puede deberse a:



Fugas internas
Presión baja de entrada
Temperatura muy elevada
Desgaste excesivo de bombas y motores
Puede deberse a:




Abrasivos o barros en el líquido
Exceso o falta de viscosidad
Presión muy elevada de trabajo
Desalineamiento del eje de la bomba o motor
Pg 44
5.2.
FALLOS EN VÁLVULAS
Válvula reguladora de presión
Regulador no regula o ajusta sólo a presión excesiva
Puede deberse a:



Muelle roto
Muelle agarrotado
Muelle desgastado
Falta de presión
Puede deberse a:






Orificio equilibrador obstruido
Holgura en el émbolo
Émbolo agarrotado
Muelle agarrotado
Partículas que mantienen parcialmente abierta la válvula
Cono o asiento gastado o en mal estado
Sobrecalentamiento del sistema
Puede deberse a:



Trabajo continuo a la presión de descarga
Aceite demasiado viscoso
Fugas por el asiento de la válvula
Válvula reguladora de Caudal
Regulador no regula el caudal
Puede deberse a:




Muelle roto
Regulador agarrotado
Asiento defectuoso
Mal estado de válvula antirretorno
El caudal varía
Puede deberse a:



Émbolo agarrotado en el cuerpo de la válvula
Aceite demasiado denso
Suciedad del aceite
Pg 45
Caudal inadecuado
Puede deberse a:




Válvula mal ajustada
Carrera del pistón de la válvula restringida
Canalización u orificios obstruidos
Aceite muy caliente
Válvula de retención
Fugas
Puede deberse a:



Juntas en mal estado
Conexiones flojas
Asientos defectuosos
Válvula agarrotada
Puede deberse a:



Contrapresión en drenaje
Asiento defectuoso
No hay drenaje
Válvulas distribuidoras
El distribuidor se calienta
Puede deberse a:




Temperatura elevada del aceite
Aceite sucio
Carrete agarrotado
Avería en el sistema eléctrico
Distribución incompleta o defectuosa
Puede deberse a:





Conmutador con holgura o agarrotado
Presión de pilotaje insuficiente
Electroimán quemado o defectuoso
Muelle de centrado defectuoso
Desajuste del émbolo o conmutador
El cilindro se extiende o retrae lentamente
Puede deberse a:




El émbolo de distribución no se centra bien
El émbolo de distribución no se corre al tope
Cuerpo de válvula gastado
Fugas en el asiento de la válvula
Pg 46
Fugas en la válvula
Puede deberse a:




Juntas defectuosas
Contrapresión en el drenaje
Ralladuras en el conmutador y/o asiento de la válvula
Conexiones defectuosas
Carrete o conmutador agarrotado
Puede deberse a:




5.3.
Suciedad o contaminación en el fluido
Aceite muy viscoso
Juntas en mal estado
Ralladuras
FALLOS EN FILTROS
Filtración inadecuada
Puede deberse a:





5.4.
Filtro obstruido
Filtro inadecuado
Mantenimiento inadecuado
Exceso de suciedad en el aceite
Al estar el conducto tapado se abre la VLP y el aceite pasa sin filtrar
FALLOS EN CONECTORES Y TUBERÍAS
Vibraciones
Puede deberse a:





Caudal pulsatorio de la bomba
Aire en el circuito
Regulación de la presión inestable
Cavitación
Tuberías mal fijadas
Mala estanqueidad
Puede deberse a:




Juntas desgastadas o mal instaladas
Conectores flojos o sueltos
Mala instalación
Tubería con tensiones.
Pg 47
VI.EJERCICIO
Aplicaciones hidráulicas
Ejercicio1:
a) Indica 2 ventajas de la hidráulica sobre la neumática
b) Da 1 ejemplo práctico de utilización de la hidráulica
Principio físico (Unidades, Fuerza, Presión y caudal)
Ejercicio 2.:
Realiza los siguientes cambios de unidades: (1 pt)
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
500 mm
5000 cm2
5 Kg
5 bares:
5 pascales
50 pascales
5 l/min
0,5 m3
m
m2
N
Pascales
N/m2
Kg/m2
l/s
dcm3
Disponemos de un cilindro cuyo émbolo tiene un diámetro 2,5 cm. El aceite hidráulico de la
instalación se inyecta a una presión de 85 bares.
Se pide):
i) Calcular la fuerza que desarrolla el cilindro en el avance (expresar el resultado
en Newtons y en Kilos) (0,5 pts)
j) ¿Qué volumen de aceite se ha inyectado si el recorrido del vástago es de 120
mm? (expresar el resultado en litros y m3)
k) Calcular el caudal necesario para que el cilindro salga en 10s (expresar el
resultado en litros/min)
Calcular el caudal de:
l)
Una instalación hidráulica donde el volumen entregado por la bomba hidráulica
en un minuto es de 40 litros.
m) Una instalación hidráulica cuyas tuberías tienen un diámetro de 5 mm y el
fluido atraviesa las mismas con una velocidad de 0,75 m/s.
n) Calcular el volumen desprendido por un grifo que queda abierto 10s y que tiene
un caudal de 4,2 l/min
o) Calcular el tiempo necesario para rellenar una piscina que tiene 105 l con un
grifo que tiene un caudal de 4,2 l/min
Pg 48
p) Determinar la velocidad de desplazamiento del liquido en una tubería si su
caudal es de 4,2 l/min y la sección de tubo de 0,28 cm2
q) Calcular el caudal que debe producir la fuente de energia para que un cilindro
de sección 8 cm2, 10 cm de desplazamiento salga en 1 minuto?
Principio de los circuitos hidráulicos
(Ley de Pascal, Ley de continuidad, Teorema de Bernoulli)
Ejercicio 3.: Multiplicación de fuerzas
Disponemos de un gato hidráulico que queremos
utilizar para levantar un coche. El coche que
debemos levantar tiene un peso de 1500 Kg.
¿Cuál es la magnitud de la fuerza F1 que actúa
sore el embolo?
Magnitudes conocidas:
Mc = 1500 Kg
A1=40 cm2
A2 = 1200 cm2
Constatamos que F1 es demasiado grande para se accionada por una palanca manual.
Si F1 = 100 , ¿Cuál deberá ser la superficie A2 del embolo?
Queremos pues calcular la cantidad de palancas que deberemos dar para levantar el
coche de 0,5 m altura suficiente para poder cambiar la rueda si utilizamos un gato
hidráulico (ver esquema adjunto) y aplicando las fuerzas anteriores.
Magnitudes conocidas (Caso 1)
Magnitudes conocidas (Caso 2)
A1 = 40 cm2
A2 = 1200 cm2
s1 = 15 cm
A1 = 40 cm2
A2 = 6000 cm2
s1 = 15 cm
Con s1 el desplazamiento de la palanca y del embolo respectivamente del gato
hidráulico.
Pg 49
En el caso de un cilindro de doble efecto es posible que surjan presiones demasiado
elevadas por efecto de multiplicación si se bloquea la evacuación de la salida del
líquido.
Magnitudes conocidas (Caso 1)
p1 = 10 bar
A1 = 8 cm2
A2 = 4,2 cm2
Magnitudes conocidas (Caso 2)
p1= 20 bar
p2 = 100 bar
A1 = 8 cm2
Calcular las presión p2 resultante si se bloquea la salida?
Ejercicio 4: Ley de continuidad
Determinar el caudal que fluye por esta tubería conociendo las siguientes magnitudes:
v1 = 4 m/s
v2 = 100 m/s
A1 = 2 cm2
A2 = 0,08 cm2
Determinar la velocidad del flujo v1 en el conducto de alimentación y la velocidad v2
de avance del cilindro
Q = 10 l/min
d1 = 6mm
d2 = 32 mm
Pg 50
Ejercicio 5: Energía y Potencia
1. Energía potencial
La Energia potencial (J) se calcula:
W = m.g.h
Con
m = masa (Kg)
g = gravedad (9,81 m2/s)
h = altura del liquido (m)
Calcular para las siguientes magnitudes la energía
potencial:
m = 100 Kg
g = 9,81 m/s2
h = 2m
2. Energía de presión
La Energía de presión (J) se calcula
W = p . V
Con
P = presión (Pa)
V = variación del volumen (m3)
La energía de presión corresponde a la energía
absorbida para la compresión del líquido. La
compresión asciende a 1 - 3% del volumen en
consecuencia se trata de una compresión relativamente pequeña.
La energía de presión es el resultado de la presión que el fluido opone a la
compresión
Calculo del la Energía de presión a partir de los siguientes datos:
P = 100 bar
V = 0,001 m3
Pg 51
3. Energía cinética
La energía cinética viene determinada por la
velocidad del flujo y por la masa
W = ½ m .v2
A partir de las magnitudes conocidas calcular la
energía cinética:
m = 100 Kg
v1 = 4m/s
Hacer el mismo calculo para v2 = 100 m/s
4. Energía térmica
La energía térmica en un sistema hidráulico
es generada debido a la fricción
W = V . p
Con
p = perdidas de presión por fricción
A partir de las magnitudes físicas conocidas
calcular la energía térmica:
p = 5.105Pa
V = 0,1 m3
POTENCIA
La potencia hidráulica viene determinada por la presión y el caudal volumétrico
P=p.Q
P = potencia (W = N/s)
p = presión (Pa)
Q = caudal (m3/s)
Pg 52
Calcular la potencia del siguientes sistema
p = 60 bar
Q = 4,2 l/min
Si tenemos la potencia y el caudal del sistema, cual seria su presión?
P = 315 W
Q = 4,2 l/min
De la misma manera se podría calcular el caudal que da un sistema
P = 150 W
p = 45 bar
REGIMEN DE CIRCULACIÓN DE LOS FLUIDOS
El caudal puede ser laminar o turbulento
Si el caudal es laminar el líquido fluye en el tubo en capas cilíndricas y ordenadas. A
partir de determinada velocidad (Velocidad crítica), las partículas del fluido ya no
avanzan en capas ordenadas (Forman remolinos). El caudal se vuelve turbulento y
pierde energía térmica (por fricción).
Pg 53
El coeficiente de Reynolds (Re) permite calcular el tipo de caudal que fluye por el tubo
liso. Dicho coeficiente está en función de los siguientes parámetros:
 Velocidad del flujo del líquido v (m/s)
 El diámetro del tubo d (m)
 La viscosidad cinemática n (m2/s)
v.d
Re 
n
Tendremos:
 un flujo laminar si Re < 2300
 un flujo turbulento si Re > 2300
El valor 2300 es denominado coeficiente crítico de Reynolds (Recrit). Atención un
caudal turbulento no vuelve de manera inmediata a un régimen laminar si el valor Re no
baja hasta ½ Recrit.
Ejercicio 5: ¿Cuáles son los tipos de caudal en los segmentos A1, A3, y A4
Pg 54
Magnitudes conocidas:
v1 = 1 m/s
v3 = 4 m/s
v4 = 100 m/s
n = 40 mm2/s
d1 = 10 mm
d3 = 5 mm
d4 = 1 mm
Ejercicio 6: Actuadotes Hidráulicos
 Un cilindro de diámetro interno de 76,2mm y una carrera de 400mm recibe
68 l/min, ¿Cuál es la velocidad del vástago del pistón?
 Un cilindro con un diámetro interno de 76,2 mm y una carrera de 900mm se
debe extender en un minuto. ¿Qué caudal necesita?
 Un cilindro con diámetro interno de 254mm y una carrera de 600mm debe
de mover una carga de 5610 Kg a través de su carrera, en 3 segundos. ¿Qué
presión hidráulica se debe ejercer sobre el cilindro?, ¿Qué caudal se
necesita?
Pg 55
VII.

BILIOGRAFIA
HIDRÁULICA NIVEL BÁSICO
TP-501/2000 Manual de Estudio
FESTO

HIDRÁULICA
Instituto Universitario De Tecnología Industrial Automotriz
Carrillo Guerrero, Jhon Alejandro. C.I.V-16420964
Arias Castellanos, Oscar Alfonso.

C.I.V-16778794
TECNOLOGIA OLEOHIDRAULICA INDUSTRIAL
Asociación Potencia Fluidica

AGREGADO HIDRÁULICO PARA ENSEÑANZA Y PRÁCTICAS NG06
Manual de trabajo (Para la enseñanza y estudio de los conocimientos básicos
sobre hidráulica)
Segunda edición 1995
Editada por Hydraulik Ring, SL
Pg 56
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