22 agosto 2012

Guía básica para diseñar sistemas hidráulicos (6ª PARTE)



Ver 5ª PARTE


Circuitos paralelos:

Donde Q es el caudal (gpm), ∆P es la caída de presión (psig), SG es la gravedad específica del fluido, CD es el coeficiente del orificio y D es el diámetro del orificio (in.)
Circuitos serie:
Circuitos serie/paralelo:
Circuitos paralelo parcial:

Divisores de caudal

Los divisores de caudal son una forma de válvulas de control de caudal. Hay al menos dos tipos de divisores de caudal. Una se llama divisor de caudal de prioridad; la otra es un divisor de caudal proporcional. El tipo de prioridad de control de caudal proporciona caudal a un circuito crítico a expensas de otros circuitos en el sistema. Por ejemplo, muchas máquinas de movimiento de tierra están equipadas con dirección de potencia. Desde un punto de vista de la seguridad, el sistema de dirección es una función muy crítica

Control de presión

Las válvulas de control de presión primarias son válvulas de alivio. Hay válvulas de alivio de acción directa y válvulas de alivio accionada por piloto. Adicionalmente, las válvulas de reducción de presión y contrapeso de las válvulas cae bajo la categoría de control de presión.

Válvulas de alivio de presión

Hay dos tipos principales de válvulas de presión. Una es descrita como válvula de acción directa y la otra es operada por un piloto. Durante la operación, el caudal entra desde el fondo de la válvula. Cuando la presión de entrada alcanza el valor tal que la presión por el área expuesta de la bola es mayor que la posición del resorte, la válvula comenzará a dejar pasar el fluido hidráulico.

Válvulas reductoras de presión

Las válvulas reductoras de presión se usan para suministrar fluido a los ramales de un circuito a una presión inferior a la del sistema de presión. El principal propósito es bajar la presión a los requerimientos del circuito ramal restringiendo el caudal cuando el ramal alcanza algún nivel preseleccionado.

Válvulas de contrapeso

El uso normal de válvulas de contrapeso es mantener una contrapresión en un cilindro montado verticalmente para mantener cargas verticales tales como las encontradas en las prensas hidráulicas.

Válvulas de control

Las válvulas de control se usan normalmente para controlar la dirección del caudal del fluido. Sin embargo, su operación es similar a la de una válvula de alivio operada directamente. La válvula queda cerrada contra el caudal hasta que la presión a su entrada crea una fuerza suficiente para superar la fuerza del resorte.

Válvulas de control direccionales

En los sistemas hidráulicos, hay muchos actuadores rotatorios o lineales presentes. Estos actuadores normalmente tienen dos puertos. Si el aceite es bombeado en uno de los puertos mientras que el otro se conecta al tanque, el actuador se moverá en una dirección. Para invertir su dirección de movimiento, las conexiones de bombas y tanques deben ser invertidos.
Una válvula de dos posiciones puede ser cambiada completamente a la izquierda o la derecha. Un uso común para tales válvulas sería en la aplicación de un cilindro que sólo requiere que el cilindro se extienda o retraiga. Otra aplicación sería en motores hidráulicos que sólo funcionan en direcciones directas o inversas.
Una válvula de 3 posiciones son similares en operación en una válvula de 2 posiciones excepto que pueden pararse en una posición neutra o tercera entre puertos A y B.

Actuadores rotatorios y lineales

Los motores rotatorios y cilindros lineales se usan para convertir la energía en el circuito hidráulico ya sea en par rotatorio y velocidad o fuerza y velocidad lineales. Los actuadores o motores rotatorios pueden ser diseños de  engranajes, paletas o pistón y operarán de forma muy similar a una bomba excepto que el caudal y presión son entradas, y par y rotación son salidas. Estos normalmente se refieren como actuadores de rotación continua. Otro tipo de actuador rotatorio es el diseño de rotación limitada y a veces se llama cilindro rotatorio. En este diseño, se limita el eje de salida, usualmente a menso de 360 º en rotación. El actuador más prevalente encontrado en sistemas hidráulicos es el actuador o cilindro lineal.
Los cilindros pueden ser de simple acción o doble acción.  Los cilindros hidráulicos normalmente se construyen normalmente con un barril, ensamblaje de pistón, vara de pistón, tapas finales, puerto y sello. El extremo opuesto de la barra se fija a la carga. El bore del cilindro, extremo final, puertos y sellos mantienen una cámara ajustada de fluido en la que la energía del fluido se conecta. Si la barra se extiende o retrae en un cilindro de doble acción depende del puerto al que el fluido se dirige. En un cilindro de acción simple, hay sólo un puerto que cuando se presuriza adecuadamente extenderá la barra. El cilindro de acción simple depende de fuerzas externas tales como peso y gravedad para retraer la barra.
Los cilindros hidráulicos normalmente se dimensionan para acomodarse a los requerimientos de carga. Por ejemplo, si los requerimientos de carga son tales que el cilindro debe mover una carga de 20.000 lbs a una velocidad de 20 ft/min en la dirección de extensión, esta información determinará el tamaño del cilindro, la presión del fluido necesaria, y el caudal de entrada.

Acumuladores

El propósito de un acumulador en un sistema hidráulico es almacenar o proporcionar fluido a una presión para minimizar los golpes de presión de corta duración o alcanzar una demanda de alto caudal de corta duración. La mayoría de los acumuladores usados en los sistemas hidráulicos son de tipo resorte cargado o gas cargado. El acumulador de resorte cargado simplemente usa la fuerza del resorte para cargar un pistón. Cuando la presión del fluido se incrementa a un punto por encima de la fuerza de precarga del resorte, el fluido entrará al acumulador para almacenarse hasta que la presión se reduce. El acumulador de gas cargado puede ser de tipo pistón o de tipo cámara de aire. En estos acumuladores, un gas inerte tal como nitrógeno seco se usa como medio de precarga. En operación, este tipo de acumulador contiene fluido hidráulico relativamente incomprensible y el gas más fácilmente comprensible. Cuando la presión hidráulica excede la presión de precarga ejercida por el gas, el gas se comprimirá, permitiendo a los fluidos hidráulicos entrar en el acumulador.
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