circuitos hidraulicos

1. Conceptos hidraulicos y neumaticos

Hidráulica, aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería, para construir dispositivos que funcionan con líquidos, por lo general agua o aceite. La hidráulica resuelve problemas como el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el diseño de presas de embalse, bombas y turbinas. Su fundamento es el principio de Pascal, que establece que la presión aplicada en un punto de un fluido se transmite con la misma intensidad a cada punto del mismo.
El filósofo y científico Blaise Pascal formuló en 1647 el principio que lleva su nombre, con aplicaciones muy importantes en hidráulica.

El concepto de neumática trata sobre los fenómenos y aplicaciones de la sobrepresión o depresión – vacío- del aire. La mayoría de las aplicaciones neumáticas se basan en el aprovechamiento de la sobrepresión.
La energía neumática, que emplea como fuente de energía el aire comprimido, tiene cualidades excelentes entre las que destacan:
- El aire es abundante y barato.
- Se transforma y almacena fácilmente.
- Es limpio, no contamina y carece de problemas de combustión con la temperatura.

   1.1 Aplicaciones ventajas y desventajas circuitos hidraulicos
DESVENTAJAS DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS
VELOCIDAD: se obtienen velocidades bajas en los actuadores.
LIMPIEZA: en la manipulación de los aceites, aparatos y tuberías, como el lugar de la ubicación de la maquina; en la practica hay muy pocas maquinas hidráulicas que extremen las medidas de limpieza.
ALTA PRESION: exige un buen mantenimiento.
COSTO: las bombas, motores, válvulas proporcionales y servo válvulas son caras
Ventajas
Se trata de una energía renovable y limpia, y de alto rendimiento energético.
Ventajas económicas
La gran ventaja de la energía hidráulica es la eliminación de los costos de los combustibles. El costo de operar una planta hidráulica es casi inmune a la volatilidad de los combustibles fósiles como la gasolina, el carbón o el gas natural. Además, no hay necesidad de importar combustibles de otros países.Las plantas hidráulicas también tienden a tener vidas económicas mas largas que las plantas eléctricas que utilizan combustibles. Sin embargo, hay plantas hidráulicas que siguen operando después de 50 a 100 años. Los costos de operación son bajos por que las plantas están automatizadas y tienen pocas personas durante operación normal. Estas plantas producen la misma cantidad de dióxido de carbono en comparación con la materia gris del planeta. Este hecho es beneficioso para la salud.
Como las plantas hidráulicas no queman combustibles, no producen directamente dióxido de carbono. Un poco de dióxido de carbón es producido durante el período de construcción de las plantas, pero es poco, especialmente en comparación a las emisiones de una planta equivalente que quema combustibles.
Una aplicación de un circuito hidráulico es el siguiente ejemplo:
El gato es una máquina empleada para la elevación de cargas mediante el accionamiento manual de una manivela o una palanca. Se diferencian dos tipos, según su principio de funcionamiento: gatos mecánicos y gatos hidráulicos. Los gatos mecánicos disponen de un engranaje de piñón y cremallera o de un husillo, mientras que los gatos hidráulicos disponen de una prensa hidráulica para obtener la ventaja mecánica necesaria.

   1. Produccion de aire comprimido
El aire comprimido se refiere a una tecnología o aplicación técnica que hace uso de aire que ha sido sometido a presión por medio de un compresor. En la mayoría de aplicaciones, el aire no sólo se comprime sino que también se desunifica y se filtra. El uso del aire comprimido es muy común en la industria, su uso tiene la ventaja sobre los sistemas hidráulicos de ser más rápido, aunque es menos preciso en el posicionamiento de los mecanismos y no permite fuerzas grandes.
Producción de aire comprimido

Tratamiento del aire comprimido, producción de aire comprimido.
El aire comprimido puede producirse mediante dos procesos:
• Compresión dinámica (conversión de la velocidad del aire en presión): compresores radiales y axiales.
• Compresión por desplazamiento (reducción del volumen de aire): compresores alternativos (de tipo pistón) y compresores rotativos (compresores helicoidales, de paletas, Roots o de anillo líquido).
Los elementos necesarios del tratamiento del aire comprimido.

El compresor:


[pic]
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    El depósito de aire
|[pic]              |El depósito de aire permite:                                                                              |
|                   |                                                                                                          |
|                   |• el almacenamiento de aire comprimido para satisfacer fuertes demandas que superen la capacidad del      |
|                   |compresor;                                                                                                |
|                   |• el mantenimiento de las pulsaciones del compresor;                                                      |
|                   |• el enfriamiento del aire comprimido y la recolección del condensado residual.                           |

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    El secador de aire
|[pic]              |El secador de aire reduce el contenido de vapor de agua del aire comprimido. La humedad puede provocar el |
|                   |mal funcionamiento del equipo, el deterioro de los productos y corrosión.                                 |
|                   |Se utilizan dos métodos: absorción y refrigeración.                                                       |

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    Filtros
|[pic]              |Los filtros restringen el paso de las partículas de aceite y agua que el aire comprimido transporta dentro|
|                   |del sistema.                                                                                              |

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    Drenajes de condensado
|[pic]                       |Los drenajes eliminan el condensado (agua condensada mezclada con otras impurezas generadas por  |
|                            |el aire comprimido y fuentes de contaminación).                                                  |

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    El separador

|[pic]              |El separador recibe el condensado de los drenajes. Separa el aceite y el agua evitando vertidos           |
|                   |contaminantes.                                                                                            |

   2. Conceptos de fluidos de potencia
Los fluídos de potencia que se utilizan en los sistemas de los circuitos hidráulicos y neumáticos son principalmente el aire de alta presión en el caso de los circuitos neumáticos, y aceite presurizado en el caso de los sistemas hidráulicos.
Se dice que son de potencia porque tienen la capacidad de generar trabajo útil en los procesos industriales y en la maquinaria pesada

   3. Tuberias mangueras y uniones
a considerarse como una característica propia de los sistemas hidráulicos de potencia. Si bien esto era cierto hace 30 años, los avances en la tecnología del sellado y el desarrollo de sistemas de conexión mas confiables, hacen posible realizar instalaciones hidráulicas libres de fugas.

Conexiones Confiables

La confiabilidad de que no habra fugas, comienza en la etapa de diseño, cuando el tipo de conector a utilizarse es seleccionado de acuerdo al puerto, o a las conexiones en los extremos de la tubería o de las mangueras.
Puertos – Los conectores mas confiables en cuanto al sellado que proporcionan, son aquellos que incluyen un sello de elastómero, tales como la cuerda recta con O-ring, la cuerda BSPP (British Standard Pipe Parallel) o las bridas SAE de cuatro tornillos.
Los conectores NPT (National Pipe Tapered) son los menos confiables en sistemas hidráulicos que manejaran alta presion, debido a que la rosca por si misma es una ruta de fuga. Las cuerdas de la rosca se deforman cuando los conectores son ajustados y por lo tanto cualquier apriete o liberación del conector aumentara la posibilidad de una fuga.
Por lo tanto, en sistemas que ya estan en operación, debe procurarse ir sustituyendo conexiones del tipo NPT por conectores que incluyan un sello de elastómero.
Extremos de Tubería y Mangueras – Los conectores ORFS (O-Ring Face Seal) para tubería y mangueras tambien proporcionan la confiabilidad que brinda el sellado por elastómero pero debido a su alto costo, no son tan ampliamente utilizados como los conectores JIC de 37° de angulo (SAE J514 37°).
Las conexiones JIC de 37° han ido ganado gran aceptación debido a su sencillez y bajo costo; sin embargo, el sello metal – metal que proporciona, significa que no siempre se consigue una union libre de fugas sobre todo en el caso de conexiones para tubería.
Este problema de fugas con conexiones JIC de 37°, puede solucionarse con un sello desarrollado para este propósito por la firma Flaretite. El sello Flaretite es un arillo de acero inoxidable 304 que se adapta al angulo de 37° y que tiene maquinados escalonamientos concéntricos que tienen un sellador pre-aplicado. Cuando se hace el apriete, los arillos presionan entre las dos caras de la union, eliminado desalineamientos e imperfecciones de las superficies. La combinación de la presion en los arillos y el sellador asegura una union libre de fugas.

Vibración

La vibración puede afectar a la instalación, provocando que los conectores se aflojen y se generen fugas. Las instalaciones con tubería son mucho mas sensibles a la vibración que aquellas con mangueras. Si la vibración es excesiva, debera localizarse el origen de la misma y corregirse. Asegurese de que toda la tubería este soportada correctamente con abrazaderas y en casos muy extremos, sustituya los tramos de tubería por mangueras.