Conceptos básicos de Hidráulica y Neumática PDF

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Conceptos básicos de Hidráulica 1. CONCEPTOS BASICOS DE LA HIDRAULICA: 1.1 CONCEPTOS BÁSICOS DE LA HIDRÁULICA HIDRAULICA: Ciencia que transmite fuerza y/o movimiento mediante un fluido confinado. CARACTERÍSTICAS FISICAS Y QUÍMICAS DE LOS ACEITES HIDRÁULICOS 

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Viscosidad. - es una medida de la resistencia de un líquido al flujo. Un líquido, tal como gasolina, que fluye fácilmente tiene una viscosidad baja; y un líquido, tal como alquitrán, que fluye lentamente tiene una gran viscosidad. La viscosidad de un líquido es afectada por los cambios en temperatura y la presión. Poder lubricante. - es la capacidad de mantener la película lubricante entre las superficies de las piezas aun en el caso de someterlas a elevadas presiones untadas. Estabilidad química. - característica excesivamente importante en la selección de un líquido hidráulico. Es la capacidad del líquido de resistir la oxidación y el deterioro por largos períodos. Todos los líquidos tienden a experimentar cambios desfavorables bajo condiciones de funcionamiento severas. Esto es el caso, por ejemplo, cuando un sistema funciona por un considerable periodo de tiempo a elevadas temperaturas.

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Grado de acidez. - los aceites minerales utilizados presentan, una cierta acidez que debe ser mínima para que no ataque la superficie de las piezas con las que está en contacto, sobre todo los semi-cojinetes de material antifricción, El grado de acidez de los aceites está limitado al 0,03 %. También el aceite a elevadas temperaturas forma ácidos que atacan las superficies produciendo la corrosión de las mismas. El grado de acidez tolerable depende del tipo de aceite y de sus condiciones de utilización, si bien no deben sobrepasarse los límites establecidos para el aceite para evitar daños en los equipos o problemas de funcionamiento.

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Punto de inflamación. - es la temperatura a la cual un líquido emite vapor en suficiente cantidad para encender momentáneamente o para producir un destello cuando una llama es aplicada. Un alto punto de inflamación es deseable para los líquidos hidráulicos porque así se proporciona una buena resistencia a la combustión y un grado bajo de evaporación a temperaturas normales. Los mínimos requeridos del punto de inflamación varían desde 300° F para los aceites más livianos a 510° F para los aceites más pesados.

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Punto de ignición. - es la temperatura en la cual una sustancia emite el vapor en suficiente cantidad para encenderse y para continuar quemándose cuando está expuesta a una chispa o a una llama. Toxicidad mínima. - calidad, el estado, o el grado tóxico o venenoso. Estos productos químicos tóxicos o venenosos pueden ingresar al cuerpo por inhalación, por absorción a través de la piel, o a través de los ojos o de la boca. El resultado es una enfermedad y, en algunos casos, la muerte. Densidad. - La densidad de un aceite lubricante, se mide por comparación entre los pesos de un volumen determinado de ese aceite, y el peso de igual volumen de agua destilada, que se toma como unidad a igualdad de temperatura que normalmente es de 15º C. Tendencia a producir espuma. - emulsión de burbujas de gas en el líquido. La espuma en un sistema hidráulico resulta de los gases comprimidos en el líquido hidráulico. Un líquido bajo alta presión puede contener un gran volumen de burbujas de aire. Cualquier cantidad de espuma puede causar cavitación de la bomba y producir una pobre respuesta del sistema. Por lo tanto, agentes espumantes se agregan a menudo a los líquidos para evitar la formación de espuma. Limpieza. - la limpieza del fluido es de importancia primaria porque los contaminantes pueden causar el malfuncionamiento de los componentes, evitar el cierre apropiado de las válvulas, causar desgaste en componentes, y puede aumentar el tiempo de reacción de servo válvulas. 1.2 FUNDAMENTOS FISICOS DE LA HIDRÁULICA

Todos sabemos que los principios de hidráulica básica se pueden demostrar al ejercer presión controlada a un líquido para realizar un trabajo. Existen leyes que definen el comportamiento de los líquidos en condiciones de variación de flujo y aumento o disminución depresión. Se usan líquidos en los sistemas hidráulicos porque tienen entre otras las siguientes ventajas   

Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene. Los líquidos son prácticamente incompresibles. Los líquidos ejercen igual presión en todas las direcciones.

1.3 LOS PRINCIPIOS QUE RIGEN EL COMPORTAMIENTO DE CADA UNO DE ESOS FLUÍDOS SON: Leyes de los Gases Ideales: 

Ley de Boyle y Mariotte.

Manteniendo la temperatura del gas, se puede reducir su volumen aumentando la presión que actúa sobre él, es decir, son inversamente proporcionales. p · V = kT 

1ª Ley de Charles y Gay-Lussac.

Si se mantiene la misma presión sobre un gas, al aumentar la temperatura, aumenta el volumen del gas, es decir, son directamente proporcionales. V = kp · T 

2ª Ley de Charles y Gay-Lussac.

Cuando se impide la variación de volumen, la presión del gas aumenta al aumentar la temperatura, es decir, son directamente proporcionales. p = kV · T Las tres leyes se conjuntan en la ecuación de estado, fundamental de los gases perfectos y aplicable a los gases reales con mucha precisión: p·V=N·R·T LEYES DE LOS FLUIDOS NEWTONIANOS Los líquidos newtonianos son, por definición, aquéllos líquidos ideales en los que no varía la viscosidad en cualquier condición y no tienen rozamiento entre sus moléculas durante su movimiento. Esto es particularmente importante, pues así son modelos ideales en los que ni la temperatura ni la presión les afecta. Para estas condiciones ideales tenemos las siguientes leyes: 

Principio de Pascal

Este principio se enuncia mediante dos partes: - La deformación y desplazamiento del líquido se realiza sin gasto de energía. - La presión en cualquier parte del líquido es independiente de la dirección que se considere. 

Ley de continuidad o Principio de Bernoulli

Un líquido ideal (sin viscosidad ni rozamiento interno) debe aumentar su velocidad cuando se estrecha la sección por la que debe pasar, es decir, ambas magnitudes son inversamente proporcionales.

v·S=k 1.4 SIMBOLOGIA

 REPRESENTACIÓN DE SISTEMAS DE MANDO Se emplean las válvulas direccionales. De las cuales la más Elemental es la válvula de dos, tres y cuatro vías.

Válvula de 3 vías. Tiene tres bocas de conexión o "puertas", la primera por donde entra la presión desde la bomba, la segunda que se comunica con el cilindro hidráulico y la tercera que es la conexión hacia el tanque o retorno. En la (fig. 1.1) se muestra un corte de una válvula de tres vías en las dos posiciones en que aquella trabaja como A y B, en una de esas posiciones la corredera o husillo permite comunicar la puerta de entrada de presión con la salida del cilindro, mientras bloquea el retorno al tanque, en la segunda posición, o sea con la corredera situada en el otro extremo la misma bloquea ahora la entrada de presión y conecta el retorno a tanque con el cilindro. Válvulas de 4 vías dos posiciones. Son utilizadas cuando se trata de gobernar cilindros hidráulicos de doble efecto, o motores hidráulicos que requieren control direccional de flujo en ambos sentidos de circulación. Como su nombre lo indica, la corredera o husillo estará únicamente situada en cualquiera de ambas posiciones extremas, vale decir, a un lado o al otro. Cuando la válvula no esté actuada, la presión P se comunica con la cara 1 del cilindro mientras que la cara 2 se encuentra conectada a la descarga del tanque T. Al invertir la posición del husillo, tal como observamos en la figura, también se invierten las conexiones y

ahora la presión P está conectada a la cara 2 del cilindro mientras que la 1 se conecta a la descarga T. En la (fig. 1.2) se ve claramente cómo se genera la simbología para representar a una válvula de cuatro vías, dos posiciones. En la parte A se muestra el corte esquemático de la válvula con su corredera en sus posiciones a toda derecha y toda izquierda respectivamente. En la parte B la figura muestra mediante la representación simbólica el conexionado que se opera en el interior del cuerpo de la válvula, al cambiar la corredera de posición dibujando dos cuadros que al anexionarse como se muestra en la parte C del mismo dibujo, nos representan a la válvula con sus dos conexionados posibles. Para completar el símbolo, otros pequeños rectángulos se dibujan en cada costado con el fin de indicar el tipo de comando empleado para gobernar la válvula. Válvula de 4 vías tres posiciones. Este es el tipo más popular y más conocido de válvulas de cuatro vías. Aquí, la corredera (una válvula de corredera consiste en un cuerpo que en su interior contiene una parte móvil y una serie de pasajes internos), aparte de tener dos posiciones extremas, también puede permanecer detenida en el centro mismo del cuerpo de la válvula, mediante un sistema de centrado por resorte o retención de bolilla u otro medio de retención mecánica. Símbolo gráfico completo de una válvula de cuatro vías tres posiciones, accionada a doble solenoide y centrada por medio de resortes. En este tipo de válvula, cuando la misma NO ESTA ACTUADA, la corredera se encuentra situada en su posición central. Al actuarse sobre la válvula el mando correspondiente a un extremo y al otro, la corredera se deslizará en un sentido o en el otro....