SISTEMAS HIDRAULICOS Y NEUMATICOS

SISTEMAS HIDRÁULICOS &NEUMÁTICOS UNA REVISTA SOBRE TECNOLOGÍA

TECNM CANANEA SOFIA GUADALUPE CORRALES CARRILLO REYNA ELIZABETH KOSTERLITZKY MARTINEZ JULIAN ANTONIO LOPEZ LOPEZ

SRJ SYSTEMS NOVIEMBRE 2021 1ª EDICIÓN

ÍNDICE

ÍNDICE 03

CONCEPTOS BÁSICOS

06

SÍMBOLOS Y NORMAS

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS

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AIRE COMPRIMIDO

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VÁLVULAS DE VIAS H&N

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VÁLVULAS DE BPF

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SENSORES MECÁNICOS

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BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO

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CONCEPTOS BÁSICOS DE LA HIDRÁULICA&NEUMÀTICA POR SRJ SYSTEMS

La neumática es el conjunto de las aplicaciones técnicas (transmisión y transform ación de fuerzas y movimiento) que utilizan la energía acumulada en el aire comprimido.

La “neumática convencional” es la tecnología que emplea elementos neumáticos con partes mecánicas en movimiento.

La energía estática contenida en un fluido bajo presión de 3 a 10 Kg/cm2 es transformada en energía mecánica mediante los actuadores (cilindros o motores).

Un sistema hidráulico contiene y confina un líquido de manera que el mismo usa las leyes que gobiernan los líquidos para transmitir potencia y desarrollar trabajo.

Vemos aquí algunos sistemas básicos y tratamos componentes de un sistema hidráulico que almacenan y acondicionan el fluido.

El reservorio de aceite (sumidero y tanque) usualmente sirve para depósito y acondicionador del fluido.

PROPIEDADES DEL AIRE El aire es una mezcla de gases cuya composición volumétrica es aproximadamente la siguiente: -78% Nitrógeno -20% Oxígeno -1% Hidrógeno 1% Una mezcla de Dióxido de carbono (CO2), gases nobles (Helio, Neón, Argón), polvo atmosférico y vapor de agua. Su peso específico es de 1, 293 Kg/m3 a 0ºC y una atmósfera (1, 013 bar) de presión.

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Elasticidad. - La presión ejercida en un gas se transmite con igual intensidad en todas las direcciones ocupando todo el volumen que lo engloba.

Compresibilidad. - Un gas se puede comprimir en un recipiente cerrado aumentando la presión.

Incoloro. - Sin color.

Fluidez. - No ofrecen ningún tipo de resistencia al desplazamiento.

Generación del aire comprimido sin limitaciones ya que la materia prima es sin costo.

Fácil distribución, no precisa recuperación.

Fácil de acumular en tanques o depósitos.

Puede ser utilizado en ambientes explosivos o inflamables.

No interfiere con el medio ambiente.

EL HOMBRE COLOCA A SU SERVICIO LA MÁQUINA, CON EL FIN DE PRODUCIR UNA MAYOR CANTIDAD DE PRODUCTOS, CON UNA MEJOR CALIDAD Y UN MENOR ESFUERZO FÍSICO, REDUCIENDO LOS RIESGOS DE ACCIDENTE Y LOS COSTOS DE PRODUCCIÓN. EL NIVEL DE AUTOMATIZACIÓN DEPENDERÁ EN GRAN PARTE DEL HOMBRE, QUE ESTÁ SIEMPRE PRESENTE EN EL ACCIONAMIENTO INICIAL Y FINAL DEL PROCESO.

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MECANISMOS HIDRÁULICOS POR SRJ SYSTEMS

Liquido: Toma la forma del recipiente Ocupa el máximo volumen permitido Incompresible Gases: Se expanden hasta ocupar el volumen máximo Adoptan la forma del recipiente cerrado Compresible Fluido: Sustancias que adoptan la forma del recipiente que los contiene No resisten esfuerzos tangentes

Al llamarse hidráulica puede pensarse que solo usa agua, cosa que no es cierta, es más casi nunca se usa agua, suele utilizarse con más frecuencia el aceite. En la teoría si se usa aceite debería llamarse Oleo hidráulica, pero no es así.

En la práctica cuando hablamos de sistemas por aceite, agua o cualquier fluido líquido usamos la palabra hidráulica.

LA HIDRÁULICA SE HA CONVERTIDO EN UNA DE LAS PRINCIPALES TECNOLOGÍAS DE TRANSMISIÓN DE ENERGÍA UTILIZADAS POR TODAS LAS FASES DE LA ACTIVIDAD INDUSTRIAL, AGRÍCOLA Y DE DEFENSA. LA PRODUCCIÓN EN MASA Y LA AUTOMATIZACIÓN EN MUCHAS INDUSTRIAS TIENEN SUS CIMIENTOS EN LA UTILIZACIÓN DE SISTEMAS HIDRÁULICOS.

SÍMBOLOS Y NORMAS DE NEUMÁTICA E HIDRÁULICA POR SRJ SYSTEMS

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A ni vel i nternaci onal l a norma I SO 1219 1 y I SO 1219 2, que se ha adoptado en España como l a norma UNE-101 149 86, se encarga de representar l os sí mbol os que se deben uti l i zar en l os esquemas neumáti cos e hi drául i cos. En esta uni dad sol amente nos ceñi remos a l a ci tada norma, aunque exi sten otras normas que compl ementan a l a anteri or y que tambi én deberí an conocerse.

PARA CONOCER TODOS LOS SÍMBOLOS CON DETALLE, ASÍ COMO LA REPRESENTACIÓN DE NUEVOS SÍMBOLOS DEBEN CONSULTARSE LAS NORMAS AL COMPLETO.

1.

Cada posición se indica por un cuadrado.

2.

Se indica en cada casilla (cuadrado), las canalizaciones, el sentido del flujo y la situación de las conexiones (vías).

3.

Las vías de las válvulas se dibujan en la posición de reposo.

4.

El desplazamiento a la posición de trabajo se realiza transversalmente, hasta que las canalizaciones coinciden con las vías en la nueva posición.

5.

También se indica el tipo de mando que modifica la posición de la válvula (señal de pilotaje). Puede ser manual, por muelle, por presión.

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VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Neumática VENTAJAS

 CANTIDAD: EN CUALQUIER LUGAR SE DISPONE DE CANTIDAD DE AIREO.  TRANSPORTE: TIENE FACILIDAD A GRANDES DISTANCIAS A TRAVÉS DE TUBERÍAS.  TEMPERATURA: NO SE AFECTA POR LOS CAMBIOS DE TEMPERATURA.  ALMACENAMIENTO: ES POSIBLE ALMACENAR EN ACUMULADORES DESDE EL CUAL PUEDE ABASTECER EL SISTEMA.  SEGURIDAD: NO HAY RIESGOS.  LIMPIEZA: NO ES SUCIA.  VELOCIDAD: EL AIRE COMPRIMIDO ES UN MEDIO DE TRABAJO RÁPIDO. DESVENTAJAS

 ACONDICIONAMIENTO: EL AIRE COMPRIMIDO TIENE QUE SER ACONDICIONADO, YA QUE PUEDE PRODUCIRSE UN DESGASTE DE LOS ELEMENTOS MECÁNICOS NEUMÁTICOS.  FUERZA: EL AIRE COMPRIMIDO ES ECONÓMICO SOLAMENTE HASTA 20,000 Y 30,000 NEWTONS SEGÚN LA CARRERA Y LA VELOCIDAD.  AIRE DE ESCAPE: EL ESCAPE DE AIRE PRODUCE MUCHO RUIDO.

Hidráulica

VENTAJAS

Ü TRANSMISIÓN DE FUERZAS. Ü POSICIONAMIENTO EXACTO. Ü ARRANQUE DESDE CERO CON CARGA MÁXIMA. Ü MOVIMIENTOS HOMOGÉNEOS E INDEPENDIENTES DE LA CARGA. Ü BUENAS CARACTERÍSTICAS DE MANDO. Ü PROTECCIÓN DE SOBRECARGA.

DESVENTAJAS

Û CONTAMINACIÓN DEL ENTORNO. Û SENSIBILIDAD A LA SUCIEDAD. Û DEPENDENCIA DE LA TEMPERATURA.

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AIRE COMPRIMIDO Producción & Distribución En el momento de la planificación es necesario prever un tamaño superior de la red, con el fin de sobredimensionar la instalación, al objeto de que el compresor no resulte más tarde insuficiente, puesto que toda ampliación ulterior en el equipo generador supone gastos muy considerables. Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador de aire comprimido tendrá una larga duración. También debería tenerse en cuenta la aplicación correcta de los diversos tipos de compresores.

Para produci r ai re compri mi do se uti l i zan compresores que el evan l a presi ón del ai re al val or de trabaj o deseado.

Los mecani smos y mandos neumáti cos se al i mentan desde una estaci ón central . El ai re compri mi do vi ene de l a estaci ón compresora y l l ega a l as i nstal aci ones a través de tuberí as en máqui nas que se despl azan frecuentemente.

COMPRESORES DE ÉMBOLO

COMPRESORES DE MECÁNICA

COMPRESOR DE TORNILLO HELICOIDAL, DE DOS EJES COMPRESOR ROTATIVO MULTICELULAR

TUBOCOMPRESORES

COMPRESOR DE ÉMBOLO ROTATIVO ELECCIÓN DEL COMPRESOR CAUDAL

Est os si st emas se empl ean para el cont rol de l a cont ami naci ón por part í cul as sól i das de ori gen ext erno y l as generadas i nt ernament e por procesos de desgast e o de erosi ón de l as superf i ci es de l a maqui nari a, permi t i endo preservar l a vi da út i l t ant o de l os component es del equi po como del f l ui do hi drául i co.

Los f i l t ros pueden ser ubi cados en l as l í neas de ret orno, en l a l í nea de presi ón, o en cual qui er ot ra ubi caci ón en el si st ema. El propósi t o de l a f i l t raci ón no es sol o prol ongar l a vi da út i l de l os component es hi drául i cos, si no t ambi én evi t ar paradas produci das por l a acumul aci ón de i mpurezas.

Los f i l t ros son cl asi f i cados como de f l uj o pl eno o t ot al y f l uj o proporci onal o parci al .

ACUMULADORES

ACUMULADORES DE CONTRAPESO

ACUMULADORES DE RESORTE

ACUMULADOR DE PISTÓN

ACUMULADOR DE DIAFRAGMA

ACUMULADOR DE VEJIGA

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VÁLVULAS DE VÍAS H&N Válvulas Neumáticas

Válvulas Hidráulicas

Las válvulas neumáticas las utilizamos para cortar o permitir el flujo de aire.

S o n e l e m e n t o s q u e m a n d a n o re g u l a n l a p u e s t a e n m a r c h a , e l p a r o y l a d i re c c i ó n d e f u n c i o n a m i e n t o d e l o s a c t u a d o re s , a s í c o m o l a p r e s i ó n o e l c a u d a l d e l a i re c o m p r i m i d o q u e c i r c u l a p o r e l c i rc u i t o .

Las válvulas hidráulicas sirven para detener, y/o controlar y/o derivar el paso del fluido que viene de la bomba hacia los actuadores o hacia donde sea requerida la acción del fluido.

Las válvulas en hidráulica tienen varios cometidos, según la funcionalidad que tengan se les denomina de una manera u otra, además de esto, se las puede sub-clasificar.

Por este motivo, se ha diseñado una sección exclusivamente para explicar todas las válvulas y sus diferentes categorías.

TIPOS DE VÁLVULAS:

1. VÁLVULAS DE VÍAS O DE DISTRIBUCIÓN 2. VÁLVULAS DE BLOQUEO 3. VÁLVULAS DE PRESIÓN 4. VÁLVULAS DE CAUDAL 5. VÁLVULAS DE CIERRE

APLICACIONES Existen válvulas de carácter especial como las de descarga rápida, las válvulas de caudal variable y las válvulas de pilotaje interno.

Existen también válvulas de carácter normal como las de secuencia, y las válvulas de seguridad.

Una válvula normal podría estar clasificada en otras categorías dependiendo de la función.

FUNCI ONES DE LAS VÁLVULAS Di stri bui r el fl ui do Regul ar el caudal Regul ar l a presi ón

CLASIFICACIÓN: Vá l v u l a s d i s t r i b u i d o r a s : S o n l a s e n c a r g a d a s d e dirigir el flujo según nos convenga. También pueden influir en el arranque de receptores, como pueden ser los cilindros; y gobernar a otras válvulas.

Válvulas de presión: También llamadas válvulas limitadoras de presión. Se les llama de esta forma porque limitan la presión de trabajo en el circuito, limitan la presión de la bomba y pueden funcionar como elemento de seguridad.

Dependerá de la sub-clasificación.

Válvulas de cierre: Este tipo de válvula tiene como objetivo impedir el paso de fluido hacia un sentido, mientras permite la libre circulación de fluido en el sentido contrario al obstruido.

Válvulas de flujo: Cuando deseamos variar la velocidad de un actuador, cilindro, etc. recurriremos siempre a las válvulas de flujo.

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BLOQUEO, PRESIÓN & FLUJO LAS VÁLVULAS DE BLOQUEO O ANTIRRETORNO IMPIDEN EL PASO DE FLUIDO A PRESIÓN EN UN SENTIDO Y LE DEJAN PASAR EN EL OTRO. SE EMPLEA PARA EVITAR EL RETORNO DEL LÍQUIDO DEL SISTEMA HIDRÁULICO (O DEL AIRE EN UN SISTEMA NEUMÁTICO) A LA BOMBA HIDRÁULICA (O AL DEPÓSITO DE AIRE COMPRIMIDO).

ESTAS VÁLVULAS ESTÁN INTERCALADAS EN EL CIRCUITO Y CONSTAN DE UN MUELLE QUE ESTÁ TARADO A UNA CIERTA TENSIÓN QUE EMPUJA A UNA BOLA O UN DISCO CONTRA UN ASIENTO CÓNICO. CUANDO LA PRESIÓN DEL FLUIDO SUPERA LA FUERZA DEL MUELLE, LA BOLA SE SEPARA DEL ASIENTO CÓNICO Y EL FLUIDO CIRCULA. LAS VÁLVULAS DE PRESIÓN

LIMITAN LA PRESIÓN MÁXIMA DE UN CIRCUITO. SU FUNCIONAMIENTO SE BASA EN EL EQUILIBRIO ENTRE LA PRESIÓN Y LA FUERZA DE UN MUELLE. SE UTILIZAN EN TODOS LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS COMO SISTEMA DE SEGURIDAD; SE TARAN A UN VALOR PREDETERMINADO Y DESVÍAN EL CAUDAL HACIA RETORNO CUANDO SE ALCANZA EL VALOR DE PRESIÓN ESTIPULADO. VÁLVULAS DE FLUJO REGULA Y CONTROLA LA VELOCIDAD DE UN ACTUADOR. LOS ACTUADORES HIDRÁULICOS DEPENDEN EXCLUSIVAMENTE DE LA CANTIDAD DE FLUIDO, ASÍ QUE UTILIZANDO UNA VÁLVULA DE FLUJO PODEMOS MANIPULAR EL TIEMPO DE LLENADO O VACIADO DEL ACTUADOR.

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Son di sposi ti vos que cambi an su comportami ento baj o l a acci ón de una magni tud fí si ca que pueden di recta o i ndi rectamente transmi ti r una señal que i ndi ca cambi o.

Di rectamente: l a conversi ón de una forma de energí a a otra se l l aman transductores.

Indi recta: Sus propi edades como l a resi stenci a, l a capaci tanci a o i nductanci a.

La señal de un sensor puede ser usada para detectar y corregi r l as desvi aci ones de l os si stemas de control , e i nstrumentos de medi ci ón.

Son i nterruptores que se acti van por l a pi eza de segui mi ento.

Estos sensores ti enen dos posi ci ones di ferentes, dentro y fuera, abi erta o cerrada y que si rven para defi ni r el estado del moni tor de escenari o.

SENSORES MECÁNICOS MEDICIONES

pizoresistivo & pizoeléctrico

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CLASIFICACIÓN DE LOS SENSORES MECANICOS EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS SENSORES MECÁNICOS ES PASIVO. SEGÚN EL TIPO DE SEÑAL ELÉCTRICA QUE GENERA SE CLASIFICAN EN LOS ANÁLOGOS. SEGÚN EL NIVEL DE INTEGRACIÓN SE CLASIFICAN EN SENSORES DISCRETOS. SEGÚN EL TIPO DE VARIABLE FÍSICA MEDIDA SE CLASIFICAN EN SENSORES DE DESPLAZAMIENTO, POSICIÓN, TENSIÓN, MOVIMIENTO, PRESIÓN Y FLUJO. LA FRECUENCIA MÁXIMA QUE PUEDE SER UTILIZADA CON LOS SENSORES MECÁNICOS ES 100HZ, YA QUE CUANDO ES MAYOR LA LECTURA PUEDE QUE NO SEA BUENA POR LA RAPIDEZ DE LA FRECUENCIA. VENTAJAS 1. DETECTAN LA AUSENCIA O PRESENCIA ELEMENTOS. 2. NO SE EQUIVOCAN EN LA MEDICIÓN SI TRABAJA A UNA FRECUENCIA CORRECTA Y TENER CONTACTO DIRECTO CON EL SENSOR MEDIDA SIEMPRE ES EXACTA.

DE SE AL LA

DESVENTAJAS ·Por tener contacto directo con los objetos a medir tienen desgaste en la pieza. ·Poca resistencia a la oxidación, por estar al aire libre el clima puede afectarlo. ·Son normalmente muy grandes, necesitan un espacio mayor frente a otros elementos sensorios.

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BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Una bomba hi drául i ca es de despl azami ento posi ti vo o vol umétri ca cuando i mpul sa un vol umen fi j o de fl ui do por vuel ta del el emento motor. El caudal medi o total i mpul sado es el resul tado del proceso conti nuo de i mpul si ón, y se obti ene combi nando di cho vol umen y l as revol uci ones del acci onami ento.

Este caudal , sal vo por el efecto de l as fugas de fl ui do, es i ndependi ente de l a presi ón de trabaj o en condi ci ones normal es de operaci ón (si empre que l a bomba no i ncorpore al gún di sposi ti vo de regul aci ón o l i mi taci ón, o se exceda l a potenci a del acci onami ento).

Estas bombas son idóneas en aquellas aplicaciones en las que se requieran altas presiones (incluso, de cientos de bares) y caudales bajos (velocidades específicas pequeñas).

Al ser el caudal desalojado prácticamente independiente de la carga, estas bombas encuentran numerosas aplicaciones industriales, tanto en la dosificación de productos como en dispositivos elevadores, de tracción, etc., o móviles, donde sacan ventaja de su elevada relación potencia-peso. A diferencia de las bombas rotodinámicas, son relativamente insensibles a la viscosidad del fluido; además, algunos modelos pueden trabajar satisfactoriamente con bajas velocidades cubriendo una amplia gama de condiciones de trabajo distintas

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ENGRANAJE EXTERNO

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ENGRANAJE INTERNO

PALETAS

PSITON AXIAL RECTO

PISTONES AXIALES NCLINADO

PISTONES RADIALES

PERISTÁLTICAS