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Deber #3 Hidráulica y Neumática Informe: Sistemas Hidráulicos

Fecha de entrega: 18/05/2017

Carrera: Ingeniería Automotriz Nivel: 7TD Asignatura: Hidráulica y Neumática Estudiante: Calderón Martínez Grace Vanessa Docente: Ing. Lenin Valencia 1. Introducción: La hidráulica es la ciencia que forma parte la física y comprende la transmisión y regulación de fuerzas y movimientos por medio de los líquidos. Cuando se escuche la palabra “hidráulica” hay que remarcar el concepto de que es la transformación de la energía, ya sea de mecánica o eléctrica en hidráulica para obtener un beneficio en términos de energía mecánica al finalizar el proceso. (cursos.aiu.edu, s.f.) 2. Objetivos:   

Identificar las partes de un sistema hidráulico. Comprender el funcionamiento de los diferentes elementos hidráulicos de un sistema así como también la importancia de la unidad generadora de flujo o unidad de abastecimiento. Determinar el caudal de una bomba a partir de su volumen y revoluciones.

3. Marco teórico: 3.1. Sistema Hidráulico Un sistema hidráulico está formado de varios componentes que transmiten energía mediante un fluido (aceite hidráulico). Se deben tener en cuenta algunas magnitudes físicas dentro de un sistema hidráulico, entre las más importantes tenemos:       

Fuerza = Es la causa que produce un cambio de dirección velocidad Presión = Es la fuerza ejercida en un área determinada Trabajo = Es la fuerza necesaria para desplazar un elemento en una distancia determinada Flujo = Es el movimiento del liquido Caudal = Es volumen desplazado en una unidad de tiempo Área = Es la superficie largo X ancho Volumen = Una área por una altura

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3.1.1. Elementos de un sistema hidráulico 3.1.1.1.

Unidad generadora de flujo (U.G.F) o unidad de abastecimiento

Es aquella que abarca todos los componentes hidráulicos, transforma la energía mecánica de un motor en hidráulica. El componente principal de la unidad de abastecimiento es la bomba. Entre los demás elementos tenemos el tanque, cañerías, válvulas de retorno, filtros, motor eléctrico, manómetro y un nivel.

Unidad de abastecimiento

1. Nivel de aceite 3

2. Válvula de retorno 3. Manómetro

1

4 5 2

4. Bomba Hidráulica 5. Motor Eléctrico

6

6. Filtro 7. Tanque de aceite

7

1. Simbología Unidad de Abastecimiento. Fuente: Valencia L. (2008). Hidráulica. (sin edición)

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Bomba hidráulica

Es un dispositivo que toma energía de una fuente (por ejemplo, un motor, un motor eléctrico, etc.) y la convierte a una forma de energía hidráulica. La bomba toma aceite de un depósito de almacenamiento (por ejemplo, un tanque) y lo envía como un flujo al sistema hidráulico. Bombas Hidráulicas

Hidrodinámicas

Hidroestáticas

De desplazamiento positivo. Presiones altas

De desplazmaiento no positivo

Engranajes (presiones desde 2MPa a 10-12MPa)

Presiones pequeñas

Engranajes internos

Engranajes externos

Paletas (15 25MPa)

Lobulos

Pistones (de 25MPa en adelante)

Desbalanceadas

Balanceadas

2. Bomba de Engranajes / Bomba de Paletas / Bomba de Pistones

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Válvulas

Son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por una bomba hidráulica. Una válvula es un dispositivo mecánico que consiste de un cuerpo y una pieza móvil, que conecta y desconecta conductos dentro del cuerpo.

Válvulas

De Vias (Direccionales)

Reguladoras de Presión

Limitadoras de Presión

Reguladoras de Caudal

Controlan la direccion del flujo del fluido, la direccion de los movimientos y el posicionamiento de los elementso de trabajo

Influyen en la presion de todo un sistema hidraulico o en una parte de él.

Se utilizan, sobre todo, como válvulas de seguridad. No admiten que la presión en el sistema sobrepase el valor al que se programan.

Permiten controlar la velocidad de avance o retroceso de un cilindro. Cada reguladora de caudal sólo regula la velocidad en un sentido.

3. Simbología de válvulas hidráulicas. Fuente: Valencia L. (2008). Hidráulica. (sin edición)

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4. Simbología formas de accionamiento para válvulas. Por fuerza muscular / Mecánico. Fuente: Valencia L. (2008). Hidráulica. (sin edición)

3.1.1.4. Actuadores (cilindros) En cualquier aplicación la energía hidráulica disponible deberá transformarse en energía mecánica para realizar un trabajo. Los cilindros hidráulicos son los encargados de transformar la energía hidráulica en mecánica.

5. Simbología Actuadores hidráulicos (cilindros). Fuente: Valencia L. (2008). Hidráulica. (sin edición)

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3.1.1.5. Cañerías Los conductos son los encargados de transportar los líquidos de un lugar a otro, pueden ser rígidos como cañerías y flexibles como las mangueras; estas últimas tienen diferentes materiales dependiendo del tipo de líquido y presiones que deben soportar.

3.1.1.6. Depósito o tanque de aceite La principal función del tanque hidráulico es almacenar aceite, aunque no es la única. El tanque también debe eliminar el calor y separar el aire del aceite. Los tanques deben tener resistencia y capacidad adecuadas, y no deben dejar entrar la suciedad externa. Los tanques hidráulicos generalmente son herméticos.

3.1.1.7. Filtro Es sumamente importante proteger los componentes del costoso sistema hidráulico contra el desgaste prematuro. Una mejor protección significa una vida útil más prolongada de los componentes, lo cual significa menos tiempo de paro. En un sistema hidráulico típico, el filudo hidráulico y los filtros trabajan juntos para proteger mejor a estos componentes.

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3.1.1.8. Fluido hidráulico El líquido utilizado en un sistema hidráulico tiene que cumplir ciertas funciones: transmitir la presión, lubricar las partes móviles de los equipos, disipar el calor producto de la transformación de energía, amortiguar vibraciones causadas por picos de presión, proteger ante la corrosión, eliminar partículas abrasivas. (catarina.udlap.mx, s.f.) 3.1.2. Tipos de sistemas hidráulicos 3.1.2.1. Cerrado en reposo En este sistema la bomba hidráulica genera constantemente caudal, aun cuando el circuito permanece en reposo.

3.1.2.2. Cerrado activo La bomba trabaja si el sistema está activo, es decir cuando se quiere transmitir energía.

4. Práctica: 4.1. Materiales  Unidad de abastecimiento, del taller de hidráulica y neumática  Diferentes tipos de válvulas  Cañerías  Actuador Página 7 de 14

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Diferentes tipos de bombas hidráulicas Aceite hidráulico Jeringuillas Juego de llaves

4.2. Procedimiento 4.2.1. Pequeño sistema hidráulico en banco de pruebas y reconocimiento de diferentes tipos de válvulas

Cañerías Motor eléctrico

Tanque de aceite

Manómetro

Placa técnica de la UGF

Nivel

Unidad de abastecimiento o unidad generadora de flujo Actuador simple efecto Líneas de presión (P)

Válvula 3/2 NC

Líneas de tanque (T)

Conexiones para salida a válvula y actuador

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

Ficha técnica de la unidad de abastecimiento o Motor: 1720 RPM – 1,5 KW o Tanque: 30 L o Presión máxima: 150 bar o Caudal: 4 L/min o Bomba: bomba de engranajes externos o Presión de operación: Pmax 60 bar



Simbología sistema hidráulico

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Diferentes tipos de válvulas

Válvula limitadora de presión

Válvula reguladora de caudal

Válvula direccional (vías)

Válvula reguladora de presión (reductora de presión)

4.2.2. Despiece de dos tipos de bombas hidráulicas Observaciones: o o o o o o o

Bomba GM4 Bomba de uso automotriz Bomba de engranajes para lubricación Bomba de desplazamiento no positivo En un giro completo trabajan todos los dientes Tiene dos ruedas dentadas Genera pequeñas presiones

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700-1000 revoluciones

Engranajes internos

Observaciones: o o o o o o o o o o

Bomba marca Vickers (Brasil) Bomba de paletas Tiene una placa intermedia alargada para formar la cámara de ingreso y salida de fluido Las paletas se desplazan por fuerza centrifuga La paletas rozan con la leva de la placa intermedio Las paletas son menos duras que la leva La superficie de la paleta que toca con la leva se puede rectificar Paletas de acero especial con cromo y níquel El volumen se determina en la zona de carga 1700-1800 revoluciones

Paletas en la placa intermedia

Placa intermedia pequeñas levas

Zona de descarga de la bomba

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4.2.3. Calculo de caudal por medio de volumen y revoluciones (ralentí y máxima) 4.2.3.1. Datos de la bomba o o o o o o o

Bomba de uso automotriz: bomba de aceite Vehículo: Fiat 125 Mirafiori Datos técnicos del vehículo: 4 cilindros en línea, cilindrada total 1608 cm3 Lubricación del vehículo: forzada, posee válvula limitadora de presión Depuración del aceite: mediante filtro de cartucho de flujo total Presión normal de lubricación de la bomba: 4,5 – 6 kg/cm2 Cuadro de tipos de aceite que se deben usar en el vehículo:

TEMPERATURA Mínima: inferior a -15°C Mínima: 0° a -15°C Mínima: superior a 0°C Media: superior a 30°C

ACEITE MONOGRADO SAE 10 W SAE 20W SAE 30 SAE 40

ACEITE MULTIGRADO 10 W 30 20 W 40 20 W 40

4.2.3.2. Calculo de caudal Datos: o o o

Ralentí: 800 rev/min Máxima: 1599 rev/min Numero de cámaras en cada engranaje para transporte de fluido: 5 (10 en dos engranajes)

Procedimiento: o o o o o

Desarmar la bomba Identificar el número cámaras donde se aloja el fluido hidráulico durante el trabajo Llenar una jeringa de 5mL con fluido hidráulico Colocar el fluido hidráulico en una cámara Restar el fluido colocado en la cámara con el restante de la jeringa para obtener el volumen de dicha cámara

Cámaras de transporte de fluido

Placa intermedia de la bomba

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Cálculos: 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑢𝑛𝑎 𝑐𝑎𝑚𝑎𝑟𝑎 = 3,6 𝑚𝐿 = 3,6 𝑥10−3 𝐿 𝑉 𝑒𝑛 1 𝑟𝑒𝑣 = 3,6 𝑥10−3 𝐿 𝑉 𝑒𝑛 1 𝑟𝑒𝑣 = 3,6 𝑥10−3 𝐿 𝑥 10 𝑽 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟔

𝑳 𝒓𝒆𝒗

Para ralentí (800): 𝑄 = 0,036

𝐿 𝑟𝑒𝑣 𝑥 800 𝑟𝑒𝑣 𝑚𝑖𝑛

𝑸 = 𝟐𝟖, 𝟖

𝑳 𝒎𝒊𝒏

Para máxima (1500): 𝑄 = 0,036

𝐿 𝑟𝑒𝑣 𝑥 1500 𝑟𝑒𝑣 𝑚𝑖𝑛

𝑸 = 𝟓𝟒

𝑳 𝒎𝒊𝒏

5. Conclusiones   

Se observó el funcionamiento de un sistema hidráulico, así como también de sus partes. A su vez se determinó el papel que cumple cada una de las partes dentro del sistema hidráulico. En un sistema hidráulico el trabajo se produce en el actuador; el control de fluido y la generación de presión es producido por las válvulas Si el caudal aumenta la presión también lo hará, es decir ambas magnitudes son directamente proporcionales

6. Recomendaciones:   

Se debe hacer uso de un fluido hidráulico que cumpla con las condiciones óptimas para que el trabajo sea lo más eficiente posible Realizar un esquema grafico del sistema hidráulico para que resulte más fácil el montaje en el banco de pruebas Para una bomba de engranajes, el volumen puede determinarse en una de sus cámaras y luego se lo multiplica por el número de las mismas Página 13 de 14

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Bibliografía catarina.udlap.mx. (s.f.). Capitulo 5 Sistema Hidraulico . Obtenido de http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lmt/maza_c_ac/capitulo5.pdf Corrales, A. (s.f.). SISTEMA HIDRAULICO . cursos.aiu.edu. (s.f.). Obtenido de https://cursos.aiu.edu/sistemas%20hidraulicas%20y%20neumaticos/pdf/tema%201 .pdf S.A, F. (2003). Hidraulica . Obtenido de http://campusvirtual.edu.uy/archivos/mecanicageneral/CURSO%20DE%20HIDRAULICA/HIDRAULICA.pdf

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