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CENTRO DE AUTOMATIZACION
INDUSTRIAL
CURSO DE HIDRAULICA PARA
LA FORMACION PROFESIONAL
MANUAL DE ESTUDIO
CONVENIO SENA • F ESTO
Hidráulica
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1 CURSO DE HIDRAULICA
PARA
LA FORMACION PROFESIONAL
Manual de estudio
Un manual de
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Primera edición
© Copyright by FESTO DIDACT/C D-7300Ess/ingen1978
ReseNados todos los derechos de traducción y reproducción
Impreso en la República Federal de Alemania
Colaborador: Rolf Ganger
ISBN 3 -8127-2107-4
SENA
Texto escrito a máquina
Esta obra está bajo una
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Licencia Creative Commons
Atribución-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.
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https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
Introducción (BBF)
El presente libro forma parte de la amplia
documentación publicada para la enseñan-
za, por el Instituto Federal de Investigación
de la Formación Profesional (Bundesinsti -
tut für Berufsbildungsforschung), dentro
del Instituto Federal de Formación Profe-
sional (Bundesinstitut für Berufsbildung)
(BBF en el BIBB) de la República Federal
de Alemania.
Uno de los principales objetivos de dicho
instituto, es el de fomentar y desarrollar
nuevas técnicas para la formación. Dentro
de este marco se perfeccionan, tanto en
contenido como en método, los medios
de enseñanza acreditados durante muchos
años de utilización y se crean y publican
nuevos métodos de formación. Con nume-
rosos modelos de ensayo se desarrollan y
comprueban continuamente nuevos siste-
mas con múltiples medios. Los sistemas
así creados, permiten obtener óptimos re-
sultados en la formación. Esto permite em-
plear diferentes métodos de enseñanza,
cada uno de ellos con los simuladores
adecuados (hardware). Esto permite una
amplia visión de cada tecnología, tanto en
la teoría como en la práctica.
La administración autónoma del BIBB, se
compone de representantes de los minis-
terios del Bund y de los Lander, asi como
de los trabajadores y de los patronos. De
esta forma se salvaguardan los intereses
de todos y se crean las condiciones labo-
rales óptimas para la investigación, el desa-
rrollo y la realización.
FESTO DIDACTIC, adquirió los derechos de
licencia para las ediciones en idiomas ex-
tranjeros y para la distribución del material
fuera de la República Federal de Alemania.
Con esta medida se pretende colaborar en
la formación profesional, eri todos aquellos
lugares en los que todavía no han podido
reunirse en forma tan amplia y experimen-
tada las experiencias adquiridas en un siglo
de formación profesional sistematizada.
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19
Indice
Lista de elementos
1. Fundamentos físicos de la hidráulica
1.1 Oleohidráulica - Introducción
1.2 Magnitudes físicas y unidades de la hidráulica
1.3 Leyes fundamentales físicas de la hidráulica
2. Bomba de engranajes, manómetro, símbolos en el esquema de circuito
2.1 Fluido a presión, depósito, filtro
2.2 Grupo de accionamiento, símbolo y esquema de circuito
2.3 Bomba de engranajes
2.4 Manómetro
2.5 Estructura del circuito, formación de la presión, característica de la bomba
3. Válvula !imitadora de presión, de accionamiento directo
4.
4.1
4.2
4.3
4.4
5.
6.
7.
8 .
9.
1 O.
10.1
10.2
10.3
Válvulas distribuidoras
Válvula distribuidora 2/2
Válvula distribuidora 3/2
Válvula distribuidora 4/2
Válvula distribuidora 5/2
Válvula antirretorno
Cilindro de simple efecto
Cilindro de doble efecto
Diagrama desplazamiento/fase
Válvula antirretorno, desbloqueable hidráulicamente
Válvulas de caudal
Válvula de estrangulación
Válvula de estrangulación , regulable
Válvula de orificio regulable
11 . Regulador de caudal , de dos vías
11.1 Tipo de construcción A
11 .2 Tipo de construcción B
12. Válvula de estrangulación y antirretorno, regulable
13. Resistencias al paso de fluidos
14. Válvula distribuidora 4/3
15. Tarea de situación: avance del émbolo sin sacudidas
16. Regulación del caudal de entrada y de salida
16.1 Regulación del caudal de entrada
16.2 Regulación del caudal de salida
17. Circuito diferencial (circuito de circunvalación)
pagina
7
9
9
10
12
18
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62
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66
69
71
72
72
74
5
18. Regulador de presión (válvula reductora de presión)
18.1 Regulador de presión, de dos vías (regulador sin orificio de escape)
18.2 Regulador de presión, de tres vías (regulador con orificio de escape)
19.
20.
21.
22.
22.1
22.2
22.3
23.
23.1
23.2
6
Válvula !imitadora de presión, con mando indirecto (servopilotada)
Válvula de secuencia - mando en función de la presión
Circuito de avance rápido
Motor hidráulico
Modelo de principio
Motor de émbolos axiales con disco inclinado
Desarrollo del esquema de circuito
Acumulador (acumulador de vejiga)
Llenado de la vejiga del acumulador
Esquema de circuito y establecimiento del circuito
Indice alfabético
página
77
78
79
81
84
87
89
91
92
93
95
97
99
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g
Lista de elementos
Además de los elementos hidráulicos abajo
indicados, se necesitan los sigu ientes
medios:
Cronómetro
Tuberías rígidas para el ejercicio
«Resistencias al paso de fluidos»
Cable, brazo y pesas
Botella de nitrógeno
Pincel, lej ía jabonosa
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.3
Elementos i=
1 grupo de accionamiento
2 válvulas !imitadoras de presión, de acciónamiento directo
3 manómetros
3 valvulas de cierre
1 depósito de medición con válvula de cierre
1 válvula distribuidora 2/2, cerrada en posición de reposo
1 válvula distribuidora 2/2 con accionamiento por rodillo
1 válvula distribuidora 3/2, cerrada en posición de reposo
1 válvula distribuidora 4/2 ó 5/2
1 válvula distribuidora 4/3 con enclavamiento
3 válvulas antirretorno
1 válvula antirretorno, desbloqueab.le hidráulicamente
1 válvula antirretorno, con muelle 150-300 kPa
1 cilindro de simple efecto (o abierto, de doble efecto)
2 cilindros de doble efecto
1 cilindro diferencial 2 : 1
1 válvula de estrangulación , regulable
2 ó 1* válvula de estrangulación y antirretorno, regulable
1 regulador de caudal, de dos vías
1 regulador de presión con abertura de salida
1 motor de pistón axial
1 válvula !imitadora de presión, de accionamiento indirecto (servopil.)
2 válvulas de secuencia
1 acumulador hidráulico (acumulador de vejiga)
1 dispositivo para llenar el acumulador
1 válvula de seguridad para el acumulador
• en el esquema simplificado del circuito del motor hidraulico
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1. Fundamentos físicos de la
hidráulica
1.1 Oleohidráulica - Introducción
Generalidades sobre la hidráulica
A la pregunta: «lOué es la hidráulica?» puede
responderse, desde el punto de vista técnico
industrial, del modo sigu iente:
Se entiende por hidráulica la transmisión y el
control de fuerzas y movimientos mediante
líquidos.
Las instalaciones y elementos hidráulicos
están muy divulgados en la técnica. Se em -
plean , por ejemp lo,
•en la construcción de máquinas -
herramientas
•en la construcción de prensas
•en la construcción de instalaciones
•en la construcción de automóviles
•en la construcción de aviones y
•en la construcción de barcos.
Las ventajas de la hidráulica residen en el
hecho de que con pequeños elementos, fácil-
mente pilotables y regulables , pueden pro -
ducirse y transmitirse fuerzas y potencias
grandes.
La puesta en marcha de un objeto parado con
carga máxima es posible con cilindros hidráu-
licos y con un motor hidráulico. Disponiendo
los correspondientes elementos de mando se
puede invertir rápidamente la dirección del
movimiento. Los elementos hidráulicos son
autolubricantes y, por tanto, su duración es
larga.
No obstante, también tienen desventajas. En
muchos casos se encuentran en el medio de
transmisión, en el mismo líquido a presión.
• En las altas presiones del líquido hidráulico
hay peligros inherentes. Por esta razón, hay
que prestar atención a que todas las cone-
xiones estén firmemente apretadas y estan -
cas.
e El rozamiento y las fugas de aceite reducen
el rendimiento.
Combinándola con la electrotecnia, la mecá-
nica y la neumática se pueden resolver de
forma excelente problemas técnicos de fabri -
cación.
Condiciones que la hidráulica impone a la per-
sona que la aplica:
• Conocimientos de los fundamentos físicos
de la hidrostática y de la hidrodinámica
• Conocimientos de las unidades y magni -
tudes físicas de la hidráulica
• Conocimientos de los elementos hidráulicos
y de su actuación conjunta en sistemas
hidráulicos, que pueden telegobernarse.
Conversión de la energía en instalaciones hidráulicas
Energía
eléctrica
[ Motor eléctr. ~
Energía
hidráulica
Bomba hidr. ~-~
Elementos
hidráulicos de
mando y regulac.
--
Energía
~
Energía
hidráulica mecánica
Motor hidr. ~ Herramienta 1
9
1.2 Magnitudes físicas y unidades
de la hidráulica
Para comprender mejor la hidráulica, deben
mencionarse las magnitudes físicas que se
presentan.
Vd. se preguntará ahora seguramente: «lQué
es en realidad una magnitud física?». En la
técnica, por magnitudes físicas se entienden
propiedades de cuerpos, así como procesos
o estados que se pueden medir. Así, son magni-
tudes físicas la velocidad, la presión, el tiempo
y la temperatura. Por ejemplo, los colores no
son magnitudes físicas.
Existen diferentes unidades para cada una de
las magnitudes; por ejemplo, para la fuerza
tenemos el kilopondio y también el newton y
otras.
A fin de conseguir conceptos claros y unívocos,
los servicios técnicos y científicos de la ma-
yoría de los países están a punto de acordar la
unificación de sus unidades conforme al
«Sistema internacional de unidades» (abrevia-
do SI). El sistema internacional de unidades
parte sólamente de 7 unidades básicas.
Para la descripción de la hidráulica son nece-
sarias las siguientes magnitudes y sus unidades:
- Longitud en metros (m)
- Masa en kilogramos (kg)
• - Tiempo en segundos (s)
- Temperatura en kelvin (K) o grados
Celsius (ºC)
De ellas pueden derivarse las demás mag-
nitudes físicas importantes para la hidráulica,
como son, fuerza, superficie, volumen, caudal,
presión y velocidad.
En el sistema internacional de unidades se ha
establecido el kilogramo como unidad de masa.
Pero, lqué significa masa? En sentido general
se designa a la masa como peso. Un cubo de
acero de 1 kg de peso tiene una masa de 1 kg.
Característica de la masa es su independencia
de la aceleración de la gravedad. Por ejemplo,
una masa de 1 kg es también un kg en la luna.
Al fijar la unidad de la masa y combinarla con
la aceleración de la gravedad se determina la
unidad de fuerza. El inglés Newton (1643- 1727)
descubrió la siguiente relación natural:
Fuerza = Masa · aceleración
F = m ·a
l1 v 'l._ L .
10
Representada como ecuación de unidades:
m
Fuerza = kg 2 s
Como unidad de fuerza, tenemos pues la uni-
kg · m
dad derivada, 2 , llamada en forma abre-s
viada newton (símbolo N).
kg · m
1N = 1---
s2
La unidad de fuerza newton puede demostrarse
de la siguiente manera: Tomemos una pesa y
colguémosla de un hilo. La pesa tira del hilo
con una fuerza de 1 newton . . lPor qué ocurre
esto?
Explicación:
Fuerza = Masa · aceleración
Para la aceleración hay que aplicar la acelera-
m
ción de la gravedad (g = 9,81 2). puesto que
s
si soltásemos la pesa, se caería al suelo debido
a esta aceleración .
En este caso se trata de una fuerza producida
por el peso.
Esta tiene dos características:
1) Su línea de acción es siempre vertical
2) Su causa es el campo de gravitación terrestre.
Fuerza = Masa· aceleración de gravedad
La masa se elige de 0,102 kg (102 g).
. . m
Fuerza producida por el peso = 0,102 kg · 9,812
s
m
Fuerza producida por el peso = 1 kg · -
2 s
Fuerza producida por el peso = 1 N
Este ejemplo muestra también que sólo en nues-
tro planeta una pesa de 102 g origina una fuerza
de 1 N, pues hemos tenido que aplicar la ace-
leración ·de la gravedad terrestre. En la luna,
la misma pesa sólo produciría una fuerza de
0,166 N, porque la gravedad de la luna en
m
- 2 sólo es 1/6 de la tierra. s
La presión es la fuerza dividida por la superficie.
F
p= -
A
N
en-
m2
La unidad SI derivada para la presión es por
N .
tanto-, llamada pascal (s1mbolo Pa).
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La presión de 1 Pa es muy pequeña. Tanto, que
no se aprecia sobre la piel. La ejerce aproxi-
madamente una hoja arrancada de este libro
sobre el objeto en que se deposita. Un metro
cuadrado de este papel pesa 100 g y ejerce
una fuerza de 1 N por metro cuadrado, o sea,
la presión de 1 Pa. Una reducción del papel
no influye sobre la presión, puesto que· la
superficie sometida a ella es proporcional-
mente menor.
Como el pascal es una presión pequeñísima,
se suele emplear el múltiplo mil (103) del pascal,
el kilopascal (símbolo kPa) o el múltiplo cien
del kilopascal, el bar (sírnbo lo bar).
N
1 bar = 105 Pa = 100 kPa (= 10 --
2
)
cm
1 Pa = 10-5 bar
Los datos de presión se entienden siempre
relacionados con una presión de referencia,
que en general es la presión atmosférica. Esta
depende de los fenómenos climatológ icos y
varía.
La presión referida a la atmosférica tiene el
símbolo Pe· El índice e es abreviatura de la
palabra latina excedens, que sign ifica exce-
dente. Una pres ión de Pe = 200 kPa (2 bar) es,
pues, una presión de 200 kPa (2 bar) mayor
que la atmosférica. Pe = - 50 kPa (- 0,5 bar) es
una presión 50 kPa (0,5 bar) menor que la
atmosférica. Los valores negativos de Pe no
pueden ser mayores de - 100 (- 1) {p . ej ., no
pueden ser de - 200 kPa (2 bar), pues no existe
una presióninferior al vacío absoluto. El vacío
absoluto es el punto cero de la presión atmos-
férica, y la presión del aire medida en cada
caso es la presión absoluta, teniendo el sím -
bolo Pabs·
En las leyes de la física se utiliza con frecuencia
la presión absoluta. Las presiones indicadas
en Pabs no dependen .en absoluto de la presión
atmosférica.
En la hidráulica y también en la neumática, los
datos de presión se refieren a la presión atmos-
férica. Se emplea, pues, el símbolo Pe· siendo
Pe = O el nivel de la pres ión atmosférica del
lugar en que se efectúa la medición.
Cuando la presión se indique en kPa (bar),
, N
habra que convert irla a --
2
.
cm
Ejemplo:
Sobre una superficie de 1 cm2 actúa una pre-
sión de 5000 kPa (50 bar). ¿Qué magnitud
tiene la fuerza que actúa sobre ella?
F
p
A
F = A· p
F = 1 cm2 • 5000 kPa
N
F = 1 cm2 · 500 --
cm2
F = 500 N"
Ejemplo:
5000 kPa = 500
N
cm2
En una tronzadora se necesita una fuerza de
100 kN. El ci lindro hidráulico correspondiente
tiene una superficie de 200 cm2 . ¿Qué magni-
tud mínima debe tener la presión en el cilindro,
para que el émbo lo alcance esta fuerza?
F
p = -
A
100 000 Í'J
p =
200 cm2
N
p = 500--2
cm
p = 5000 kPa (50 bar)
100 kN = 100000 N
11
1.3 Leyes fundamentales físicas
de la hidráulica
Hidrostática (líquidos en estado de reposo)
En ambos recipientes (fi g. G)), la presión (fu erza
dividida por superfi c ie) que el líquido ejerce
con su peso sobre el fondo de los depósitos
es igual. La presión hidrostática depende
úni camente de la altura DJ de la co lumna de
líquido y no de la forma del recipiente.
Ensayo 1:
Tres recipientes de diversa forma, pero con
la misma superfic ie básica, se sujetan suce -
sivamente en un trípode y llenan de agua (fig.
CfJ) . La placa de fondo W se empuja con una
pesa contra el fondo del rec ipiente. En cada
recipiente se marca y se mide la altura del
líquido [j] alcanzada en e'I momento en que se
separa el fondo.
Resu ltado: En los tres recipientes, la co lumna
de líqu id o tiene la misma altura.
Si sobre un líquido se ejerce una fuerza - por
ejemplo, a través de la superficie A del émbolo - ,
dicha fuerza se transmite uniformemente por
el líquido. Produce en las paredes y en el fondo
del recipiente una presión que en todas partes
tiene la misma magnitud si no se cons idera
la pres ión producida por el peso del líquido
(fig. @).
Ensayo 2:
Se empuja el émbo lo de una jerin ga esfé ri ca
introduciéndolo en el c ilind ro .
Resultado: La pres ión del émbo lo se transm ite
al líquido, y el agua sale eyectada por todos
los orificios de la bola esférica. La presión del
líquido se extiende hacia todos los la'dos (fig. ©)
La presión reinante en el recipiente de la figura
® se calcu la dividiendo la fuerza F por la super-
fic ie A del émbo lo.
F
Pe = A
Ejemplo:
Fuerza F = 1000 N
Superficie A del émbo lo = 10 cm 2
12
1000 N
Pe =---
10 cm2
N N
Pe = 100--
2 cm
10 --
2
= 100 kPa
cm
(1 bar)
Pe = 1000 kPa (1 O bar)
®
®
~ ---------- ----------1 --- - ------ ------ ------ ---
A
A
~ - t=--=:-t--=-=-t--=--t-=-Z: - -- -- - - --- -- - -- - ---- -- -- -- -- ---
- Pe ____:: --.- ------:-:-/ - -:- -=-=-- l === 1 =-=:1-=-"...-., __ - - , __ ,_ ' __ ,
-- - -- -- -
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Cf)
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iQ)
En el siguiente ejemplo, la fuerza F no ha de
variar, pero la superficie del émbolo ha de ser
la mitad de la del primer ejemplo.
Ejemplo:
Fuerza F = 1000 N
Superficie A del émbolo = 5 cm2
1000 N
Pe = 5 cm2
N N
Pe= 200 --
2 cm
10 --2 = 100 kPa cm
(1 bar)
Pe = 2000 kPa (20 bar)
Conclus ión: Con la misma fuerza aplicada
sobre la mitad de la superficie del émbolo, la
presión sube al doble. Por consiguiente, con
una misma fuerza se puede elevar la presión,
disminuyendo la superficie del émbolo.
Transmisión hidráulica de fuerza
0 Si se configura de forma móvil la superficie A1
~ del émbolo del recipiente dibujado en la figura
~ ®, se pueden transmitir fuerzas. La presión del
o recipi ente se transmite también a la superficie
2 A 2 del émbolo mayor y produce alli una fuerza
¡fj mayor.
l.L
@ Relación de la transmisión de fue za de F1 a F2:
Como la presión en el recipiente es igual en
todas las partes, tenemos:
F1 F2
I · A1
A1 A2
F1 -~ F2 · A1
1: F2
~ A2
F1 A1
F2 A2
El comportamiento de las fuerzas es igual que
el de las superficies de los émbolos. Si la super-
ficia A2 es cuatro veces mayor que la A1 (este
es el caso, si el émbolo tiene el doble de diá-
metro), también se cuatrip lica la fuerza.
Este es el principio de la prensa hidráulica
(fig. ®).Disponiendo de una presión, se puede
obtener una fuerza mayor aumentando el
tamaño de la superficie del émbolo de trabajo.
ITJ Embolo de trabajo
W Pieza
[]] Válvula de cierre
[TI Depósito
W Válvula antirretorno
[]] Embolo de apriete
® r
"- t-=-=-t---t-==--, =-=-- t--~--~ --"-. - - - - - - - - - / --- -- ----- -- -- ---- ---------- ---
®
"""""' ----1E) !
(o~
13
Cálculo de la presión en una prensa hidráulica:
1
Se dan:
F1 = 60N
A1 =; 2 cm 2
Se busca:
Pe en kPa (bar)
Solución:
F1
Pe = Ai
60 N
Pe = 2 cm2
Pe = 300 kPa (3 bar)
Cálculo de la fuerza en el émbolo de trabajo
OJ 1(fig. 0):
Se dan:
F1 = 60 N
A1 = 2 cm 2
A2 = 200 cm 2
Se busca:
F2 en N
Solución:
F1 A1
F2 A2
F, · A2
F2 = ---
A1
60 N · 200 cm2
2 cm 2
F2 = 6000 N
Otros análisis demostrarían que tampoco en la
prensa hidráulica se pueden obtener fuerzas
de la nada. Las distancias que tienen que reco -
rrer los émbolos se comportan en proporción
inversa a las correspondientes superficies. En
la hidráulica vale también la regla de la mecá-
nica: Lo que se gana de fuerza hay que emple-
arlo en el camino.
Transmisor hidráulico de presión
La prensa hidráulica es un transmisor de fuerza.
La inversión de ella es el transmisor de presión .
14
Dos émbolos de diverso tamaño están unidos
por un vástago (fig. ®).
Si se aplica la presión Pe1, por ejemplo, a la
superfi cie de émbolo A1, sobre el émbolo gran-
de actúa una fuerza F1. Esta fuerza se transmite
a través del vástago al émbolo pequeño, reac-
cionando en la superficie del émbolo pequeño
A2. Con ello, la presión Pe2 es mayor que Pe1·
Si se desprecian las pérdidas por fricción,
tenemos:
F, = F2
Pe1 · A1 = Pe2 · A2
Pe1 A2
Pe2 A,
En un transmisor de presión, las presiones se
comportan en proporción inversa a la de las
superficies de los émbolos.
(j)
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® A,
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.D
QJ
Ejemplo:
El émbolo grande de un transmisor de presión
tiene una superficie A1 = 100 cm 2 ; a él se aplica
una presión Pe1 = 600 kPa (6 bar) . ¿Qué magni -
tud tiene Pe2, si A 2 es de 10 cm 2 ?
Pe1 A2
/ · Pe2
Pe2 A1
A2
/· A1 1: A2 Pe1 =~ · Pe2
Pe1 = Pe2
A1 100 cm2
Pe2 = P e1 · - = 600 kPa · ---
A2 10 cm 2
= 6000 kPa (60 bar)
Hidrodinámica (fluidos)
Ley de circulación
Por un tubo de diversas secciones (A1, A 2 , A3 )
circulan en el mismo espacio de tiempo los
mismos volúmenes. Esto significa que la veloci -
dad del líquido tiene que aumentar (fig. ®) .
El caudal V, que fluye por el tubo, resuita de
la cantidad de líquido V en litros _.(1) dividida
por la unidad de tiempo t en minutos (min).
. V
V= -
t
1
en--
min
El volumen es también igual a la superficie A
m.u_ltiplicada por el largo s
V = A· s (fig.@a). Reemplazando V por
este producto, se obtiene para V (fig. @b).
. A· s
V= --
t
El caminos dividido por el tiempo tes la veloci -
dad v. El caudal V es, pues, también la super-
ficie de la sección del tubo multiplicada por la
velocidad del líquido (fig. @c).
V = A. V
Como los caudales V1 y V2 en un tubo de diver-
sas secciones A1 y A 2 tienen que ser iguales,
deben variar correspondientemente las veloci -
dades (fig. @).
V1 V2
v, A1. V1
V2= A2. V2
A1 . V1 = A2 . V2
(ecuación de la continuidad)
®
@
b) A~:.j
t
15
Ejemp1o:
Por un tubo de una sección de 10 cm2 circula
un líquido a una velocidad de 20 cm/s. ¿Qué
velocidad tiene el líquido si la sección dis -
minuye a 2 cm2?
Se dan:
A1 = 10 cm 2
A 2 = 2 cm2
v1 = 20 cm/s
Se busca:
v2 en cm/s
Solución:
A,. V1 A2. V2
A,. V1
V2
A2
10 cm2 · 20 cm
V2
2 cm2 · s
V2 100 cm/s
Energía hidráulica
Un líquido tiene una energía mecánica deter-
minada. Si este líquido se mueve, su energía
total se compone de tres energías parciales:
• La energía estática (por el peso) depende
de la altura de la columna de líquido
• La energía hidrostática (debida a la presión)
depende de la presión Pe
• La energía hidrodinámica (debida al movi-
miento) depende de la velocidad de la masa
del líquido.
En la oleohidráulica se puede desestimar la
energía estática, porque los circuitos oleo-
hidráulicos no presentan generalmente gran-
des alturas de construcción (por ejemplo, más
de 20 m).
La energía hidrodinámica es también pequeña
y puede desestimarse, porque la masa de
aceite movida por los tubos relativamente
estrechos (en general, de menos de 40 mm de
diámetro) es pequeña y su velocidad es de
sólo algunos metros por segundo o incluso
menos. La energía de un líquido oleohidráulico
resulta, pues, realmente de su presión.
Las bombas hidráulicas (p. ej., bombas de
émbolo, bombas de engranaje) trabajan según
el principio hidrostático (principio de desplaza-
miento) . Conservando la corriente de suministro,
16
están en condiciones de vencer obstáculos,
p. ej., de levantar cargas. La presión puede
aumentar entonces en el líquido hidráulico
hasta más de 10000 o de 20000 kPa (100 o
de 200 bar). Por esta razón , se habla también
de accionamientos hidrostáticos.
Rozamiento y circulación
La energía hidráulica no puede transmitirse
sin ninguna pérdida por tuberías. En las paredes
del tubo y en el líquido mismo se produce
rozamiento, que a su vez genera calor. La
energía hidráulica se convierte en energía tér-
mica. Una pérdida de energía hidráulica signi-
fica una pérdida de presión del líquido hidráu-
lico.
En todos los lugares angostos del sistema
hidráulico, el líquido hidráulico pierde presión.
Esta pérdida de presión se debe al rozamiento
del medio que circula. Se denomina 6.p (delta p)
(fig. @).
@
@
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- - ..=:...__ ---::::-'":._~ 3(\---::=e_-=-~ =-: ~
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Esta pérdida de pres ión en los estrechamien-
tos, debido a que la energía se convierte en
energía térmica, se provoca a veces delibera-
damente (por ejemplo, en la válvula reductora
de presión), pero a menudo no se desea que
en los estrechamientos se pierda presión, por
el calentamiento. Todo líquido hidráulico se
calienta, pues, en servicio, por los muchos
estrechamientos que hay en los elementos
hidráulicos.
Si se interrumpe la circulación, el líquido se
para. Estando en estado de reposo, no se
produce ningún rozamiento . Como consecuen -
cia, la presión es la misma delante y detrás
del.punto de estrangulación (fig. @).
Los líquidos se trasladan por el tubo, hasta
determinadas velocidades, de modo laminar
(en capas). La capa interior del líquido es la
más rápida . La exterior teóricamente está
parada pegada a la pared del tubo (fig. @) . S1
aumenta la velocidad de circulación , al alcan-
zar la llamada velocidad crítica, la corriente se
vuelve turbulenta (se arremolina) (fig . @).
Con ello aumentan la resistencia de circulación
y las pérdidas hidráulicas. Por esta razón,
generalmente no se desea que la corriente sea
turbulenta. La velocidad crítica tiene un valor
fijo Depende de la viscosidad del líquido a
presión y del diámetro del tubo. Puede cal-
cularse y no debería sobrepasarse en una
instalación hidráulica.
- =-- ,
I V
l./
17
2. Bomba de engranajes, manómetro,
símbolos en el esquema de circuito
Problema:
Ha de establecerse un sistema hidráulico con-
forme al esquema de circuito siguiente.
Ha de determinarse la forma en que el caudal
V depende de la sobrepresión Pe ·
Esquema del circuito
2
0 -
1-=-r- 7.4
1 ~
1
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Apretar los racores
4. Pedir al profesor que examine el circuito
5. Realizar el ejercicio según la hoja de proto-
colo
6. Desmontar el circuito
7. Evaluar el ejercicio
8. Hacer el examen de conocimientos
Nota
El siguiente ejercicio trata del funcionamiento
de la válvula !imitadora de presión (válvula de
seguridad). La válvula de cierre [I] representa
una resistencia hidráulica ajustable.
18
Material didáctico
OJ Grupo de accionamiento , compuesto de
1.1 Bomba hidráulica (bomba de engranajes)
1.2 Motor eléctrico
1.3 Depósito
1.4 Válvula !imitadora de presión (válvula de
seguridad)
W Manómetro
[I) Depósito de medición con válvula de cierre
[I] Válvula de cierre
[]] Tuberías rígidas con racores
[]] Herramientas para.armar
[IJ Cronómetro
[]] Hoja-de protocolo
W Examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Apretar cuidadosamente todos los racores,
pero sin violencia. No hay que dañar los pasos
de las roscas.
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aée ite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar) . Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión .
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2.1 Líquido a presión, depósito, filtro
El liquido a presión
El líquido a presión tiene que satisfacer diver-
sas tareas en una instalación hidráulica:
e Debe transmitir la energía hidráulica
Se genera : en la bomba hidráulica
Se transforma: en el cilindro o motor hidráu-
lico
e Debe lubricar todas las piezas de una insta-
lación hidráulica (cojinetes, superficies de
deslizamiento, etc.)
e Debe evitar que las piezas interiores móviles
sean atacadas por la corrosión
e Debe evacuar suciedades, abrasión, etc.
e Debe evacuar el calor
El líquido a presión debe satisfacer diversas
exigencias mínimas. Estas ya están fijadas en la
mayoría de los casos .
Depósito
Toda instalación hidráulica tiene un depósito
(fig. (Í)). Este ha de satisfacer diversas tareas:
Depósito de reserva, separador de líquido a
presión y aire, evacuador de calor, portador
de una bomba incorporada o montada encima
[ill y del motor de accionamiento, así como
placa base para diversas pi ezas de mando.
ITl Filtro de aire
[IJ Empalme de retorno
QJ Tapa desmontable
[IJ Tornillo de la abertura de llenado, con varilla
indicadora de nivel y cesta de tamiz
[]] Tubo de aspiración
[]] Tornillo de purga de líquido
ITl Mirilla de control (nivel máximo)
[I] Mirilla de control (nivel mínimo)
[]] Tubo de retorno
[j]] Chapa tranquilizadora
[fil Bomba
Racor de llenado [IJ
Debería tener siempre un tamiz de malla, a fin
Purga de aire ITl
Todo depósito debe disponer de un sistema
suficiente de aireación y desaireación , provisto
de un filtro de aire. Es necesario airearlo y
desairearlo, para que la presión atmosférica
pueda actuar sin ningún impedimento sobre
el nivel del líquido, con el objeto de que la
bomba pueda aspirar y el aceite se mantenga
sin burbujas de aire. Al regresar el aceite tiene
lugar una compensación del nivel y, con ello,
una salida sin presión.
Chapas tranquilizadoras[]]]
Dividen el depósito en una cámara de aspira-
ción y otra de retorno. En ésta última, el líquido
puede tranqu ilizarse y los cuerpos ajenos
pueden depositarse.
Símbolos según ISO 1219
Depósito, ventilado, con una tubería por debajo
del nivel del líquido(fig. 0 )
í81--de cribar sustancias ajenas al rellenar el depó- L:'J
sito.
Tornillo de purga[]]
Debería hallarse en el lugar más bajo del depó-
sito. En caso de sustituir el líquido, limpiar el
depósito y el filtro.
Verificación del nivel del líquido ITl y [I]
El nivel del líquido se verifica continuamente
por medio de la varilla indicadora o por la
mirilla de control. Los niveles mínimo y máximo
deberían estar marcados. ®
\ 1
Cámara de GQJ Cámara de
Cesta de aspiración
tamiz
retorno
19
Filtro
El filtraje del líquido a presión en las instala-
ciones tiene gran importancia para conservar
las funciones y la duración de los equipos
hidráulicos. La abrasión metálica, la abrasión
de los elementos de estanqueidad, el polvo
y la suciedad del aire se entremezclan con el
líquido a presión, especialmente durante el
rodaje. Estas partículas, más o menos grandes,
deben ser filtradas continuamente, pues de lo
contrario obstruirán poco a poco los conductos
y las aberturas importantes de la instalación.
Las perturbaciones producidas pueden ser
grandes . Las impurezas producen un desgaste
muy grande en las piezas móviles de la instala-
ción hidráulica. Los filtros de tamiz imantado
garantizan un filtraje suficiente con el montaje
de un elemento filtrante consistente en un
tejido de alambre de maJla estrecha preiman-
tado y un fuerte imán (fig. @).
El filtro mostrado al lado está previsto para ser
montado en la tubería de retorno.
Se diferencia entre:
Filtraje por aspiración
El filtro se monta en la tubería de aspiración .
Se emplea para proteger la bomba de daños
producidos por cuerpos ajenos.
Se pueden producir daños por cavitación
(véase el ejercicio : Motor hidráulico) cuando
los filtros están sucios.
y filtraje de presión
El filtro se monta en la tubería de presión para
proteger los elementos hidráulicos (p. ej ., vál -
vulas servopilotadas) contra cuerpos ajenos
(se utiliza poco).
Filtraje de retorno
El filtro se monta en la tubería de retorno (es
el más empleado) (fig . ©).
Símbolo según ISO 1219
Filtro (fig. ®)
20
A--
®
La válvula abre el paso cuando
el filtro está sucio
A B
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2.2 Grupo de accionamiento, símbolo
y esquema de circuito
Grupo de accionamiento
El grupo de accionamiento (fig . ®)comprende
ITl La bomba hidráulica (de engranajes)
W El motor eléctrico
[I] El depósito
• La válvula !imitadora de presión (válvula de
seguridad)
• Las tuberías rígidas y los racores
La bomba de engranajes ITl está unida al motor
eléctrico rn por medio de un embrague m.
La bomba de engranajes, el depósito [I] y la
válvula de seguridad están unidos entre sí
mediante tuberías rígidas. El extremo de las
tuberías que penetra en el depósito se encuen-
tra por debajo del nivel del líquido, para que en
ellas no pueda entrar aire.
Símbolos según ISO 1219
Para simplificar la representación gráfica de
los elementos y tuberías en los sistema hidráu-
licos se emplean símbolos. Cada símbolo
muestra un elemento y su función, pero no el
tipo de construcción. Para estandardizar su
empleo, estos símbolos están normalizados:
ISO 1219 Sistemas fluido-técnicos y elementos
Símbolos
Bomba hidráulica (bomba de engranajes),
fig. (j)
Elemento para transformar la energía mecá-
nica en energía hidráulica
Bomba hidráulica con un sentido de flujo de
impulsión
Motor eléctrico (fig. ®)
(con velocidad casi constante)
Depósito (fig. ®)
Ventilado; aquí, con dos tuberías debajo del
nivel del líquido
Tuberías (fig . @>)
Los elementos hidráulicos se unen mediante
tuberías:
Tubería de trabajo ITl (para transmitir energía)
o tubería de retorno
®
Indicador del líquido a presión
0
® ®=
21
Tubería de pilotaje W (para accionar elementos
hidráulicos)
Tubería de fuga []] (para la salida de las fugas
de líquido que se producen)
Uniones de tuberías (fig . @)
desmontables (p . ej., por rosca)
fijas (p. ej. , soldadas)
Cruce de tuberías (fig. @)
Tuberías cruzadas que no están unidas
Válvula !imitadora de presión (fig. @)
Válvula para limitar la presión de trabajo (será
tratada en el siguiente ejercicio)
Válvula de cierre (fig. @)
Bloquea el paso del líquido en el sistema
hidráulico
Grupo de accionamiento (fig . @)
Bomba hidráulica OJ y motor eléctrico W sobre
un eje m
Válvula !imitadora de presión [TI (válvula de
seguridad)
Depósito IIJ, tuberías []] debajo del nivel del
liquido. Se distingue como unidad por el marco
de puntos y trazos ITJ
Esquema del circuito para el ejercicio (fig .@)
ITl Grupo de accionamiento, compuesto de
1.1. Bomba hidráulica (de engranajes)
1.2. Motor eléctrico
1.3. Depósito
1.4. Válvula !imitado ra de presión
(Válvula de seguridad)
W Manómetro
W Depósito de medición con válvula de cierre
0 Válvula de cierre
W Tuberías rígidas con racores
2.3 Bomba de engranajes
Objeto
En la bomba de engranajes, la energía mecá-
nica del motor de accionamiento se transforma
en energía hidráulica. La bomba tiene por
objeto producir una corriente del líquido (un
flujo de impulsión).
22
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Construcción
La bomba de engranajes consta de los siguien-
tes componentes importantes para su funcio -
namiento:
• Cuerpo con brida
• Dos ruedas dentadas
• Juntas
Las ruedas dentadas están bien ajustadas
axialmente y en su periferia con respecto al
cuerpo, con el objeto de mantener las pérdidas
por fugas lo más pequeñas posible. La estruc-
tura de la bomba de engranajes es sencilla.
Funcionamiento
La bomba de engranajes (fig. @) funciona
según el principio del desplazamiento. La rueda
dentada A, impulsada en el sentido de la flecha,
arrastra la rueda B con su dentado, haciéndola
girar en sentido opuesto.
La cámara S tiene comunicación con el depó-
sito. Al girar las ruedas y separarse los dientes
quedan vacíos los entredientes (cámaras de
los dientes). Por la depresión originada, se
aspira líquido del depósito. Este líquido llena
las cámaras de los dientes. Estas transportan
el liquido a lo largo de las paredes del cuerpo
hasta la cámara P
Los dientes engranados impelen el líquido de
sus cámaras al espacio P y evitan que regrese
de ésta a la S. Como consecuencia, el líquido
enviado a la cámara P ha de salir forzosamente
de la cámara del cuerpo, para dirigirse hacia el
consumidor. Como en una revolución de la
rueda, la cantidad de cámaras que tranportan
el líquido (desplazándolo) es una determinada,
el volumen de líquido impulsado por revolución
es constante . Se denomina volumen de extrac-
ción V (cent ím etros cúbi~os por revolución;
cm 3 /r). El caudal Ven l/min resulta del volumen
de extracción V multiplicado por el número de
revoluciones n por minuto.
En los entredientes entre las cámaras de aspi-
ración y de presión se encuentra líquida aplas-
tado. Este se conduce a la cámara de presión
por una ranura practicada en la cara frontal
del cuerpo.
V= V· n en l/min
Aplicación
Se utiliza para producir una corriente de líquido
Símbolo según ISO 1219
Bomba hidráulica con un solo sentido de im -
pulsión (fig. @)
en instalaciones hidráulicas y para producir @
una corriente de lubricación.
23
2.4 Manómetro
Objeto
Los manómetros sirven para indicar las pre -
siones
Construcción
El manómetro (fig. W) consta de los siguientes
componentes importantes para su fun ciona-
miento:
ITl Cuerpo
[I] Muelle tubular
[]]Palanca
[I] Sector dentaqo
[[] Piñón dentado
[[] Aguja indicadora
[I] Escala
[[] Empalme con est rangul ador
Funcionamiento
La presión Pe desdobla el muelle tubular cur-
vado m.
Cuanto mayor es la presión, tanto más se abre
el radio de la curvatura.
Este movimiento se transmitea la aguja indi -
cadora por medio de la palanca, el secto r
dentado y el piñón .
En la escala puede leerse entonces la presión
Pe·
En el empalme del manómetro hay un est rangu -
lador W, que tiene por objeto amortiguar los
impulsos de presión y proteger así el manó-
metro de daños.
(Para el efecto -de estrangulación véase el
ejercicio: Válvulas de cauual)
Aplicación
El manómetro se utiliza para vigilar, p. ej .,
sistemas hidráulicos
Símbolo según ISO 1219
Manómetro (fig_ @)
24
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2.5 Estructura del circuito, formación
de la presión, característica de la
bomba
Función
La corriente de líquido, impulsada por la bomba
de engranajes, entra en la tubería que conduce
a la válvula de cierre W. Si no se opone nin -
guna resistencia - es decir, si la válvula [TI
está abierta - , no puede originarse ninguna
presión. Esta se forma sólo cuando se estrecha
la sección o hay obstáculos en la sección de
paso de la corriente en las tuberías y los
elementos. Si la resistencia es pequeña, la
presión que se origina será también pequeña.
En el presente circuito (fig. @) se puede variar
la resistencia y obtener así una presión Pe de
diversa magnitud abriendo o cerrando la vál -
vula de cierre rn.
A fin de que no se produzcan presion es dema-
siado altas, se necesita como válvula de segu -
ridad una !imitadora de presión (será tratada
en el ejercicio : Válvula !imitadora de presión) .
La magnitud de la presión puede leerse en el
manómetro.
Cuanto mayor sea la presión Pe, tanto mayores
serán las pérdidas por fricción y las pérdidas
de fuga interiores en la bomba. Con presiones
elevadas se obtendrá por tanto volúmenes de
extracción más pequeños.
En el diagrama se obtiene la llamada carac-
terística de la bomba o la característica V-pe
(fig. @).
t
v
Esqu ema del circuito
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. r-
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1
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Característi ca V- pe ----
Pe--
25
3. Válvula limitadora de presión,
de accionamiento directo
Problema:
Establecer un sistema hidráulico conforme al
esquema de circuito sigu iente.
Las mediciones han de mostrar las propie -
dades de la válvula !imitadora de presión.
Esquema de circuito
3a
11
T2
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema de
circuito
3. Apretar los racores
4. Pedir al profesor que examine el circuito
5. Real izar el ejercicio según la hoja de proto-
colo
6. Desmontar el circuito
7. Evaluar el ejercicio
8. Hacer el examen de conocimientos
Nota
Para ajustar la presión máxima en el sistema,
todos los elementos hidráulicos deben estar
cerrados, a fin de que todo el caudal de extrac-
ción pueda evacuarse por la válvula !imitadora
de presión y pueda ajustarse así la presión
máxima.
26
4
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. r-
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1 1 . .
L ________ _J
Material didáctico
ITJ Grupo de accionamiento
ITJ Válvula !imitadora de la presión
W 2 válvulas de cierre ~. ~
[}] 2 manómetros
[]] Depósito de medición
[]] Tuberías rígidas con racores
ITJ Herramientas
[[) Hoja de protocolo
[]] Exarrien de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de qccionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar) . Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión .
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©
No hacer funcionar el sistema hidráulico sin
válvula !imitadora de presión. Hay que montarla
directamente después del grupo de acciona-
miento.
Objeto
La válvula !imitadora de pres ión sirve
• para limitar la presión de trabajo a un deter-
minado valor ajustable
• " para ajustar la presión máxima en el sistema
)lidráulico
• para proteger la instalación de una carga
excesiva por demasiada presión
Construcción
La válvula !imitadora de presión consta de los
siguientes componentes importantes para su
f.uncionami ento (fig. CD):
OJ Cuerpo
ITl Cono Pe
ITJ Muelle de compresión
[IJ Tornillo de ajuste
[[)Tu erca
Funcionamiento
En la posición inicial, el cono es empujado por
el muelle de compres ión conra la abertura del
taladro . El líquido que entra con la presión Pe
actúa sobre el cono (su perfici e circular A,
véase la figura CD.
Sobre dicha superficie actúa una fu erza
F = Pe· A en N
siendo Pe = presión delante del cono en kPa (bar)
y A = superfic ie circular del cono en cm2
La fuerza del muelle que actúa sobre el cono
puede ajustarse por medio del tornillo de ajuste
y del muell e de compresión. Al sobrepasar la
fuerza F lentamente la fuerza del muelle ajus-
tada (pres ión de apertura), el cono se levanta
de su asiento (fig . CD) Por el intersticio anular
producido, el líquido sale sin presión en direc-
ción hacia el depósito.
Por el comportamiento fluídico del líquido a
pres ión, la abertura no se cierra cuando la
presión disminuye hasta el valor de apertura,
sino sólo cuando baja un poco más (presión
de cierre).
t
o
L
Presión máxima ajustada
/ 1
C7I
11 1 l
N l7T _¡_ ~~ TT
'"' ..... 1
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1 ~
I
' 1 1 ,_ 1,, 1
...
27
Al aumentar repentinamente la presión en la
abertura de entrada, por la inercia del cono
y del muelle se producen puntas de presión
que sobrepasan el valor máximo admisible
(véase la figura@).
En la válvula !imitadora de presión, de mando
directo, también hay que tener en cuenta que
la presión del sistema varía, independiente-
mente de la presión máxima ajustada, junto
con el caudal que sale.
Aplicación
En todos los sistemas hidráulicos hay que mon-
tar una válvula !imitadora de presión de la
bomba, con el objeto de evitar accidentes y
daños por una presión excesiva.
Las válvulas !imitadoras de presión cerradas
por muelles se utilizan para ajustar la presión
de trabajo y limitar la presión de servicio, o
como válvulas de segu ridad para finalidades
secundarias. Esta ejecución sencilla es econó-
mica y, dentro de grandes límites, insensible
a líquidos sucios sometidos a presión. Para
caudales grandes se emplean válvulas !imita-
doras de presión con mando indirecto (servo-
pilotadas) (ejercicio (19))
Representación mediante símbolos
Para representar las válvulas en esquemas de
circuitos se emplean· símbolos. Estos símbolos
muestran so lamente las fun ciones de las vál -
vulas, pero no los distintos tipos de construc-
ción .
Los símbolos están normalizados según ISO
1219. Las válvulas que durante su funcion a-
miento pueden ocupar, entre las dos posicio-
nes finales, posiciones intermedias conforme
al valor de ajuste (aquí, presión), se califican de
válvulas sin posiciones de conmutación fijas.
La válvula !imitadora de pres ión es una vál -
vula de este tipo. Las válvulas se representan
por medio de cuadrados (fig . ©).
Dentro de los cuad rados, los conductos se
representan mediante líneas, y las direcciones
de flujo, mediante puntas de flechas (fig. ®).
Si al conmutar la posición se une la entrada DJ
o la salida W con un empalme (fig. ®), la línea
de la flecha recibe en este extremo una línea
transversal, que se entiende unida a la fl echa
al desplazar el cuadrado.
28
Se representa la posición de reposo. En vál -
vul as con dispositivo de reposición (p. ej., me-
diante muelle), por posición de reposo se en-
tiende la posición en que las piezas móviles
ocupan una posición determinada, si no se
acciona la válvula.
El cambio de posición hay que imag inarlo
esquemáticamente con un desplazamiento del
cuadrado, con todas sus líneas y flechas, hasta
los empalmes. Para facilitar la comprensión,
se representa aquí la posición final (fig . 0).
La válvula es accionada por presión hidráulica.
Simbólicamente se representacon una línea
de pilotaje W, actuando en sentido opuesto al
de la presión del muelle de reposición DJ (fig. @).
Símbolo según ISO 1219
Válvula !imitadora de presión (fig. ®)
Válvula para limitar la presión en la entrada;
se abre venciendo la fuerza del muelle recu -
perador.
La flecha diagonal significa que la fuerza del
muelle puede regularse .
®
®
0
®
®
D
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4. Válvulas distribuidoras
Problema:
Establecer un sistema hidráulico según el es-
quema siguiente.
Accionando las válvulas distribuidoras se
gobierna la corriente de líquido.
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Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema de
circuito
3. Apretar los racores
4. Pedir al profesor que examine el circuito
5. Realizar el ejercicio según la hoja de proto -
colo
6. Desmontar el circuito
7. Hacer el examen de conocimientos
Nota:
La presión de servicio Pe1 ha de ajustarse en la
válvula !imitadora de presión a 2500 kPa (25 bar)
Material didáctico
- ITl Grupo de accionamiento
W Válvula distribuidora 2/2
QJ Válvula distribuidora 3/2
[I] Válvula distribuidora 4/2 ó 5/2
[]] Válvula !imitadora de presión
- [IJ 3 manómetros
ITJ Depósito de medición con válvula de cierre
[[) Tuberías rígidas con racores
[]] Herramientas
[IQ] Hoja de protocolo
[ill Examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cu ide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización de
averías, el armado y el desarmado únicamente
cuando la instalación esté sin presión.
29
Posiciones de conmutación según ISO 1219
Para representar las válvulas en los esquemas
de circuito se utilizan símbolos. Estos muestran
solamente las funciones de las válvulas, pero
no los distintos tipos de construcción . Están
normalizados según ISO 1219.
Las piezas móviles de las válvulas pueden ocu-
par diversas posiciones de conmutación (por
ejemplo, abierta - cerrada _..,. dos posiciones,
fig. CD).
Cada posición de conmutación se representa
mediante un cuadrado (fig. ®).
Las posiciones de conmutación pueden seña-
larse con ,letras. La representación muestra una
válvula de tres posiciones de conmutación
(a-0-b), (fig. @). La posición media está seña-
lada con la O.
Dentro de los cuadrados, los conductos se
representan mediante líneas, y las direcciones
de fluj'o, mediante puntas de flechas (fig. ©).
Los cierres se señalan mediante líneas trans-
versales dentro de los cuadrados (fig . ®).
Los empalmes se marcan en el cuadrado de la
«posición de reposo» (fig . ®).
Los empalmes pilotados pueden señalarse con
letras mayúsculas:
Conductos de trabajo y de alimentación hacia
los cilindros A, B, C ...
Entrada, presión P
Escape, salida R, S, T
El escape y la corriente de retorno a los depó-
sitos se señala acoplando el símbolo del depó-
sito (fig . 0).
Ejemplos de empalmes pilotados
(empalmes principales)
2 empalmes pilotados _..,.dos
empalmes principales (fig. ®)
3 empalmes pilotados _..,.tres
empalmes principales (fig. ®)
4 empalmes pilotados _..,. cuatro
empalmes principales (fig. @)
El líquido de fuga se evacúa por la tubería de
fuga (fig. @).Para simplificar la representación,
ésta ya no se dibuja en los símbolos ni en los
esquemas de circuito.
Los empalmes de fuga y de los conductos de
pilotaje no son empalmes principales.
30
CD
®
®
®
®
(j)
®
®
®
abierta cerrada
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@
Las otras posiciones de conmutación se ob-
tienen desplazando los cuadrados, hasta que
los empalmes coincidan con las líneas del otro
cuadrado (los empalmes no varían), fig. ®.
Las válvulas distribuidoras gobiernan los con-
ductos de la corriente del líquido en deter-
minadas direcciones.
Las válvulas distribuidoras van acompañadas
de cifras. La primera indica el número de em-
palmes (conductos) y la segunda, el número
de las posiciones de conmutación . Las dos
cifras se separan por medio de una barra
oblicua.
Ejemplos:
a) La válvula más sencilla: válvula de cierre
2 empalmes
2 posiciones de conmutación (cuadrados)
se obtiene una válvula distribuidora 2/2 (fig.
@) (se habla de una: válvula distribuidora
2-raya-dos)
b) 3 empalmes
2 posiciones de conmutación (cuadrados)
se obtiene una válvula distribuidora 3/2 (fig. @)
(se habla de una válvula distribuidora tres-
rayados)
c) 4 empalmes
2 posiciones de conmutación (cuadrados)
se obtiene una válvula distribuidora 4/2 (fig. @)
(se habla de una válvula distribuidora cuatro-
raya-dos)
d) 5 empalmes
2 posiciones de conmutación (cuadrados)
se obtiene una válvula distribuidora 5/2 (fig. @)
(se habla de una válvula distribuidora cinco-
raya-dos)
Tipos de accionamiento
El accionamiento de una válvula se representa
también mediante un símbolo.
Accionamiento muscular en general (fig. ®)
Accionamiento muscular mediante pulsador
(fig. @)
Accionamiento mécanico mediante muelle
incorporado (fig. ®)
Estos elementos de accionamiento se aplican
lateralmente a los cuadrados de los símbolos
de las posiciones de conmutación (fig. @) .
He aquí, como ejemplo, una válvula distribui -
dora 2/2. Para otros tipos de accionamiento,
véase el ejercicio siguiente y la norma ISO 1219.
@
@
@
~w p T
A~B
a b
p T
Artifun
~
R P T
®
31
Posiciones de conmutación
En las válvulas con dispositivo de reposición
(p. ej., mediante muelle), se califica de posición
de reposo aquella en que las piezas móviles
de la válvula se encuentran si no se acciona
la válvula (fig. @).En válvulas de dos posiciones
de conmutación, la posición de reposo puede
señalarse con una a ó b.
Posición inicial se denomina aquella en que
las piezas móviles de una válvula montada se
encuentran después de montar ésta. La pre-
sión del sistema actúa entonces sobre las pie-
zas móviles de la válvula.
En las válvulas aquí descritas, la posición de
reposo (a) es idéntica a la inicial (a) (fig. @).
Posición de cierre (válvula cerrada)
Todos los empalmes están cerrados (fig. @).
Posición de paso (válvula abierta)
Los empalmes dispuestos frente a frente están
unidos (fig. @).
Válvula cerrada en posición de reposo
En la posición de reposo, no hay paso de P
hacia A (fig . @).
Válvula abierta en posición de reposo
En posición de reposo, hay paso de P hacia A
(f(g . @) .
Paso en ambas posiciones
Los empalmes dispuestos frente a frente están
unidos (fig. ®). (Las flechas de paso son para-
lelas)
Los empalmes situados uno diagonal respecto
al otro están unidos (fig. @).
(Las flechas de paso son oblicuas o están
cruzadas)
32
@ ~
@
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4.1 Válvula distribuidora 2/2
Objeto
Las válvulas distribuidoras 2/2 gobiernan el
paso de la corriente de líquido, bloqueando o
abriendo el paso.
Construcción
La válvula distribuidora 2/2 consta de los si-
guientes componentes importantes para su
funcionamiento (fig. @):
ITJ Cuerpo
IIl Embolo de mando
[]] Muelle de compresión
m Juntas
Funcionamiento
El émbolo de mando de la válvula distribuidora
2/2 (dos empalmes, dos posiciones de con-
mutación) en la posición de reposo (fig. @)
bloquea el paso de P->-A.
Al accionar la palanca, el émbolo de mando
abre el paso de P->-A (fig. @).
Al soltar la palanca de accionamiento, el muelle
de compresión conmuta la válvula de nuevo
a la posiciónde reposo (fig. @) (se bloquea
la entrada P)
El líquido de fuga se evacúa por una tubería
de fuga.
Aplicación
Se emplea para abrir y cerrar conductos
Símbolo según ISO 1219
Válvula distribuidora 2/2 (fig. @)
Cerrada en posición de reposo (paso de_ P->-A,
cerrado)
4.2 Válvula distribuidora 3/2
Objeto
Las válvulas distribuidoras 3/2 deben gobernar
el paso de la corriente del líquido, de modo
que permitan la circulación en una dirección
y corten al mismo tiempo el paso en la otra
dirección.
A
1
A
t
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p
33
Construcción
La válvula ·distribuidora 3/2 consta de los si-
guientes componentes importantes para su
funcionamiento (fig. ®):
0J Cuerpo
ITJ Embolo de mando
QJ Muelle de compresión
[I] Juntas
Funcionamiento
El émbolo de mando de la válvula distribuidora
312 (3 empalmes, 2 posiciones de conmuta-
ción) cierra en posición de reposo (fig. ®) la
entrada P y abre el paso para el retorno A~T.
Al accionar la palanca, uno de los bordes de
reglaje cierra primeramente la salida T y el otro
abre luego el paso de P~A (fig. @) .
Al soltar la palanca de accionamiento, el muelle
empuja de nuevo el émbolo de mando a la
posición de reposo (fig. @); se cierra nueva-
mente la entrada P y, al mismo tiempo, se abre
el paso para el retorno de A~T.
El líquido de fuga se evacúa por las tuberías
de fuga.
Aplicación
Las válvulas distribuidoras 3/2 se utilizan para
mandar cilindros de simple efecto (véase el
ejercicio: Cilindro de simple efecto).
Símbolo según ISO 1219
Válvula distribuidora 3/2 (fig. ®)
Cerrada en posición de reposo (paso de P~A.
cerrado)
34
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4.3 Válvula distribuidora 4/2
Objeto
Las válvulas distribuidoras 4/2 deben gobernar
el paso de la corriente de líquido permitiendo
la circulación en ambas direcciones.
Construcción
La válvula distribuidora 4/2 consta de los si-
guientes componentes importantes para su
funcionamiento (fig: @):
ITJ Cuerpo
W Embolo de mando
[]] Muelle de compresión
GJ Juntas
Funcionamiento
El émbolo de mando de la válvula distribuidora
4/2 (4 empalmes, 2 posiciones de conmuta-
ción) en posición de reposo (fig . @) abre el
paso P->-A y de B->-T.
Al accionar la palanca (fig. @), se abre el paso
de P->-B y de A->-T. La corriente de líquido pro-
veniente de A pasa a T por un conducto
existente en la válvula.
Al soltar la palanca de accionamiento', el muelle
de compresión conmuta de nuevo la válvula
a la posición de reposo (fig. @).
Aplicación
La válvula distribuidora 4/2 se emplea para
mandar cilindros de doble efecto: para sujetar,
aflojar, adelantar y retroceder piezas.
Símbolo según ISO 1219
Válvula distribuidora 4/2 (fi'g. ®)
T p A
®
35
4.4 Válvula distribuidora 5/2
Objeto
Las válvulas distribuidoras 5/2 deben gobernar
el paso de la corriente del líquido permitiendo
el paso en ambas direcciones y dejar pasar el
líquido desplazado por el émbolo de un cilin-
dro, para emplearlo en otros mandos.
Construcción
La válvula distribuidora 5/2 consta de los si-
guientes componentes importantes para su
funcionamiento (fig. @):
ITJ Cuerpo
11J Embolo de mando
[]] Muelle de compresión
[!] Juntas
Funcionamiento
El émbolo de mando de la válvu la distribuidora
5/2 (5 empalmes, 2 posiciones de conmuta-
ción) abre en posición de reposo el paso de
P~B y de A~R . El empalme T está bloqueado
(figura@).
Al accionar la palanca (fig. @), el émbolo de
mando es enviado al otro extremo. Al mismo
tiempo, el líquido pasa de P~A y de B~T . El
empalme R queda bloqueado.
Al soltar la palanca de accionamiento, el muelle
empuja el émbolo a la posición de reposo
(fig. @).
Aplicación
La válvula distribuidora 5/2 se util iza para man -
dar cilindros de doble efecto. Cada uno de los
empalmes de trabajo (A, B) tiene su propio
reflujo (B tiene siempre T y A siempre R). El
líquido que regresa del cilindro puede emple-
arse así para otras tareas de mando.
Símbolo según ISO 1219
Válvula distribuidora 5/2 (fig. @).
36
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5. Válvula antirretorno
Problema
Establecer un sistema hidráulico según el es-
quema de circuito siguiente.
Ha de determinarse la actuación de las vál -
vulas antirretorno en el sistema hidráulico.
5
~2
5
p
2
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión.
o
T2
3
Material didáctico
ITl Grupo de accionamiento
[TI Válvula !imitadora de presión
[]] Válvula distribuidora 4/2
[TI 3 válvulas antirretorno ~. ~. ~
W 2 manómetros
[]] Depósito de medición con válvula de cierre
ITJ Válvulas de cierre ITI.l, ITfil, IIfl
[]] Cilindro de simple efecto
[[] Tuberías rígidas con racores
[ill Herramientas
illJ Hoja de protocolo
lm Examen de conocimientos
37
Objeto
La válvula antirretorno debe cerrar el paso del
líquido a presión en un sentido y dejarlo pasar
en el otro (en sentido contrario).
Construcción
La válvula antirretorno (fig. CD) consta de los
siguientes componentes importantes para su
funcionamiento:
ITJ Cuerpo
ITJ Cono
[]] Muelle de compresión
Funcionamiento
Al actuar la presión Pe1 sobre el cono ITJ, éste se
levanta de su asiento y deja pasar el líquido.
La presión Pe1 tiene que vencer la fuerza pe-
queña del muelle de compresión rn.
Al aplicar una contrapresión, el cono es empu-
jado contra su asiento por la fuerza del muelle
y adicionalmente por Pe2 . El paso queda ce-
rrado (fig . 0). Si actúan las dos presiones
Pe1 Y Pe2 , el líquido pasa cuando Pe1 es mayor
que la suma de Pe2 y la fuerza del muelle.
Aplicación
Permite el paso del líquido en un sentido y
bloquea en sentido contrario.
Se emplea para evitar el retorno del líquido
del sistema hidráulico a la bomba hidráulica.
Evita que se «vacíen» las tuberías rígidas y los
tubos flexibles (acoplamientos rápidos).
Símbolo según ISO 1219
Válvula antirretorno (fig. ®)
cierra el paso cuando la presión de la salida
Pe2 es mayor que la de la entrada Pe1·
Válvula antirretorno con contrapresión, p. ej.,
con muelle (fig. @).
cierra cuando la presión de la salida es mayor
o igual que la de la entrada
Muchas veces se dibuja únicamente el símbolo
de la figura®.
38
CD
Pe2
®
®
P e1 ....---
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6. Cilindro de simple efecto
Problema:
Establecer un sistema hidráulico según el es-
quema siguiente. Al accionar una válvula
distribuidora 3/2, el vástago del émbolo del
cilindro de simple efecto debe salir. Al déjar
de aplicar la presión, la pesa m debe hacer
regresar el émbolo a su lugar.
5
5
T
4
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Nota
La válvula de cierre !II sirve para gobernar la
velocidad del émbolo en su movimiento de
avance y de retroceso (reemplaza a una vál-
vula de estrangulación)
Seguridad en el trabajo
Fijar la pesa con seguridad en el centro del
vástago del cilindro.
Material didáctico
ITJ Grupo de accionamiento[I] Cilindro de simple efecto
1'11,____-
11~/v~
W Válvula distribuidora 3/2 cerrada en posición
de reposo
[I] Válvula !imitadora de. presión
[[] 2 manómetros
[fil Válvula de cierre
ITJ Pesa m
[]] Tuberías rígidas con racores
[]] Herramientas
~ Hoja de protocolo
[fil Examen de conocimientos
Conectar el motor eléctrico únicamente
cuando lo indique el profesor. Eliminar defec-
tos únicamente estando el sistema sin presión.
Desarm_arlo únicamente cuando los ·manó-
metros ya no indiquen presión.
39
Objeto
El cilindro de simple efecto debe transformar
el caudal sometido a presión en una fuerza
que actúe en lín ea recta así como en un movi-
miento rectilíneo.
Construcción
El cilindro de simple efecto (fig . CD) consta de
los siguientes componentes importantes para
su funcionam,iento:
DJ Tubo con tapas
[I] Vástago de émbolo
W Embolo
[!] Juntas
Funcionamiento
El líquido entra en e l tubo del cilindro por e l
lado del émbolo (alimentación por un solo
lado). Por la resistencia del émbolo se esta-
blece en el líquido una presión. Al vencer la
resistencia, el émbolo se desplaza y su vástago
sale (avance). El émbolo regresa (retorno) al
conmutar la válvula distribuidora con ayuda de
una fuerza exterior (en este caso, con la pesam)
tig. CD.
El movimiento de retorno puede ser producido
también por medio de un muelle de com-
presión (muelle recuperador) montado en e l
cilindro (fig. 0).
Velocidad y fuerza del émbolo
La velocidad de avance ven mis depende del
caudal V en l/min y de la superficie A del
émbolo en cm2.
Velocidad de avance
caudal V
V = ------------
superfic ie A del émbolo
Explicación de la fórmula por medio de un
ejemplo
v
A
V
V
90 l/min
78,54 cm2 con 100 mm de diámetro
?
90 l/min = 90 dm3/min
V
V =
A
90 dm3
V = --------
Las unidades de-
ben convertirse a
metros m y segun-
dos s; primera-
mente se convier-
ten todas a dm.
78,54 cm2 · min
40
o
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CD o m <l'. o
o
o
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purga de >-.e
aire ©
lado del
vastago
superficie
anular del
cilindro
superficie
del
émbolo
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90 dm3
V =
O, 7854 dm 2 · min
90 dm
V =
0,7854 min
90 m
V = --------
7,854 min
90 m
V =
60. 7,854 s
m
V =
s
Simplifiquemos:
dm· dm-· dm
dm·dm
Dividamos por 10,
es decir, multipli-
quemos el deno-
minador por 10,
para obtener m
Transformemos a
segundos, divi -
diendo por 60, o
sea, multiplican-
do el denomina-
dor por 60.
0,19
\Í
6·A
v se obtiene s.in transformar
V = m . 1
en -, si V se anota en--.- ,
s min
A en cm 2 y se aplica adicional-
mente el factor 6.
La fuerza a producir depende de la presión Pe,
N
medida en Pa (--
2
) y de la superficie del ém-
cm
bolo en cm 2 .
Fuerza (N) = Superficie del émbolo (cm2 ) ·
N
Presión (--
2
)
cm
Ejemplo:
A = 78,5 cm 2
N
Pe = 200
cm 2
F ?
F A· Pe
F 78,5 cm 2 · 200
F 15 700 N
F 15,7 kN
Applicación
N
cm 2
Se utilizan para levantar, sujetar, bajar, intro-
ducir y expulsar piezas y herramientas en sen -
tido vertical. Se pueden montar en cualquier
posición si se emplean cilindros de simple
efecto con muelle de recuperación.
Símbolo según ISO 1219
Cilindro de simple efecto, con movimiento de
retorno por fuerza exterior (fig. @).
Cilindro de simple efecto con muelle de recu -
peración (fig. ©) .
Reglas generales para confeccionar esquemas
de circuitos
• En el esquema deben disponerse de forma
clara, con símbolos, los elementos hidráu -
licos y sus uniones.
Debe poderse reconocer los procesos de
mando y los movimientos. Atender a que los
conductos estén tendidos de forma sencilla
y clara.
• No es necesario que la posición de los sím-
bolos en el esquema coincida con la de los
elementos hidráulicos y de las tuberías en el
sistema hidráulico .
• Los elementos hidráulicos deben represen-
tarse de abajo hacia arriba, en la dirección
de la corriente de energía (fig. ®).
®
Cilindro de trabajo
t
Elemento de mando
,-------t-------,
Grupo de accionamiento
1'1--1 -
l 1f ~A,~ V V
41
Funcionamiento
El grupo de accionamiento proporciona el
caudal de líquido. Hay montada una válvula
!imitadora de presión, a fin de que la presión
en el sistema hidráulico no sobrepase el valor
admisible. La presión puede leerse en un
manómetro. Para mandar el cilindro de simple
efecto hay intercalada una válvula distribui-
dora 3/2 (cerrada en posición de reposo). Al
accionar ésta, se abre el paso de P-+A (posi -
ción b) y el émbolo de trabajo se desplaza a
su posición final.
Después de conmutar la válvula distribuidora
(a la posición a), la pesa m empuja el émbolo
hasta su posición inicial; el líquido a presión
sale del ci lindro y regresa por A-+T al depósito.
El ejercicio puede realizarse también con un
cilindro dotado de un muelle de recuperación.
Después de conmutar la válvula distribuidora
(a la posición a), el muelle de compresión
empuja el émbolo de trabajo hasta su posición
inicial y, como consecuenc"ia, el líquido sale
del cilindro y llega por A ....... T al depósito (fig . ®).
42
® 1 Ci lindro de lraba10
jr
Element ~ de mando
o
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LL
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..a
@
/
7. Cilindro de doble efecto
Problema:
Establecer un sistema hidráulico según el
esquema de circuito siguiente. Al accionar la
válvula distribuidora 4/2 debe salir el vástago
de émbolo del cilindro de doble efecto; ál de-
jar de actuar la presión, debe volver a entrar.
4
5
A B
2
~·-·-·
. r-
-1,
1 ~
1
L _ _ _
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Efectuar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si !o indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la .instalación esté sin presión
1
1
_ __ _ _J
Material didáctico
ITJ Grupo de accionamiento
[I] Válvula distribuidora 4/2
[]] Válvula !imitadora de presión
[!] Manómetro
[[] Cilindro de doble efecto
[]] Válvula de cierre
IIJ Tuberías rígidas con racores
[TI Herramientas
W Cronómetro
[]]] Hoja de protocolo
[fil Examen de conocimientos
1 '111----L..-' :
Objeto
El cilindro de doQle efecto debe convert ir el
caudal de líquido sometido a presión en una
fuerza y un movimiento rectilíneos, cuya direc-
ción pueda ser eleg ida.
Construcción
El cil indro de doble efecto consta de los si-
gu ientes componentes importantes para su
funcionamiento (fig. 0):
ITJ Tubo con tapas
·W Embolo con vástago
[]] Juntas
Funcionamiento
En la carrera de trabajo, e l líquido a pres ión
entra por ITJ en el ci lindro y actúa en el lado del
émbolo. Se forma una presión, que desplaza el
émbolo y hace salir el vástago. El líquido a
presión que se encuentra en el lado del vástago
es desplazado y fluye por una tubería al depó-
sito (fig. 0) .
En el movimiento de retroceso, el líquido a
presión entra por W en el c ilindro. El émbolo
se desplaza y el vástago entra. El líquido que
se encuentra en el lado del émbolo es des-
plazado y fluye al depósito (fi g. ®) .
Si se ap lica la misma presión para los movi-
mientos de trabajo y de retorn o, la fu erza dis-
ponibl-e en el movimiento de avance es mayor
que en el de retorno, porque la superfi c ie
circular es mayor que la anular del émbolo
(conforme a la sigu iente ecuación:
Fuerza F = Superfi c ie A · Presión Pe
Como consecuenc ia, también es mayor la velo-
cidad de retorno, porque el mismo caudal
actúa sobre una superfi c ie menor (conforme
a la siguiente ecuación :
Caudal \i
Velocidad de avancev = ------
Superfici e A
Aplicación
Se utiliza para producir un movimiento recti-
líneo de vaivén. Especialmente en el carro de
avance de máquinas herrami entas, empl eán-
dolo en lugar del cilindro de simple efecto, se
puede efectuar también el movimiento de
retorno con carga.
Símbolo según ISO 1219
Cilindro de doble efecto (fig. @)
44
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o G) lado del cilindro 2 o 1-
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lado del vástago
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Funcionamiento
El grupo de accionamiento suministra el caudal
de líquido a presión. Se necesita una válvula
!imitadora de presión, para evitar que las pre -
siones suban demasiado. La magnitud de la
presión ajustada puede leerse en un manó-
metro. Para mandar el cilindro de doble efecto
se utiliza una válvula distribuidora 4/2. Al accio -
nar ésta, se abre el paso de P->-B, y el émbolo
de trabajo se desplaza hasta su posición final
exterior. Al mismo tiempo, el líquido a presión
que se encuentra en el lado del vástago es
evacuado por A->-T al depósito. Después de
conmutar la válvula distribuidora 4/2 (a la
posición de reposo), se abre el paso de P->-A.
El émbolo de trabajo entra y desplaza el líquido
a presión existente en el lado del émbolo, por
s--..T, hacia el depósito (fig. ©).
A B
- 45
8. Diagrama desplazamiento/fase
Objeto
Los diagramas desplazamiento/fase deben
representar de forma gráfica el orden en que
se efectúa el mando y la regulación de los
elementos. Pueden reemplazar a la descripción
del funcionamiento.
Realización de un diagrama
El diagrama desplazamiento/fase se dibuja
sobre dos coordenadas (líneas). En una de las
coordenadas se registran las diversas fases de
una serie de trabajos y en la otra, el estado
correspondiente (desplazamiento). Los movi-
mientos de los elementos de trabajo y de
mando se representan con líneas funcionales
(rectas).
Aplicación
Los diagramas desplazamiento/fase facilitan la
descripción del funcionamiento de instala-
ciones hidráulicas y son un auxiliar excelente
en la planificación, la construcción, las repara-
ciones y la localización de averías.
Ejemplo
En un formulario, como el que se enseña aquí
de muestra (fig. G)), se anotan los elementos
hidráulicos con su número, designación,
denominación y función. En el diagrama de
«funciones» que sigue a continuación se dibu-
jan luego las señales según su orden (en fases).
En las columnas tituladas «Nº de elemento»
y «Denominación» se anotan los números y
denominaciones -de los elementos que se
~ncuentran en el respectivo esquema. Además
de la fuente de energía hay que anotar única-
mente los elementos que determinan el funcio-
namiento, como válvulas y cilindros.
® Diagrama desplazamiento-fase
Elemento hidráulico Estado
Movimiento
Nº Denominación Función
1.2 Motor Conversión de
eléctrico energía
1.1 Bomba Conversión de
hidráulica energía
46
En la columna «Movimiento» y «Función»
resulta
para el motor eléctrico
- conversión de energía
para la bomba hidráulica
- conversión de energía
para las válvulas distribuidoras
- mando
Antes del punto"º"· los elementos de la insta-
lación están dibujados en posición inicial. Con
la señal de puesta en marcha ~ , en "º" tiene
lugar la conexión del motor eléctrico. Como
consecuencia, la bomba hidráulica impulsa el
líquido. En el diagrama, para la bomba hidráu-
lica al igual que para el motor eléctrico hay
que anotar en el punto "º" la fase de «des-
conectado» a «conectado» (fig. ®).
Diagrama desplazamiento-fase
Elemento hidráulico Estado Fases
Nº · Denomi- Movimiento Po si-
nación Función ción
Fases -
Posi-
ción o 1 2 3
-conect. - ~ ~
descon. -
conect. -
descon. -
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El movimiento de salida o de entrada del vás-
tago con el émbolo se representa gráficamente
con una línea recta hacia arriba o hacia abajo.
Para facilitar la supervisión, en la mayoría de
los casos se suele tener en cuenta el factor
tiempo.
Si el émbolo se desplaza hacia adelante y
hacia atrás con la misma velocidad, se obtiene
la representación mostrada al lado en el dia-
grama desplazamiento/fase (fig. @).
Si el vástago regresa más rápidamente de lo
que avanza, habrá que dibujar una inclinación
mayor (se aplica a menudo con cilindros de
doble efecto), fig . ©.
®
®
Si el vástago regresa más lentamente de lo que
avanza, habrá que dibujar una inclinación
menor (fig. ®). @
Problema:
Para el esquema de circuito (fig . ®) debe con -
feccionarse un diagrama desplazamiento/fase
(fig. 0).
0 Diagrama desplazamiento-fase
Elemento hidráulico Estado
Movimiento Po si -
Nº Denominación Función ción
cilindro salido -
tensar
ITJ de doble soltar -
efecto entrado -
valvula distri-
b -
[3.J buidora 4/ 2 pilotea
manda a (1)
a -
Bomba con e et.-
@] hidráulica
desean .-
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47
9. Válvula antirretorno, desbloqueable
hidráulicamente
Problema:
Debe establecerse un sistema hidráulico según
el esquema de circu ito sigu iente.
Una válvula antirretorno desbloqueable hidráu-
licamente debe mantener el c ilindro en diver-
sas posiciones (1 -111) .
Después de accionar la válvula distribuidora
3/2, el émbolo debe desplazarse haciendo
r$¿ __
entrar el vástago. ---------1
r-
1
L
Fases de trabajo
6
7
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. r-
1 ~
1. Preparar el material didáctico
2. Co locar los elementos segú n el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que exam ine el circuito
4. Efectuar el ejercicio según la hoja de protoco lo
5. Desmontar el c ircu ito
6. Hacer el examen de co noci mi en tos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento unica-
mente si lo indica el profesor. Cu ide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(pe ligro de resbalar) . Efectu ar la localización de
averías, el armado y el desarmado únicamente
cuando la in stalación esté sin presión.
48
Material didáctico
DJ Grupo de accionamiento
W Válvula distribuidora 4/ 2
[I] Válvula distribuidora 3/2
[}] Válvula antirretorno, desbloqueable
[]] Cilindro de doble efecto
[]] 3 manómetros
ITl Válvula !imitadora de presión
[]] Tuberías rígidas con racores
[]] Herramientas
[]"Q] Hoja de protocolo
(fil Examen de conocimientos
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Objeto
La válvula antirretorno élesbloqueable hidráu-
licamente dejar pasar la corriente de líquido
en un sentido, pero debe cerrar el paso en
sentido contrario.
Un líquido piloto debe abrir el paso de la co -
rriente de líquido en sentido opuesto, es decir,
debe desbloquear la válvula antirretorno.
Construcción
La válvula antirretorno desbloqueable hidráu-
licamente consta de los siguientes componen-
tes importantes para su funcionamiento (fig. CD):
IIl Cuerpo
[I] Embolo de desbloqueo
QJ Cono de retención
[TI Muelle
[]]Tapa
[]] Juntas
Funcionamiento
La corriente del líquido pasa de A hacia B. A ella
se opone sólo una resistencia pequeña (cono de
retención - muelle). Al mismo tiempo, el émbolo
de desbloqueo se encuentra en el lado izquierdo
del cuerpo de la válvula.
El líquido no puede regresar de B hacia A, porque
el cono de retención bloquea el paso de la co -
rriente (fig. CD) .
Si se desea que pase una corriente de B hacia A,
hay que levantar el cono CIJ de su asiento. Ello
se logra aplicando presión al émbolo de des-
bloqueo [I] a través de la tubería de pilotaje x.
El émbolo de desbloqueo [I] levanta entonces
el cono de retención venciendo la fuerza del
muelle y la presión de trabajo actuante. La fuerza
necesaria al efecto resulta de la presión de pilo-
taje que actúa sobre la superficie Ax (~ig. CD) .
Aplicación
Se utilizacuando un cilindro hidráulico debe
soportar una carga exterior (peso), sin modificar
su posición. Ello no es posible con válvulas dis-
tribuidoras por las pérdidas de aceite de fuga.
En caso de necesidad, desbloqueando la válvula
antirretorno se puede modificar la posición del
vástago de émbolo.
Símbolo según ISO 1219
Válvula antirretorno, desbloqueable hidráulica-
mente (fig . @)
CD
X
®
A,
A
® r$! __
49
Funcionamiento (mando)
El grupo de accionamiento suministra la co-
rriente del líquido a presión . Estando la vál -
vula distribuidora 3/2 en posición de reposo,
el paso del líquido a presión está bloqueado;
por la válvula distribuidora 4/2 pasa única-
mente al lado del vástago del cilindro.
El vástago no entra, porque la válvula anti-
rretorno desbloqueable hidráulicamente cierra
el paso de la corriente de líquido a presión
del cilindro a la válvula distribuidora 4/2.
Al accionar la válvula distribuidora 3/2, el
líquido de pilotaje puede pasar; el cono de
retención abre el paso (desbloquea).
La corriente de líquido puede pasar entonces
libremente del cilindro, por la válvula distribui -
dora 4/2, al depósito.
Al volver la válvula distribuidora 3/2 a su posi -
ción de reposo, la válvula antirretorno bloquea
el pas·o de la corriente de líquido, y el émbolo
en el cilindro se detiene.
Al accionar la válvula distribuidora 4/2 (a la
posición b), la corriente del líquido pasa libre-
mente por la válvula antirretorno hacia el cilin -
dro. Como consecuencia, el vástago dél ém-
bolo sale (fig. ©).
50
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10. Válvulas de caudal
Problema
Establecer un sistema hidráulico según el es-
quema de circuito siguiente.
3
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1 r-
1 ~
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
. de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Efectuar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite . No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, .el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión.
Material didáctico
DJ Grupo de accionamiento
[IJ Válvula !imitadora de presión
ITl 3 manómetros
[I] Válvula de estranguladón, regulable y tres
estranguladores de diversa sección
W Válvula de cierre
[]] Depósito de medición con válvula de cierre
0 Tuberías rígidas con racores
[[J Herramientas
l1l Cronómetro
ITQJ Hoja de protocolo
[fil Examen de conocimientos
51
10.3 Válvula de orificio regulable
Objeto
La válvula de orificio regulable, debe producir
una resistencia hidráulica ajustable. La visco-
sidad del líquido a presión casi no influye en
absoluto sobre el caudal que pasa.
Construcción
La válvula de orificio regulable , consta de los
siguientes componentes importantes para su
funcionamiento (fig . ®):
OJ Cuerpo
[]] Leva de envolvente
[]]Tapa
m Juntas
Funcionamiento
El líquido a presión entra por B hacia el dia-
fragma S1. La leva de envolvente cubre una
gran parte y forma así el orificio de estrangu -
lación (fig. ®a). Girando dicha leva ITJ se puede
modificar el tamaño de la abertura.
El caudal puede regularse aun con más exacti -
tud, cuando la leva de envolvente tiene una
abertura de entrada triangular (fig . ®b) .
Como el largo del punto de estrangulación es
/ = O, la viscosidad no tiene casi ninguna in -
fluencia sobre el caudal. En la figura @) se
compara la válvula de orificio regulable con
la válvula de estrangulación.
Aplicación
La válvula de orificio se utiliza para modificar
de forma sencilla la velocidad de émbolos,
cuando reinan condiciones de presión más o
menos constantes (!ip = constante) y no se
necesitan velocidades exactas. Con la válvula
de orificio, el caudal puede ajustarse con
más exactitud .
Símbolo según ISO 1219
Válvula de orificio regulable (fig . @) Orificio
fijo (fig . @)
54
®
®
a)
b)
@
@
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CD
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11. Regulador de caudal, de dos vías
Problema
Debe establecerse un sistema hidráulico en el
que el caudal ajustado permanezca constante,
conforme al esquema de circuito siguiente.
Las mediciones deben mostrar las propieda-
des de la válvula reguladora de caudal, de dos
vías, necesaria al efecto.
P e3
P e4
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar) . Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión.
Material didáctico
CIJ Grupo de accionamiento
W Válvula reguladora de caudal , de dos vías
[]] Válvula !imitadora de presión
[IJ Válvula de cierre
[]] 3 manómetros
[IJ Depósito de medición con válvula de cierre
!Il Tuberías rígidas con racores
[[] Herramientas
[]] Hoja de protocolo
[IQ] Examen de conocimientos
55
11.1 Regulador de caudal, de dos vías
Tipo de construcción A
Objeto
La válvula reguladora de caudal, de dos vías,
puede mantener constante el caudal ajustado
que sale V, aunque las presiones de salida y
entrada varíen.
Construcción
Esta válvula reguladora de caudal, de dos vías,
consta de los siguientes componentes impor-
tantes para su funcionamiento (fig. CD):
DJ Cuerpo
W Tornillo de estrangulación
QJ Embolo de regulación
l1l Muelle de compresión
El émbolo de regulación y el muelle de com -
presión forman una balanza de presión.
Funcionamiento
El caudal debe pasar por el intersticio anular
S1 - entre el cuerpo DJ y el tornillo de estrangu-
lación [I] - y por el intersticio S2 - entre el
émbolo de regulación QJ y el cuerpo DJ.
Al girar el tornillo de estrangulación aumenta
o disminuye el tamaño del intersticio anular S1
del estrangulador. Con ello, la cantidad de
líquido a presión que puede pasar es mayor
o menor.
Si el caudal \i está fijado por una determinada
posición del estrangulador, el émbolo de regu-
lación QJ junto con el muelle de compresión l1l
(balanza de presión) mantienen este caudal,
aunque fluctúe la presión en la entrada o en la
salida o en ambos conductos de la válvula regu-
ladora de caudal, de dos vías.
Explicación y prueba matemática de cómo la
balanza de presión compensa las fluctua-
ciones de presi-On y mantiene así constante
el caudal
Definiciones:
Pe1
Pe2
56
presión del líquido delante del tor-
nillo de estrangulación de la entrada A
presión del líquido después del
primer punto de estrangulación
(después del tornillo de estrangula-
ción)
presión en la salida B
superficies de émbolo
fuerza de muelle
Pe1 debe ser siempre mayor que Pe3 (300 ... 500
kPa/3 ... 5 bar) a fin de garantizar el funcio-
namiento. Por el lado izquierdo actúa sobre el
émbolo de regulación la fuerzaF1, que depende
de la superficie del émbolo A1 y de la presión
Pe1 (fig. CD) .
La fuerza F1 es, por tanto,
F1 = A1 · Pe1
CD
A ------.
® B
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lJJ
lL
E
Por el lado derecho actúa sobre el émbolo de
regulación la fuerza F2 , que también depende
de la superficie del émbolo A1, de la presión
Pe 2 y de la fuerza del muelle FF· (Estafuerza FF
es más o menos constante, pues las carreras
del muelle que se presentan son muy pequeñas).
La fuerza F2 es entonces
F1 = A1 · Pe2 + FF
Las fuerzas que so originan en la cámara anular
interior del émbolo de regulación en los lados
A 2 izquierdo y derecho de éste se anulan ,
porque las superficies anulares tienen el mismo
tamaño.
Condición:
Las fuerzas F1 y F2 actuantes sobre el émbolo de
regulación deben encontrarse en equilibrio.
F1
A1 · Pe1
Pe1
FF
Pe1 - Pe2= ~
Como FF y A1 son constantes, la diferencia Pe1 -
Pe 2 debe ser también constante.
Pe1 - Pe2 = llp = constante
La diferencia de presión llp está, pues, «mon-
tada» con la fuerza del resorte FF y la superficie
del émbolo A1.
Conclusión:
Como la diferencia de presión en el intersticio
de estrangulación S1 es constante, también
tiene que ser constante el caudal V que pasa
por dicho intersticio.
En otras palabras:
Si la diferencia de presión llp permanece cons-
tante (independientemente de la presión en
la entrada), también permanece constante el
caudal que pasa por el punto de estrangu-
lación.
Regulación del caudal en caso de fluctua-
ciones de la presión
En la entrada o en la salida pueden producirse
fluctuaciones de presión. Son producidas en la
entrada, por ejemplo, por la conexión y des-
conexión de elementos hidráulicos, y en la
salida, por ejemplo, por diversas cargas de
trabajo.
Regulación del caudal al aumentar la presión
en la entrada
Si aumenta la presión Pe1 en la entrada, también
aumenta la fuerza F1. Esta desplaza el émbolo
de regulación hacia la derecha y aminora al
mismo tiempo el intersticio S2 hasta que tam-
bién aumenta la presión p 82 por el estrangu -
lador. Obedeciendo la condición Pe1 - Pe2 =
constante, al aumentar p81 aumenta también
en la misma medida p82 . Esta última produce
una fuerza mayor, F2 , que a su vez se mantiene
en equilibrio con la mayor fuerza F1.
Por el intersticio S2 ahora más pequeño fluye
entonces, cuando la caída de presión Pe 2 - Pe3
es rnayor, el mismo caudal que antes de la
variación de Pe1 . La presión p 83 no sufre prácti -
camente ninguna modificación durante todo
el proceso.
Regulación del caudal al disminuir la presión
en la entrada
Si la presión p 81 disminuye en la entrada, dis-
minuye también la fuerza F1. La fuerza entonces
mayor F2 desplaza el émbolo de regulación
hacia la izquierda y agranda al mismo tiempo el
intersticio S2 hasta que por él disminuye tam-
bién la presión Pe 2 (p81 - Pe 2 = constante).
Como consecuencia de la presión aminorada
p 82 disminuye también la fuerza F2 , que a su vez
se mantiene en equilibrio con la fuerza más
pequeña F1.
Por el intersticio mayor S2 fluye entonces, con
una caída de presión Pe1 - Pe 3 más pequeña, el
mismo caudal que antes de la variación de p81 .
La presión p83 no sufre prácticamente ninguna
modificación durante todo el proceso.
Regulación del caudal al aumentar la presión
en la salida
Si aumenta la presión p 83 en la salida, también
aumenta en el primer momento la presión Pe 2 ·
Esta produce a su vez un aumento de la fuerza
F2 , que entonces desplaza el émbolo de regu-
lación hacia la izquierda. Con ello aumenta el
tamaño del intersticio S2 hasta que vuelve a
reinar la caída de presión llp = Pe1 - Pe2 origi-
naria. Por el intersticio mayor S2 fluye enton-
ces, con una caída de presión Pe2 - Pe3 más
pequeña, el mismo caudal que antes de la
variación de Pe3·
La presión p 81 no sufre prácticamente ninguna
variación durante todo el proceso.
57
Regulación del caudal al disminuir la presión
en la salida
Si disminuye la presión p83 en la salida, en el
primer momento disminuye también la presión
Pez· Esta caída de presión produce una disminu-
ción de la fuerza F2 y, como consecuencia, un
desplazamiento del émbolo de regulación
hacia la derecha. Al mismo tiempo disminuye
el tamaño del intersticio S2 hasta que vuelve
a reinar la caída de presión !ip = PecPe2
originaria.
Por el intersticio menor S2 fluye entonces, con
una caída de presión Pez - Pe3 mayor, el mismo
volumen que antes de la variación de p83 .
La presión p81 no sufre prácticamente ninguna
variación durante todo el proceso.
11.2 Regulador de caudal, de dos vías
Tipo de construcción B
Objeto
La válvula reguladora de caudal, de dos vías,
puede mantener constante el caudal ajustado
que sale V, aunque las presiones de salida y
entrada varíen.
Construcción
Esta válvula reguladora de caudal, de dos vías,
consta de los siguientes componentes impor-
tantes para su funcionamiento (fig. ®):
OJ Cuerpo
l1J Tornillo de estrangulación
[I] Embolo de regulación
W Muelle de compresión
El émbolo de regulación y el muelle de com-
présion forman una balanza de presión .
Funcionamiento
El caudal debe pasar por el intersticio S1 - entre
el cuerpo OJ y el émbolo de regulación [I] - y
por el intersticio S2 - entre el cuerpo y el tornillo
de estrangulación rn.
Al girar el tornillo de estrangulación aumenta
o disminuye el tamaño del intersticio anular S2
del estrangulador. Con ello, la cantidad de
líquido a presión que puede pasar es mayor
o menor.
Si el caudal V está fijado por una determinada
posición del estrangulador, el émbolo de regu -
lación [I] junto con el muelle de compresión W
(balanza de presión) mantienen este caudal,
58
aunque fluctúe la presión en la entrada o en la
salida o en ambos conductos de la válvula
reguladora de caudal de dos vías.
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A
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1-
Cf)
w
LL
>-.o
Ql
Explicación y prueba matemática de cómo la
balanza de presión compensa ias fluctuacio-
nes de presión y mantiene asi constante el
caudal
Defin iciones
= Presión en la entrada A Pe1
Pe2
Pe3
= Presión delante del segundo
punto de estrangulación (delante
del tornillo de estrangulación)
= Presión después del tornillo de
estrangulación en la salida B
= Superficies de émbolo
= Fuerza del muelle
Pe1 debe ser siempre mayor que Pe3 (300 . ..
500 kPa/3 . . . 5 bar) con el objeto de garantizar
el funcionamiento.
Por el lado izquierdo actúa sobre el émbolo de
regulación la fuerza F3 , que depende de la
superficie del émbolo A1, de la presión Pe3 y de
la fuerza del muelle FF· Esta última FF es más o
menos constante, porque se presentan sólo
carreras de muelle muy pequeñas (fig. ©).
La fuerza F3 es entonces
F3 = A1 · Pe3 + FF
Por el lado derecho actúa la fuerza F2 , que
depende de las superficies A2 y A3_.y la presión
Pe2·
Las superficies A 2 y A 3 tienen juntas el tamaño
de la superficie A1.
La fuerza F2 es entonces
F2 = A2 · Pe2 + A3 · Pe2
F2 = (A2 + A3) · Pe2
F2 = A1 · Pe2
Las fuerzas que se originan en la cámara anular
interior del émbolo de regulación en los lados
izquierdo y derecho de éste se anulan, porque
las superficies anulares tienen el mismo tamaño.
Condicibn:
Las fuerzas F2 y F3 sobre el émbolo de regula-
ción deben encontrarse en equilibrio.
F2 = F3
A1 · Pe2 = A1 · Pe3 + FF !: A1
FF
l - Pe3 Pe2 = Pe3 + ~
Como FF y A1 son constantes, también tiene que
ser constante la diferencia Pe2 - Pe3·
Pe2 - Pe3 = !ip = constante
Conclusión:
~
Como la diferencia de presión 6.p = _F en el
A1
intersticio de estrangulación S2 es constante,
también el caudal que pasa li tiene que ser
constante. En otras palabras:
Si la diferencia de presión !ip permanece cons-
tante (independientemente de la presión en
la entrada), también permanece constante el
caudal que pasa por el punto de estrangu-
lación.
Regulación del caudal en caso de fluctua-
ciones de la presión
En la entrada o en la salida pueden producirse
fluctuaciones de presión. Son producidas en la
entrada, por ejemplo, por la conexión y des-
conexión de elementos hidráulicos, y en la
salida, por ejemplo, por diversas cargas de
trabajo.
Regulación del caudal al aumentar la presión
en la entrada
Si aumenta la presión p 81 en la entrada, en el
primermomento aumenta también la presión
p 82 . Como consecuencia, aumenta también la
fuerza F2 , que desplaza el émbolo de regula-
ción hacia la izquierda. Al mismo tiempo dis-
minuye el tamaño del intersticio S1 hasta que
vuelve a reinar la caída de presión 6.p = Pe2 -
Pe3 originaria.
Por el intersticio menor S1 fluye entonces, con
una caída de presión Pe1 - Pe?. mayor, el mismo
caudal que antes de la variación de Pe1· La
presión p83 no sufre prácticamente ninguna
variación durante todo el proceso.
Regulación del caudal al disminuir la presión
en la entrada
Si disminuye la presión Pe1 en la entrada, en el
primer momento disminuye también la presión
p82 . Esta caída de presión produce una disminu-
ción de la fuerza F2 y, como consecuencia, un
desplazamiento del émbolo de regulación
hacia la derecha. Al mismo tiempo aumenta el
tamaño del intersticio S1, hasta que vuelve a
reinar la caída de presión !ip = Pe2 - Pe3 ori-
ginaria.
Por el intersticio mayor S1 fluye entonces, con
una caída de presión Pe1 - Pe2 menor, el mismo
caudal que antes de la variación de Pe1·
La presión p83 no sufre prácticamente ninguna
modificación durante todo el proceso.
59
Regulación del caudal al aumentar la presión
en la salida
Si au.menta la presión Pe3 en la salida también
aumenta la fuerza F3 . Esta desplaza el émbolo
de regulación hacia la derecha y aumenta el
tamaño del intersticio S1 hasta que vuelve a
reinar la caída de presión flp = Pe2 - Pe3 origi-
naria. La presión aumentada Pe 2 produce una
fuerza mayor F2 , que a su vez s~ mantiene en
equilibrio con la mayor fuerza F3 .
Por el intersticio mayor S1 fluye entonces, con
una caída de presión Pe1 - Pe2 menor, el mismo
caudal que antes de la variación de Pe3 .
La presión Pe1 no sufre prácticamente ninguna
modificación durante todo el proceso.
R~gulación del caudal al disminuir la presión
en la salida
Si disminuye la presión Pe3 en la salida, también
disminuye la fuerza F3 . La fuerza entonces
mayor F2 desplaza el émbolo de regulación
hacia la izquierda y aminora el tamaño del
intersticio S1 hasta que vuelve a reinar la caída
de presión flp = Pe 2 - Pe3 originaria. La presión
aminorada Pe 2 produce una fuerza menor F2 ,
que se mantiene en equilibrio con la fuerza
menor F3 . Por el intersticio menor S1 fluye en-
tonces, con una caída de presión Pe1 - Pe 2
mayor, el mismo caudal que antes de la varia-
ción de Pe3·
La presión Pe1 no sufre prácticamente ninguna
variación durante todo el proceso.
Aplicación y símbolos de los tipos de válvulas
reguladoras de caudal
Aplicación
Un caudal constante se requiere con cargas
variables
• por ejemplo, en carros portaútiles, que
deben trabajar con velocidad de avance
constante y ajustable con diversos esfuer-
zos de trabajo (fig. @).
• para limitar exactamente las velocidades
de bajada de elevadores
• para sincronizar el movimiento de cilindros
y elementos semejantes (fig. ®)
60
®
®
0
Herramienta Unidad de avance
Carro de bancada
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©
Símbolos según ISO 1219
Válvula reguladora de caudal, que mantiene
automáticamente constante el caudal de
salida, en gran parte independientemente de
la presión y de un mayor caudal de entrada.
Sólo es posible regularla en una dirección.
Como símbolo de la válvula reguladora de cau-
dal, de dos vías, se puede emplear la represen-
tación simplificada (fig. ®) de ambos tipos de
válvulas o las representaciones detalladas del
tipo A (fig. 0) y del tipo B (fig. ®).
Explicación referente al esquema de circuito
(fig. ®)
Una placa sometida a carga desuniforme (por
ejemplo, una mesa elevadora) debe ser levan-
tada o bajada uniformemente por medio de
dos cilindros. Dos válvulas reguladoras de cau-
dal, de dos vías, ajustadas al mismo caudal
aminorado, proporcionan el movimiento sín-
crono. En la posición dibujada de la válvula
distriuidora 4/2, la placa baja uniformamente.
Con la disposición especial de las válvulas
antirretorno (mando Graetz) se logra que la
dirección del caudal por las válvulas regula-
doras de caudal, de dos vías, sea siempre igual.
Sin esta disposición, la placa podría ladearse,
puesto que las válvulas reguladoras de caudal,
si el líquido pasara en dirección contraria,
harían sólo las veces de estranguladores.
®
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4000 N
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1
2000N
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61
¿la de estrangulación y
antirretorno, regulable
Problema:
Establecer un sistema hidráulico conforme al
esquema de circuito siguiente.
5
~-·-·
. r-
1 L
Fases de trabajo
1. Preparar .el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio conforme a la hoja de
protocolo
5. Desmontar el circu ito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización ,
de averías, el armado y desarmado únicamente
cuando la instalación esté sin presión. Cuidar
de que no haya ningún obstáculo en la carrera
del vástago del cilindro.
62
2
5
1
5 Q
J
Material didáctico
OJ Grupo de accionamiento
[I) Cilindro de doble efecto
DJ Válvula distribuidora 4/2
l1l Válvula !imitadora de presión
[]] 3 manómetros
[]] Válvula de estrangulación y antirretorno
regulable
[f] VálvÚla de cierre
[]] Válvula de retención
W Tuberías rígidas con racores
ITQJ Herramientas
[fil Cronómetro
[ill Hoja de protocolo
@:) Examen de conocimientos
Nota
La velocidad de avance del émbolo debe po-
derse regular; por esta razón, prestar atención
a que la válvula de estrangulación y antirretorno
sea empalmada correctamente. La presión Pe 2
se ajusta mediante la válvula de cierre mal salir
el vástago del émbolo.
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Objeto
La válvula de estrangulación y antirretorno
debe limitar el caudal del líquido a presión en
un sentido (estrangular) y en sentido contrario
debe abrir toda la sección de paso (válvula
antirretorno).
Construcción
La válvula de estrangulación y antirretorno
consta de los siguientes componentes impor-
tantes para su funcionamiento (fig. CD):
OJ Cuerpo de la válvula
W Torn illo de estrangulación
W Cono (válvula antirretorno)
[I] Muelle
/]] Junta anular
Es. una combinación de una válvula de estran-
gulación regulable y de una válvulaantirretorno.
Funcionamiento
Girando el tornillo de estrangulación, se au-
menta o reduce la sección anular de paso por
el punto de estrangulación 0 . Como conse-
cuencia, puede variarse el caudal del líquido
a presión en el sentido de A--..B (estrangula-
ción), fig. CD.
Al fluir el caudal de B-->-A, el cono estanquei -
zador es empujado contra el muelle débil y
deja pasar el líquido. El caudal pasa sin ser
estrangulado ; la corriente que pasa por el
punto de estrangulación es tan pequeña que se
la puede despreciar (fig. CD).
Aplicación
Las válvulas de estrangulación y antirretorno
"'Se emple_a.rt cuando e? necesario regular un
caudal más o menos con¡;tante en una sola
dirección, debiendo mantener libre el paso en
la dirección contraria.
Símbolo según ISO 1219
Válvula de estrangulación y antirretorno, regu -
lable (fig. ®)
La posibilidad de regulación la indica la flecha.
®
, ~8
®
63
l
13. Resistencias al paso de fluidos
Problema:
Deben establecerse los circuitos mostrados en
el esquema. El ensayo ha de mostrar cómo lacaída de presión (debido a la resistencia al paso
de fluidos (depende de la longitud de las tu-
berías, de la sección de éstas y de los cambios
bruscos de dirección .
4
3
2
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1 ~
5
Largo de tubería
250
500
750
Sección de tubería
4x7
6x1
12x 1
Codos de tuberías
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
del circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio conforme a la hoja de
protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización de
averías , el armado y desarmado únicamente
cuando la in stalación esté sin presión.
64
Material didáctico
OJ Grupo de accionamiento
[TI Válvula !imitadora de presión
W Válvula reguladora de caudal , de dos vías
[IJ 2 manómetros
W Válvula de cierre
[]] Depósito de medición con válvula de cierre
[IJ Tuberías con racores
Tubos 6x1, de 250, 500 y 750 mm de largo
Tubos 4x1, 6x1y12x1, de 500 mm de largo
Tubo 12x1, de 2300 mm de largo, con varios
codos semicirculares
Tubo 12 x 1, de 2300 mm de largo, con raco -
res angulares
[]] Tuberías rígidas con racores
[[] Herramientas
[!Q] Hoja de protocolo
[fil Examen de conocimientos
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Fundamentos teóricos
En un sistema hidráuliéo cerrado, la presión
que el líquido en reposo ejerce sobre las
paredes del depósito es en todas partes igual.
Si el líquido en estado de reposo, encerrado
en un tubo, se somete a presión, la presión
estática o contra la pared del tubo es en todas
partes igual, es decir, en todos los puntos de
medición los manómetros indican la misma
presión (fig. CD).
Si el líquido se mueve en el tubo en la dirección
de la flecha, las presiones medidas en el sen -
tido de la corriente son cada vez más peqeñas
(fig. 0).
Esta caída de presión es producida en cual-
quier corriente que circula por un tubo por la
resistencia al paso de fluidos. La caída de la
presión depende
e del rozamiento interno del líquido
• del rozamiento del líquido con las paredes
de la tubería
y, por otra parte, de otras resistencias espe-
ciales (en codos, etc.).
Influyen en la caída de presión:
(véase también «Leyes fundamentales de la
física»)
e la velocidad de flujo
• si la corriente es laminar o turbulenta
• el diámetro del tubo
• la viscosidad del líquido
e las asperezas de las paredes
e el caudal de paso
• la variación de la sección del tubo
• codos, válvulas
El manómetro CTI p82 indica directamente la
gaída de presión sufrida en el largo de la tubería,
puesto que en el extremo de ésta el líquido
fluye sin presión (p83 = 0) en el depósito de
medición.
6.p = Pe2 - Pe3
6.p = Pe2 - O
6.p = Pe2
La resistencia al paso de fluidos, como valor
numérico de una magnitud física puede deter-
minarse exactamente únicamente mediante
ensayos.
Por ejemplo , si por una tubería de 1 m de largo
fluye un caudal de 10 l/min y se lee una dife-
rencia de presión de 500 kPa (5 bar), se escribirá:
500 kPa
Resistencia al paso =
10 l/min
El doble de la diferencia de presión no significa
empero que el caudal se duplique como en la
electrotecnia, donde el doble de tensión
significa el doble de corriente. En los líquidos
circulantes, los procesos son más complica-
dos. La pérdida de presión y el caudal no son
proporcionales, como demuestran los ensayos.
0
-
65
~álvula distribuidora 4/3
Problema:
Ha de establecerse un sistema hidráulico con -
forme al esquema de circuito siguiente. Mon -
tando una válvula distribuidora 4/3 con posi -
ción media de circunvalación ha de estable-
cerse un circuito de circunvalación .
5
4
Fases de trabajo
1.Preparar el material didáctico
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1 ~
1
L _ ._
2. Colocar las piezas según el esquema de
circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
montado
4. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la intalación esté sin presión.
66
A
5
3
B
Material didáctico
ITl Grupo de accionamiento
[IJ Cilindro de doble efecto
[]] Válvula distribuidora 4/3
[TI Válvula !imitadora de presión
[[] 3 manómetros
[]] Tubérías rígidas con racores
[[] Herramientas
W Hoja de protocolo
[]] Examen de conocimientos
Nota
T
181
I~ ~I
IHI
IHI
Las válvulas distribuidoras 4/3 pueden tener
diversas posiciones medias. Con ellas hay
diversas soluciones para el problema. Las
posiciones medias que suelen emplearse con
frecuencia puede verlas en la esquina superior
derecha, en el símbolo.
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Objeto
Las válvulas distribuidoras 4/3 deben gobernar
el flujo del caudal cuando se emplean cilindros
de doble efecto.
Construcción
La válvula distribuidora 4/3 consta de los si-
guientes componentes importantes para su
funcionamiento (fig. CD):
OJ Cuerpo
W Embolo de mando
DJ Muesca
[TI Juntas
Funcionamiento
El émbolo de mando de la válvula distribuidora
4/3 (4 empalmes, 3 posiciones de conmuta-
ción), estando en posición media de circun -
valación (fig . CD) deja pasar el líquido de P-+ T '
y cierra el paso de A y de B.
Al accionar la palanca (pulsador) hacia afuera,
se obtiene . la posición a (fig. CD); se abre el
paso de P-+A y de B-+T.
Al accionar la palanca (pulsador) hacia adentro,
se obtiene la posición b (fig. @); se abre el
paso de P-+B y de A-+T.
Aplicación
La válvula distribuidora 4/3 con posición media
de circunvalación y dos posiciones de paso se
utiliza para pilotar cilindros de doble efecto
o motores hidráulicos.
Tiene las siguien~es ventajas:
1. En la posición media de circunvalación, el
®
caudal puede fluir sin ningún obstáculo, es @
decir, sin calentarse. hasta el depósito.
2. El émbolo de trabajo puede detenerse en
cualquier posición , aunque actúen sobre el
fuerzas exteriores.
Tiene, empero, tamb~én desventajas:
1. Si la bomba alimenta a varios cilindros cuyos
émbolos se desplazan en diversos momen-
tos, hay que reemplazar el sistema de circwn-
valación sin presión por otro circuito.
2. En caso de cilindros diferenciales, el em-
palme T no debe tener presión , porque de lo
contrario no podría excluirse que el émbolo
de trabajo se desplace por el paso de aceite
de fuga a las tuberías de los cilindros.
t t
B P A T
t t
B p A T
• B P A T
A B
P r
67
Símbolo según ISO 1219 (fig . ©)
Válvula distribuidora 4/3 con posición media
de circunvalación
Funcionamiento
El grupo de accionamiento suministra el caudal
de líquido. Para que no se produzcan presiones
demasiado altas, hay prevista en el sistema
hidráulico una válvula !imitadora de presión.
La magnitud de la presión puede leerse en un
manómetro. Para pilotar el cilindro de doble
efecto hay prevista una válvula distribuidora
413 con posición media de circunvalación.
Estando dicha válvula en la posición media de
circunvalación, el caudal de líquido puede
pasar sin obstáculos al depósito. Los empal -
mes A y B están cerrados.
Al con.mutarla a la posición de avance (a), se
abre el paso de P->-A y de B->-T, y el vástago
del émbolo del cilindro sale .
Al conmutarla a la posición de retorno (b), se
abre el paso P-~B y de A-+ T y el vástago del
émbolo del cilindro entra.
Si durante el movimientode avance se con -
muta la válvula a la posición media de circun -
valación, el émbolo se detiene y no puede ser
movido tampoco aplicando una fuerza exterior
(fig. ® ).
Aplicación
Cuando es necesario que el émbolo se detenga,
el circuito de circunvalación tiene la ventaja
de que el caudal enviado por la bomba puede
ser evacuado directamente sin presión, sin
calentarse y sin necesidad de pasar por la vál-
vula !imitadora de presión.
Si se evacuara el caudal por esta última, el
líquido se calentaría (se perdería energía).
68
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~rea de situación: avance del
émbolo sin sacudidas
Problema:
Ha de moverse una carga sin sacudidas con
un cilindro de doble efecto, en la carrera de
avance del émbolo. Al efecto, ha de estable -
cerse un sistema hidráulico según los esque-
mas 1 y 11 y determinarse el efecto.
CD
r-
1
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1 ~
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar las piezas según el esquema 1
4
3. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
4. Completar el circuito 1 conforme al esquema 11
5. Efectuar el ejercicio según la hoja de protocolo
6. Desmontar el circuito
7. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión .
®
4
2
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1 r-
1 ~
Material diááctico
CIJ Grupo de accionamiento
[2J 2 válvulas !imitadoras de presión W, ~
[]] Válvula antirretorno
GJ 3 manómetros
[[] Válvula distribuidora 4/3
[]] Válvula de estrangulación y antirretorno
ITJ Cilindro de doble efecto
[[] Cable y brazo
[[] Tuberías rígidas con racores
[j]] Herramientas
[ill Hoja de protocolo
[ill Examen de conocimientos
4
.69
1
1
I'
1
Estructura del circuito 1 (fig. CD)
Al acciona"r la válvula distribuidora 4/2, el cau -
dal de líquido enviado por el grupo de accio-
namiento pasa por la válvula reguladora de
caudal al cilindro de trabajo y actúa sobre la
superficie del émbolo; al mismo tiempo, el
líquido de retorno del lado del vástago sale sin
presión. Según el peso de la carga, el émbolo
se mueve con sacudidas más o menos fuertes.
Este «deslizamiento con sacudidas«, llamado
también «Stick-Slip», se produce por el roza-
miento variable producido por el deslizamiento
y la adherencia. El émbolo no sólo es empu-
jado por el líquido a presión, sino también
«extraído» por el peso de la carga. El «desliza-
miento con sacudidas» puede presentarse
también sin que haya una carga que tire,
cuando las velocidades de arranque son lentas
y las resistencias de trabajo varían.
Di ch o «deslizamiento con sacudidas» no es
conven"iente y se evita estructurando el circuito
conforme al esquema 11.
Estructura del circuito 11 (fig. CD)
Después de accionar la válvula distribuidora
4/2, el caudal de líquido, como en el circuito 1,
pasa al cilindro y actúa sobre el émbolo con
la presión p 82 , que puede subir hasta alcanzar
la pres ión Pe1 = Pe máx . ajustada en la válvula
!imitadora de presión 111
Por la válvula !imitadora de presión~. montada
en la salida, se produce en la cámara del vás -
tago del cilindro una contrapresión p 83 . Esta
contrapresión está ajustada de modo que el
émbolo «no está sometido a esfuerzo hidráu-
lico». Con ello se evita que el émbolo «se
deslice con sacudidas» y ya no es posible
«tirar» del émbolo. El movimiento de avance
tiene lugar entonces de forma uniforme.
La válvula !imitadora de presión~ actúa como
«válvula de retenida».
Aplicación
Se utiliza, por ejemplo, en máquinas herramien -
tas, para que el carro de la herramienta avance
uniformemente y sin sacudidas (se protege la
herramienta y se obtiene una superficie de
mejor calidad).
70
CD
4
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1
Llación del caudal de entrada
y de salida
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©
Problema:
Han de establecerse los circuitos para la regu-
lación del caudal de entrada y de salida con -
forme a los esquemas siguientes. El ejercicio
debe mostrar las ventajas y desventajas de
ambos tipos de regulación.
Regulación del caudal de entrada (primario)
A_ . A ,
Pe2
¡-------
1
1 1
1 L_
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión.
No colocar ningún obstáculo en la carrera del
vástago del émbolo.
Regulación del caudal de salida (secundario)
Material didáctico
ITl Grupo de accionamiento
W Cilindro de doble efecto
Pe3
[I] 2 válvulas !imitadoras de presión
GJ Regulador de caudal, de 2 vías
[I] Válvula distribuidora 4/3
[]] 3 manómetros
IIl Válvula antirretorno
W Freno o cable
III Herramientas
[]]] Tuberías rígidas con racores
[fil Hojas de protocolo
@J Examen de conocimientos
Nota
Para que el émbolo esté sujeto hidráulicamente,
en la regulación del caudal de entrada, en la vál -
vula !imitadora de presión se ajusta la presión Pe2-
EI ejercicio debe realizarse cargando el émbolo
de trabajo y sin cargarlo.
71
16.1 Regulación del caudal de entrada
Funcionamiento
En la regulación del caudal de entrada, se
regula el caudal alimentado al consumidor.
El grupo de accionamiento suministra una co -
rriente de líquido. La presión máxima Pe1 la
determina la válvula !imitadora de presión.
Al accionar la válvula distribuidora 4/3, el lado
del émbolo recibe el caudal de la válvula regu -
ladora de caudal correspondientemente
ajustada. El émbolo se desplaza y el vástago
. \
sale a una velocidad de avance corstante . El
líquido desplazado de la cámara del vástago
es evacuado por la válvula distribuidora 4/3
y la otra válvula !imitadora de presión ajustada
a la presión p 82 y regresa al depósito. Esto es
necesario para sujetar el émbolo hidráulica-
mente y compensar fluctuaciones de la presión.
Como la válvula reguladora de caudal regula
la entrada de la corriente de líquido, la super-
ficie del émbolo se somete únicamente a la
presión que exige la resistencia de trabajo
respectiva. Como consecuencia, el cilindro y
sus juntas se someten a pequeñas cargas,
no se produce un salto al comenzar el movi -
miento y la velocidad del émbolo permanece
también constante aunque la resistencia de
trabajo varíe . No es posible conmutar en vaivén
rápidamente, porque la presión tiene que for-
marse primero.
Estando la válvula distribuidora 4/3 en posi-
ción media, la presión en la válvula reguladora
de caudal se desvanece por la fuga (fig. G))
16.2 Regulación del caudal de salida
Funcionamiento
En la regulación del caudal de salida, se regula
el caudal que sale del consumidor.
El grupo de accionamiento suministra la co -
rriente de líquido. La presión máxima la deter-
mina la válvula !imitadora de presión.
Al accionar la válvula distribuidora 4/3, el lado
del émbolo recibe la corriente de líquido en-
viada por la bomba.
El líquido desplazado de la cámara del vástago
pasa por las válvulas reguladora de caudal
y distribuidora 4/3 y llega al depósito. Se regula,
pues, la corriente del líquido que sale; así se
sujeta hidráulicamente el émbolo y el vástago
puede salir a velocidadde avance constante.
72
CD
A .
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e.
Hemos hecho un error de dibujo en ejerc1c10 16 (regulaci6n del caudal
de entrada). Le rogamos excusarnos por este error.
Debido a que el circuito asi no funciona le rogamos cambiar el
circuito antiguo por el nuevo incluido en el anexo. Le rogamos
complementar el material did~ctico y la lista de elementos con
dos v~lvulas antirretorno respectivamente.
¡ ·- ·- ·- - ·- · _J __ ,
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17. Circuito diferencial
(circuito de circunvalación)
Problema:
Ha de establecerse un sistema hidráulico con -
forme al esquema de circuito siguiente. Al
accionar la válvula distribuidora debe verse el
funcionamiento del circuito diferencial.
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
5. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
, ~"0 •í<>c i:>I ;::irmado y el desarmado única-
Material didáctico
DJ Grupo de accionamiento
[IJ Cilindro diferencial
A 2
Reláción de superficies: - 1 = -
A2 1
[I] Válvula distribuidora 3/2
[TI Válvula distribuidora 4/3 con posición media
de circunvalación
W Válvula de estrangulación, regulable
W 3 manómetros
[I] Válvula !imitadora de presión
[[] Válvula antirretorno
W Tuberías rígidas con racores
lill Herramientas
[fil Hoja de protocolo
[ill Examen de conocimientos
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Circuito. diferencial 2 : 1
Es un cilindro de doble efecto, en el que las
superficies efectivas del lado del émbolo y del
lado del vástago están construidas en una
determinada relación.
En este caso, la relación entre la superfici,e del
émbolo y la anular del lado del vástago es de
2: 1. La superficie del émbolo es, pues, el doble
de la superficie anular del vástago.
Funcionamiento
El grupo de accionamiento suministra la co-
rriente de líquido. Hay montada una válvula
!imitadora de presión, a fin de no sobrepasar
la presión admisible en el sistema. En el manó-
metro puede leerse la magnitud de la presión
Pe1· Para pilotar el cilindro diferencial con cir-
cunvalación hay que accionar la válvula distri-
buidora 4/3 (posición b) y la 3/2 (posición a) .
El vástago del cilindro sale sin circunvalación,
es decir, lentamente, éuando la válvula distri -
buidora 4/3 se encuentra en posición by la 3/2
en posición a (fig. Q)).
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Relación de superficies
A1 2
A2
A, 2 A2
1
-A 2 1
Presiones:
Pe2 = Pe3 (posición de circunvalación)
Fuerzas:
F1 Pe2 X A,
F2 Pe3 X A2
F1
Pe2 A,
F2
Pe3 =
A2
F, F2
A, A2 porque Pe2 = Pe3
F, F2
2A2 A2 porque A1 = 2A2
F1
F2
2 ambos lados multiplicados por A2
F1 2F2
Por tanto:
F1 = 2 · F2 (el vástago sale)
L__ __ · - - · - - ·-- ·-- · -
75
Al salir el vástago del émbolo, el líquido a
presión de la cámara anular del lado del vástago
pasa, junto con el caudal VP de la bomba, al
lado del émbolo. La velocidad de avance vv,
por la relación de superficies A1 : A2 = 2 : 1,
es igual a la velocidad de retorno Vr (fig . 0).
Prueba:
vp
vp v2 vP 2 2\ip
Vv = - - + - = - + - = --
A 1 A2 A1 A1 A1
2
dm 3
min dm
dm 2 min
.~ 2\i'
Vr = .-P
A2 A,
Vv = Vr
Desplaza-
miento
Tiempo
El ensayo debe mostrar que la velocidad de
avance vv del émbolo es igual a la de retorno
Vr (compárense los tiempos) .
Aplicación
El circuito diferencial (con circunvalación) se
emplea en sistemas hidráulicos, con el objeto
de elevar la velocidad de avance o de igualarla
a la de retorno.
Como el caudal de líquido desplazado s@ em-
plea directamente sumándose al caudal de la
bomba, se puede emplear una bomba de
menor potencia.
El émbolo está sujeto hidráulicamente por el
líquido actuante por ambos lados.
Símbolo según ISO 1219
Cilindro diferencial (fig. @) .
76
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18. Regulador de presión
(válvula reductora de presión)
Problema:
Ha de establecerse un sistema hidráulico
según el esquema siguiente:
Debe empujarse un rodillo enderezador contra
la chapa, por medio de un cilindro hidráulico
y una presión aminorada (válvula reductora de
presión).
Plan de situación
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circito
4. Realizar el ejercicio según la hoja de profocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión.
Retirar todos los obstáculos de la carrera de
desplazamiento del vástago del émbolo.
J e
7
[iJ
Material didáctico
[]] Grupo de accionamiento
W Válvula !imitadora de presión
[IJ Válvula distribuidora 4/3
GJ Cilindro de doble efecto con freno
[]] Regulador de presión con orificio de salida
[]] Válvula antirretorno
ITl 3 manómetros
[[J Tuberías rígidas y racores
[[] Herramientas y cronómetro
@J Hoja de protocolo
[fil Examen de conocimientos
77
18.1 Regulador de presión, de dos vías
(regulador sin orificio de escape)
Objeto
El regulador de presión sirve para reducir la
presión de entrada al valor de una presión de
salida ajustable.
Construcción
El regulador de presión consta de los siguien-
tes componentes importantes para su fun-
cionamiento (fig . CD):
ITJ Cuerpo
W Embolo
[TI Muelle de compresión
[I] Tornillo de ajuste
IIl Junta
Funcionamiento
En la posición inicial, el émbolo es empujado
por el muelle de compresión contra el fondo
de la válvula (fig. CD). El líquido que entra con
la presión Pe1 pasa hasta la salida. Con la pre-
La regulación puede tener lugar únicamente
cuando Pe1 es mayor que Pe2·
sión que se· forma aquí, pasa por el conducto G)
Y a la parte inferior de la superficie A del émbolo
(fig. 0).
Sobre el émbolo actúan las siguientes fuerzas:
FF = Fuerza del muelle, constante o ajustable
(N)
F2 = Pe2 · A (N)
Pe2 = Presión en el lado de salida (Pa)
A = Superficie del émbolo (cm2)
La presión Pe1 no genera ninguna fuerza sobre
el émbolo, porque actúa sobre dos superficies
en sentido opuesto, con lo que F1 es igual a
cero . Como no actúan otras fuerzas sobre el
émbolo, ·e1 caudal de líquido en el intersticio
anular 0 se ajusta de modo que la fuerza del
muelle viene a resultar igual a la fuerza de la
presión del líquido.
FF = F2
FF = Pe2 ·A
Pe2
De la ecuación se desprende, que la presión
Pe2 depende únicamente de la magnitud de la
fuerza del muelle FF. Si aumenta ésta, también
aumentará la presión Pe2 ; si disminuye, también
disminuirá dicha presión (de modo directamen-
P proporcional). La fuerza del muelle FF se
a1 c1 sta mediante un tornillo .
78
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Regulación al aumentar la presión en la salida
Si aumenta la presión Pe2 en la salida,en el
primer momento aumenta también la fuerza
F2 y desplaza el émbolo venciendo la menor
fuerza del muelle FF. Al mismo tiempo dis-
minuye el tamaño del intersticio anular 0;
como consecuencia disminuye de nuevo la
pres ión Pe2 hasta que se vuelve a establecer
el equilibrio originario de las fuerzas FF y F2.
A pesar de que la presión Pe2 aumenta en el
primer momento, la disminución del tamaño del
intersticio anular proporciona de nuevo una
presión uniforme Pe2 . Cuando la presión dis-
minuye al valor prescrito ajustado para el
muelle, ello significa que tiene lugar una con-
versión de la energía hidráulica en energía
térmica equivalente al valor de la caída de
presión.
Regulación al disminuir la presión en la salida
Si disminuye la presión Pe2 en la salida, en el
primer momento disminuye también la fuerza
F2 . Como consecuencia, el émbolo se desplaza
hacia abajo por el efecto de la mayor fuerza
del muelle FF. Al mismo tiempo aumenta el
tamaño del intersticio anular 0; como conse-
cuencia aumenta de nuevo la presión Pe2, hasta
que vuelve a reinar el equilibrio entre las
fuerzas FF y F2 .
A pesar de que la presión Pe2 disminuye en el
primer momento, el aumento del tamaño del
intersticio anular proporciona de nuevo una
presión uniforme Pe2 . Cuando la presión au-
menta hasta el valor prescrito ajustado para el
muelle, ello significa aquí que se alimenta adi -
cionalmente energía hidráulica del lado de la
entrada.
Aplicación
Se utiliza en máquinas herramientas, cilindros
de fijación , con presión ·reducia en un circuito
secundario.
Desventajas
Los reguladores de pres1on en ejecución de
dos vías tienen las siguientes desventajas:
1. Si no hay flujo hacia el consumidor, no
pueden ajustarse de una presión mayor a
otra más baja.
2. Se necesita una válvula !imitadora de pre-
sión, adicional para los golpes de presión
hacia atrás provenientes del consumidor.
Símbolo según ISO 1219
Regulador de presión, de dos vías (llamado
también Válvula reductora de presión), fig. CD
Es una válvula que mantiene en gran medida
constante la presión de salida, aunque varíe
la de entrada (ésta debe ser empero mayor).
La posibilidad de regulación del muelle está
marcada con la flecha.
79
18.2 Regulador de presión, de tres vías
(regulador de presión con orificio
de escape)
Objeto
El regulador de presión con orificio de escape
sirve para regular (aminorar) la presión de en-
trada a un valor ajustable de la presión de
salida. Al mismo tiempo pueden eliminarse los
golpes de presión provenientes del consumi-
dor; la presión puede ajustarse también a un
valor más bajo, sin flujo.
Construcción
El regulador de presión consta de los siguien-
tes componentes importantes para su fun-
cionamiento (fig. ©):
ITJ Cuerpo
[I] Embolo
QJ Muelle de compresión
[}]Tornillo de ajuste
[[] Junta
[]] Tapa del cuerpo
Funcionamiento
En la posición inicial, el muelle empuja el ém-
bolo [I] contra el cuerpo ITJ. El líquido que entra
con la presión p 81 pasa hastá la salida B. La
presión que se forma por el punto amortigua-
dor de estrangulación 0 produce una fuerza
F2 . El émbolo es desplazado hacia el muelle
hasta que reína equilibrio de fuerzas con FF.
Al mismo tiempo se estrecha el borde de regu-
lación. La presión p 82 disminuye (fig. ©). El
mecanismo de regulación es el mismo que
en el regulador de presión sin orificio de
salida, con la diferencia de que se amortiguan
los golpes de presión provenientes del con-
sumidor o un aumento de la presión, y de
que el líquido puede fluir al depósito por T.
En ello, se cierra la tubería A (fig. ®). Este
regulador de presión funciona, pues, también
como una válvula !imitadora de presión.
Aplicación
En las instalaciones hidráulicas se utilizan hoy
casi sin excepción reguladores de presión, de
3 vías, puesto que con ellos se ahorra la válvula
Símbolo según ISO 1219
Regulador de presión, de 3 vías (regulador con
orificio de salida), fig. ®
Pe1
®
!imitadora de presión. @
Los reguladores de presión, de 2 vías, se em-
plean principalmente en botellas de gas y en
instalaciones domésticas de agua.
80
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19. Válvula limitadora de presión,
con mando indirecto
(servopilotada)
Problema:
Ha de establecerse un sistema hidráulico con -
forme al esquema de circuito siguiente. Las
mediciones han de mostrar las propiedades
de la válvula !imitadora de presión servopilo-
tada, en comparación con una válvula !imita-
dora de presión, de efecto directo .
5
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Fases de trabajo
1. Preparar el materi al didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionam iento única-
mente si lo indica el profesor. Cu ide de estar
firm emente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar) . Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión .
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Material didáctico
CD Grupo de accionam iento
[l] 2 válvulas !imitadoras de presión, de efecto
directo
~ Válvula !imitadora de pres ión, servopilotada
QJ Válvu la de estrangu lación , regu lable
[IJ 3 manómetros
[]] Válvula distribuidora 4/3
[[) Depósito de medición con válvula de cierre
ITJ Tuberías rígidas con racores
W Herram ientas
III Hoja de protocolo
ITQJ Examen de conocimientos
81
Objeto
Las válvulas !imitadoras de presión, servopilo -
tadas, sirven para
e limitar la presión de trabajo a un deter-
minado valor ajustable G)
• ajustar la presión máxima en el sistema
hidráulico
e asegurar la instalación y protegerla de carga
excesiva por una presión demasiado alta.
Construcción
La válvula !imitadora de presión, servopilotada,
consta de dos unidades con los siguientes
componentes importantes para su funciona-
miento (fig. 0):
ITl Cuerpo
Unidad de pilotaje:
ITl Cono de pilotaje
W Muelle de compresión
[i] Tomillo de ajuste
Unidad de pilotaje principal:
IIl Embolo de válvula con orificio de estrangu-
lación 0 y orificio interior W
W Muelle de compresión
Funcionamiento
Estando la válvula cerrada (fig. 0), el líquido
a presión fluye a la entrada. Por el orificio de
estrangulación 0, pasa al cono de pilotaje ITJ,
mantenido sobre su asiento por la tensión
previa del muelle W. Dicha tensión previa y,
con ella, la presión de apertura de la válvula
son determinadas por el tornillo de ajuste m.
El líquido actúa con la presión Pe1 sobre el lado
de admisión del émbolo de la válvula III. A
través del orificio de estrangulación 0, detrás
del émbolo de la válvula y delante del cono
de pilotaje se forma una presión Pe2 , que debido
a la propagación uniforme de la presión es
igual a Pe1·
Si, al aumentar la presión, la fuerza actuante
sobre el cono de pilotaje ITl sobrepasa la fuerza
ajustada del muelle de compresión W el cono
se abre y el líquido fluye sin presión por el ori-
ficio interior [fil hacia el depósito T. Al abrirse
el cono ITJ, disminuye la presión Pe2 .
Sobre el émbolo IIl actúa entonces una fuerza
como consecuencia de la diferencia de presión.
También fluye un poco de líquido a presión
por el orificio estrecho de estangulación 0.
Por esta diferencia de presión, el émbolo IIl se
levanta de su asiento (fig . 0).
82
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El líquido a presión puede fluir, con ello, directa-
mente al depósito T. Por la caída de la presión
p82 , se cierra el cono de pilotaje CIJ. El muelle
de reposición []] empuja de nuevo el émbolo
[[]hasta su posición inicial (cerrando la válvula).Aplicación
Se utiliza en sistemas hidráulicos para ajustar
la presión máxima o la de trabajo.
Este tipo de válvulas !imitadoras de presión
satisface las más altas exigencias, porque
• sólo se presentan puntas de presión pe-
queñas que sobrepasan el valor ajustado
e ál aumentar lentamente la presión, la válvula
no abre hasta poco antes de alcanzar la
presión ajustada
e es insensible a las vibraciones del líquido.
Símbolo según ISO 1219
Para el símbolo detallado véase la figura ®
Válvula !imitadora de presión, servopilotada
(fig. ©)
La unidad de servo pilotaje consta de una válvula
!imitadora de presión, sometida a la carga de
un muelle; la unidad de pilotaje principal consta
del émbolo de válvula con el orificio de estran -
gulación y el orificio interior, del muelle de
compresión y del orificio de empalme.
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83
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20. Válvula de secuencia -
mando en función de la presión
Problema:
Ha de estab lecerse un sistema hidráulico con-
forme al esquema de circu ito siguiente. En
dicho sistema, el vástago del émbolo de fija-
ción debe salir sólo después de que el émbolo
del cilindro transportador alcance su posición
final.
7
Fases de trabajo
r-
1
L
1. Preparar el material didáctico
6b
2. Colocar los elementos seg lin el esquema
de circuito
3. Pedi r al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circu ito
6. Hacer el examen de co nocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo ind ica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presion.
84
Avance:
Al accionar la válvula distribuidora 4/2, debe
salir primeramente el vástago del émbolo
transportador [§fil y luego el del émbolo de
fij ación [fü
Retorno:
Al conmutar la válvula distribuidora 4/2 a su
posición de reposo por la acción del muelle,
primeramente debe retroceder el vástago del
émbolo de fijación ~ y luego el del émbolo
transportador~-
Material didáctico
OJ Grupo de accionamiento
ITJ Válvula !imitadora de presión
W Válvula distribuidora 4/2
GJ 2 válvulas de secuencia
[]] 2 válvulas antirretorno
lII 2 cilindros de doble efecto ~. ffifil
ITJ 3 manómetros
[]] Tuberías rígidas con racores
[]] Herramientas
[j]] Hoja de protocolo
[fil Examen de conocimientos
7
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Objeto
La válvula de secuencia debe abrirse al alean - CD zar una determinada presión ajustable y dejar
pasar el caudal a otro sistema hidráulico.
Construcción
La válvula de secuencia, servopilotada, consta
de dos unidades con los siguientes campo-
nentes importantes para su funcionamiento
(fig. CD):
OJ Cuerpo
Unidad de servopilotaje :
[IJ Cono de pilotaje pe:?
!]] Muelle de compresión
[TI Tornillo de ajuste
Unidad de pilotaje principal:
[[] Embolo oe válvula con orificio de estrangu -
lación 0 p
[]] Muelle de compresión
Funcionamiento B
u Estando la válvula cerrada (fig. CD), el líquido
¡:: a presión fluye por P hasta la admisión. Por el
0 u taladro de estrangulac ión 0 pasa hasta el cono T <{ o
de pilotaje [IJ, que es mantenido sobre su o
o asiento por la tensión previa del muelle rn.
1-
(/) Esta tensión previa y la presión de apertura w
lL de la válvula son fijadas por el tornillo de >-
.o ajuste m .
©
El líquido actúa con la presión p 81 sobre el lado
de admisión del émbolo W. A través del ori-
ficio de estrangulación 0, detrás del émbolo
de válvula y delante del cono de pilotaje se
forma una presión Pe 2 igual a la Pe1·
Si, al aumentar la presión, la fuerza actuante ~2
sobre el cono de pilotaje [IJ sobrepasa el valor
ajustado de la fuerza del muelle de compresión ® 0, el cono se abre (fig. 0). El líquido fl-uye por
T hacia el depósito.
Al abrirse el cono W, la presión p 82 disminuye.
La cantidad de líquido que fluye a través del
orificio de estrangulación[¡] ya no permite que
las presiones se equi libren.
Se origina una diferencia de presión tip apli -
cada al émbolo de válvula.
Al aumentar más p 81 , aumenta también más la
diferencia de presión.
Por esta diferencia mayor, el émbolo de vál -
vula [[] se levanta de su asiento venciendo la
fuerza del muelle de compresión W. El líquido a
presión puede fluir entonces hacia B y pasar
B a otro sistema (fig. @).
85
Aplicación
Se utiliza para accionar otros sistemas hidráu -
licos al aumentar la presión hasta un deter-
minado valor.
Símbolo según ISO 1219
Válvula de secuencia, servopilotada (fig . ©).
86
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Lto de avance rápido
Problema:
Ha de establecerse un sistema hidráulico con-
forme al esquema de circuito siguiente, de
modo que se disponga de un avance rápido,
un determinado movimiento de avance ajus-
table y de un retorno rápido.
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elemento~ según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(pel igro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión.
Retirar los obstáculos que se encuentren entre
el rodillo y el riel de mando.
5
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1 .
L_ - ·--·- ·-·-·- ·- ·- - _J
Material didáctico
IJJ Grupo de accionamiento
lil Ci lind ro de doble efecto con riel de mando
[]] Válvula distribuidora 2/2 con rodillo
IIl Regulador de caudal, de dos vías
[]] Válvula !imitadora de presión
lil Válvula distribuidora 4/2
ITJ Válvula antirretorno
[[) 3 manómetros
[[] Tuberías rígidas con racores
O]] Herramientas
DIJ Hoja de protocolo
@J Examen de conocim ientos
87
Funcionamiento
El grupo de accionamiento suministra una co-
rriente de líquido. En la válvula !imitadora de
presión []]se ajusta la presión de servicio. Esta
se lee en el manómetro []]. La válvula distri-
buidora 4/2 rn, no accionada todavía, deja
pasar el líquido al lado del vástago del cilindro
de doble efecto . Como consecuencia, el vás-
tago entra. El líquido existente en el lado del
émbolo es desplazado y regresa, por la vál-
vula distribuidora 4/2 al depósito.
Al accionar ésta, el líquido a presión fluye al
lado del émbolo del cilindro y el vástago sale.
El líq~ido del lado del vástago fluye entonces,
sin ser estrangulado, por las válvulas distri-
buidoras 2/2 [I] y 4/2 hacia el depósito (avance
rápido 0). Cuando el riel de mando acciona el
rodillo, la válvula distribuidora 2/2 cierra el paso
y, al mismo tiempo, se cierra la válvula anti -
rretorno []]. Como la corriente es evacuada
hacia el depósito únicamente por la válvula
reguladora de caudal, tiene lugar una regula-
ción del caudal en la salida. La velocidad del
émbolo (avance W) se ajusta en la válvula
reguladora de caudal. Con ello, el émbolo
queda «aflojado hidráulicamente». Al conmutar
la válvula distribuidora 4/2 de nuevo a su posi-
ción de reposo, la corriente pasa sin ser estran-
gulada por la válvula antirretorno []] al lado
del vástago (retorno rápido 0). Durante el
movimiento de retorno, la válvula distribuidora
2/2 no influye sobre el funcionamiento del
circuito (fig. CD y fig . CD)
Aplicación
Este circuito se utiliza en máquinas herramien-
tas, cuando además del avance ajustable se
necesitan también movimientos rápidos.
88
3
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22. Motor hidráulico
(Esquema de circufto detallado)
Problema;
Ha de establecerse un sistema hidráulico con-
forme al esquema de circuito siguiente. Debe
reconocerse el funcionamiento de un motor
de émbolos axiales con disco inclinado.
Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
¡- ·--·
r-
1 L
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_I .
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión.
No debe tocarse el eje de salida de fuerza, en
rotación, del motor hidráulico.
Material didáctico
IIl Grupo de accionamiento
W 3 manómetros
ITJ Motor de émbolos axiales con disco inclinado
0 2 válvulas de estrangulación y antirretorno
§1, @.fil
[]] Válvula distribuidora 4/3
[]] 3 válvulas !imitadoras de presión ~. llilil, ~
ITJ 2 válvulas antirretorno ~. CT:fil
(]] Válvula antirretorno (presión de apertura:
150 ... 300 kPa/ 1,5 ... 3 bar)
W Tuberías rígidas con racores
[jQJ Cuentarrevoluciones
[fil Hoja de protocolo
@:] Examen de conocimientos
Nota
En la página siguiente encontrará un esquema
de conexiones simplificado .
89
Motor hidráulico
(Esquema de circuito simplificado)
Problema:
Ha de establecerse un sistema hidráulico con -
forme al esquema de circuito siguiente. Debe
reconocerse el funcionamiento de un motor
de émbolos axiales con disco inclinado.
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Fases de trabajo
1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Realizar el ejercicio según la hoja de protocolo
5. Desmontar el circuito
6. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar). Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión.
No debe tocarse el ejer de salida de fuerza,
en rotación, del motor hidráulico.
90
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!
Material didáctico
QJ Grupo de accionamiento
rn 4 manómetros
CIJ Motor de émbolos axiales con disco inclinado
[I] Válvula reguladora de caudal
[]] Válvula distribuidora 5/3 ó 4/3
[]] 2 válvulas !imitadoras de presión ~. llifil
[TI Depósito de medición con válvula de cierre
Nota
Este esquema debe emplearse únicamente si el
motor funciona sin volante (masa centrífuga).
La válvula !imitadora de presión llihl se emplea
como dispositivo de retenida y satisface la misma
función que la válvula .antirretorno []] que se
encuentra en el esquema anterior.
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22.1 Modelo de principio
Objeto del motor hidráulico
El motor hidráulico debe entregar un par motor
por el eje de salida de fuerza. Para ello, en él se
convierte la energía hidráulica en energía mecá-
nica. La energía necesaria al efecto la suministra
el líquido a presión.
Principio
El modelo del motor de émbolos axiales con
disco inclinado funciona con un plano inclinado
fijo (disco inclinado iil) y el émbolo axial ITJ des-
plazable en un tambor giratorio rn (fig. (})) .
La fuerza F - en el modelo representada como
pesa - se descompone en una fuerza FN que
actúa perpendicularmente al plano inclinado y
en una fuerza tangencial Fr (fig. 0).
La fuerza Fr actúa a la distancia del radio r del
centro del modelo y produce, con ello un mo-
mento de giro Md = Fr · r
El tambor obliga al émbolo a deslizarse por el
plano inclinado en una vía circular. Al mismo
tiempo, el tambor se pone en movimiento de
rotación.
Del eje de salida de fuerza, firmem~nte sujeto al
tambor, puede tomarse un momento de giro.
Para conseguir en dicho eje rn un momento de
giro lo más alto posible y un giro uniforme, en el
tambor III hay dispuestos varios émbolos axiales
(fig. @) .
Al llegar uno de los émbolos axiales, por el efecto
de la pesa, al .punto muerto inferior ITJ, hay que
retirar de nuevo la pesa y colocarla sobre el
émbolo siguiente. Así, el giro es continuo.
El sentido de giro puede invertirse de un modo
muy sencillo, convirtiendo la zona de retorno en
zona de presión y ésta en zona de retorno. Ello
puede demostrarse fácilmente cambiando co-
rrespondiente'mente de lugar la pesa.
En el apartado «Funcionamiento» se describe la
forma en que se solucionó el problema construc-
tivo: Efecto continuo de la fuerza sólo sobre un
determinado émbolo axial.
CD 2
®
®
91
22.2 Motor de émbolos axiales
con disco inclinado
Construcción
El motor de émbolos axiales con disco incli -
nado consta de los siguientes componentes
(fig. ©):
ITJ Cuerpo
ITJ Tambor
l1l Embolo axial
[1J Eje de salida de fuerza
[]] Cojinete del eje
[]] Disco de mando
lil Disco inclinado
y juntas no dibujadas
el movimiento de giro a la «zona de retorno[]]»,
que es también una abertura reniforme en el
disco de mando. Por ésta, el líquido regresa
al depósito.
El número de émbolos axiales en el tambor 0
puede elegirse de modo opcional. Para que el
motor funcione deben. ser, empero, por lo
menos 3. Cuantos más émbolos tenga el motor
hidráulico, tanto más uniforme será su mo-
. vimiento de rotación.
Por las pérdidas que se producen por fugas
en los émbolos axiales y entre el disco de
mando y el tambor, el líquido a presión pasa
continuamente a la cámara del cuerpo del
motor. Est~ líquido ha de evacuarse por una
tubería de ' fuga, de tal manera que el cuerpo
esté siempre lleno . Si se vaciara, podría entrar
aire en el sistema hidráulico.
Funcionamiento
Para separar la entrada de la salida se necesita
un disco de mando DJ. A lo largo de éste se @
desliza el tambor rotatorio con sus cilindros.
Para obtener el momento de giro necesario
es necesario que varios émbolos axiales
actúen en conjunto. Ello es posible gracias a
la configuración reniforme de una zona de
presión [1J en el disco de mando. Gracias a
estas aberturas reniformes, en el motor hidráu-
lico representado reciben el líquido a presión
4 de los 9 émbolos axiales. Otros 4 están
comunicados con el depósito y el noveno se
encuentra en el punto muerto inferior ITJ (fig. @).
En todo momento se dispone, pues, de un
momento de giro efectivo, con el objeto de
garantizar también el giro uniforme del eje de
salida de fuerza aunque sea sometido a carga.
Después de pasar la zona de presión y la
llamada «zona de recubrimiento W» en el punto
muerto inferior (uno de los émbolos axiales
que.da separado del lado de presión y también
del de retorno), los émbolos axiales pasan por
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22.3 Desarollo del esquema de circuito
El motor hidráulico fundo na de modo contrario
al de la bomba hidráulica. La bomba recibe
energía mecánica (momento de giro) por un
eje de accionamiento y, transformándola en
energía hidráulica, la transmite al sistema
hidráulico; el motor hidráulico, en cambio,
recibe energía hidráulica y la transmite trans-
formada en forma de energía mecánica (mo-
mento de giro).
Esto significa que el motor hidráulico puede
convertirse también en bomba, a sabe r, si al
eje de salida de fuerza se aplica un momento
de giro. Esto ocurre cuandoel motor pone en
movimiento de rotación grandes masas y se
cierran las tuberías de alimentación y salida
con una válvula distribuidora 4/3. El volante
trata de arrastrar al motor. Entonces sucede
lo siguiente:
El motor hidráulico desplaza el líquido to-
davía existente contra la válvula distribuidora
4/3 que está cerrada. La presión aumenta de
tal manera que podría destruir los elementos
hidráulic.os empalmados a esta parte del sis-
tema (fig. W). Ello se remedia montando una
válvula !imitadora de presión ~ (fig. 0), que
frena el motor junto con el volante (la fuerza
de frenado puede ajustarse) y que determina
el momento de giro máximo que debe trans-
mitirse para que el motor gire en dirección
contraria.
El motor hidráulico produce, en el tubería de
alimentación cerrada, una depresión qu e
puede producir daños de material (los llama-
dos daños por cavitación 1). Ello se remedia
montando una tubería de aspiración posterior
0 (fig. ®),empalmada a través de una válvula
antirretorno llil.
La válvula antirretorno ®facilita la aspiración
posterior y al mismo tiempo somete al aceite
que sale del motor a una presión previa, puesto
que no se abre hasta alcanzar una presión de
150 . .. 300 kPa (1,5 . . . 3 bar) . Ello es necesario
para que los émbolos axiales estén unidos
positivamente a su superficie de rodadura y el
motor marche más tranquilo.
' Cavitación (latín), llamada también formación de vacíos
o cavidades. El proceso de cavitación puede presentarse
en materiales que conducen líquidos de rápida circulación.
Por la gran velocidad, la presión baja por debajo de la de
vaporizcición. Allí, el líquido se evapora y se forma una
cavidad. Detrás de la cavidad, en los sitios de presión
creciente, el liquido se lanza de nuevo contra la pared.
Los golpes producen con el tiempo corrosiones porosas
en el material.
®
0
®
93
En nuestro caso, se puede modificar el número
de revolucion'es montando una válvula de
estrangulación y antirretorno llil en la tubería
de alimentación, entre la válvula distribuidora
4/3 y el motor hidráulico (fig . ®).
Se trata entonces de una regulación del caudal @
de entrada con presión previa en el retorno
( contrarretenida).
Se puede invertir el sentido de giro, comple -
tando los elementos dispuestos en la figura®
de forma simétrica (fig. @).
El esquema para este servicio se obtiene com-
pletando el circuito con el grupo de accio -
namiento, la válvula !imitadora de presión y los
manómetros.
Aplicación
Los motores hidráulicos se utilizan, según su
construción y ejecución, en todos los ramos de
la industria. Así, por ejemplo, se emplean para
accionar vehículos de todo tipo (sector móvil
ITl}, como accionamientos de rodillos ITJ, en
plantas siderúrgicas y de laminado, en la cons-
trucción de. maquinaria pesada y de prensas
m como accionamiento del husillo en máqui-
nas de moldeo por inyección y a presión [I] y
como elementos de accionamiento para toda
clase de movimientos rotatorios en la construc-
ción naviera rn (fig . @).
Símbolo según ISO 1219
Motor hidráulico con volumen de desplaza-
miento constante y dos sentidos de circula-
ción (direcciones de giro) y tuberías de fuga
(fig . @) .
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23. Ac.umulador
(acumulador de vejiga)
Problema
Ha de establecerse un sistema hidráulico con-
forme al esquema de circuito siguiente.
(Asegurada,
precintada)
¡; Fases de trabajo
© 1. Preparar el material didáctico
2. Colocar los elementos según el esquema
de circuito
3. Pedir al profesor que examine el circuito
4. Llenar de nitrógeno la vejiga del acumulador
5. Pedir al profesor que examine el acumulador
6. Realizar el ejercicio según la hoja de proto-
colo
7. Desmontar el circuito
8. Dejar salir el llenado de nitrógeno
9. Hacer el examen de conocimientos
Seguridad en el trabajo
Conectar el grupo de accionamiento única-
mente si lo indica el profesor. Cuide de estar
firmemente parado y no derrame aceite. No
trabaje con las manos manchadas de aceite
(peligro de resbalar) . Efectuar la localización
de averías, el armado y el desarmado única-
mente cuando la instalación esté sin presión
Prestar atención a las prescripciones para la
prevención de accidentes con «Depósitos de
presión». Los acumuladores de vejiga son
depósitos de presión y están sujetos a dispo-
siciones especiales.
Al accionar la válvula distribuidora 4/2, el vás-
tago del émbolo del cilindro de doble efecto
debe salir. En caso de fallar la bomba, el acu-
mulador se empleará como fuente de energía,
con el objeto de llevar a término la fase ya
empezada por el cilindro de doble efecto.
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Material didáctico
ITJ Grupo de accionamiento
l1J Válvula !imitadora de presión (válvula de
seguridad para el acumulador)
[]] Válvula !imitadora de pre.sión
W 3 manómetros
[]] Válvula antirretornQ
IIl 2 válvulas de cierre ~. ffifil
0 Válvula distribuidora 4/2
00 Cilindro de doble efecto
[9J Válvula de estrangulación y antirretorno
lill Acumulador
[fil Recipiente de medición con válvula de
cierre, regulable
[ill Dispositivo de llenado del acumulador
@J Botella de nitrógeno
IEI Pincel , lejía jabonosa
IBJ Tuberías rígidas con racores
lm Herramientas
[ill Hoja de protocolo
[ill Examen de conocimientos
95
Objeto
Si disminuye la presión, el acumulador debe
poder suministrar líquido a presión al sistema
hidráulico.
Construcción
El acumulador de vejiga consta de los siguien -
tes componentes importantes para su fun -
cionamiento (fig. CD):
OJ Depósito de acero
lil Vejiga del acumulador
[]] Válvula de gas
GJ Válvula de plato
W Tornillo de purga de aire
[]] Empalme para la tubería del líquido a presión
Funcionamiento
Se llena la vejiga elástica dei acumulador de
nitrógeno tomado de una botella a presión,
por la válvula de gas, hasta alcanzar la presión
de llenado necesaria (Pe1). La vejiga del acumu -
lador rellena interiormente el depósito de
acero y cierra la válvula de plato . El nitrógeno
contenido en la vejiga tiene el volumen V1
(fig . CD) .
Al poner en marcha el grupo de accionamiento,
una parte del líquido a presión enviado por la
bomba pasa por la válvula de plato y entra
en el depósito acumulador, comprimiendo el
nitrógeno en la vejiga hasta"'el valor necesario
de la presión máxima de trabajo (pe3). El vo-
lumen del nitrógeno disminuye con ello a V3
(tig. i'.D).
' 'i
Si baja la presión en el sistema hidráulico, el
líquido a presión contenido en el acumulador
es desplazado por la vejiga que se dilata con
la presión momentáneamente mayor Pe3 , hasta
CD
®
que las presiones se equilibran. Al mismo tiempo, f3'\
la presión en la vejiga disminuye de Pe 3 a Pe 2 , \.::!./
y el volumen del gas se dilata de V3 a V2 (fig. @).
Aplicación
Los acumuladores se utilizan
• como suministradores de líquido en caso de
emergencia cuando falla la bomba por
alguna perturbación, con el objeto de finali -
zar un proceso iniciado (véase el esquema
de circuito).
96
La cantidad acumulada de líquido a presión
para el circuito de al lado, debe ser tal que,
en caso de fallar la bomba, el cilindro de
doble efecto pueda efectuar los movimien-
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tos de avance y retorno tras accionar la vál-
vula distribuidora 4/2 (servicio de emer-
gencia).
• Como amortiguadores de puntas de pre-
sión, en los procesos de conmutación.
• En sistemas hidráulicos, en los que el desa-
rrollo de los trabajos exige brevemente un
mayor caudal de líquido a presión. Con el
acumulador se ahorra en este caso una
bomba de mayor potencia, más grande y
más cara, que se necesitaría para cubrir
una alta pero breve necesidad. La bomba
debe tener sólo una potencia tal que pueda
volver a llenar el acumulador en los tiempos
de reposo.
e Comoamortiguador de vibraciones, para
evitar ruidos molestos o para alisar el caudal
con pulsaciones enviado por la bomba.
• Como compensador de pérdidas por fugas.
• Como alimentador de energía para circuitos
pilotos de válvulas de conexión servopilo -
tadas.
Símbolo según ISO 1219
Acumulador hidráulico (se dibuja en posición
vertical), fig. ©
23.1 Llenado de la vejiga del
acumulador
Dispositivo de llenado
Este sirve para llenar la vejiga del acumulador.
Consta de los siguientes componentes (fig. ®):
[IJ Racor de transición para empalmar a la
botella de nitrógeno
ITJ Tubo flexible de alta presión con empalme
de boquilla tubular en ambos extremos
DJ Válvula antirretorno
!II Cabeza de válvula
W Manómetro
[]] Husillo
ITJ Pieza para empalmar al cuerpo de válvula
de la vejiga del acumulador
Fases de trabajo
Empalme del dispositivo de llenado
e Atornillar el tubo flexible de alta presión [1J
del dispositivo de llenado, con su tuerca de
racor al racor de transición [IJ de la botella
de nitrógeno []}
• Desenroscar la tuerca de sombrerete y la
caperuza de la válvula de gas del ac_umu -
lador.
o
®
97
• Desenroscar el husillo IIl de la cabeza de vál -
vula [I] del dispositivo de llenado hasta el
tope.
• Enroscar la pieza de empalme ITJ al cuerpo
de válvula de la vejiga del acumulador.
• Abrir la válvula de gas en el acumulador[]]
enroscando hasta el tope el husillo [§]de la
cabeza de válvula [I]_ El manómetro[[] indica
ahora la presión de llenado reinante en la
vejiga del acumulador (fig. ®).
Llenado de la vejiga del acumulador
• Abrir un poco la válvula de cierre de la botella
de nitrógeno, de modo que éste pueda en -
trar en la vejiga del acumulador.
• En cortos intervalos, cerrar la válvula de
cierre de la botella de nitrógeno y· leer en el
manómetro la presión de llenado reinante
en la vejiga del acumulador.
• Una vez alcanzada la presión de llenado
deseada, esperar algunos minutos hasta
que se compense la temperatura.
• Después de compensarse ésta, medir
nuevamente la presión de llenado; si es
necesario, rellenar de nitrógeno o dejar
escapar el exceso de nitrógeno soltando la
pieza de empalme.
• Cerrar la válvula de cierre de la botella de
nitrógeno y desenroscar el husillo del dis-
positivo de llenado, para que pueda cerrarse
la válvulaantirretorno de la vejiga del acumu-
lador.
• Desenroscar el dispositivo de llenado del
acumulador y enroscar la caperuza de la
válvula de gas. Comprobar la estanqueidad
de ésta humedeciéndola con lejía jabonosa
y enroscar luego la tuerca de sombrerete.
La presión de llenado del acumulador (ob-
servar los datos del fabricante) debe ser
superior a la mínima de trabajo, para que el
nitrógeno contenido en la vejiga de goma
pueda desplazar todo el líquido del acumu-
lador.
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23.2 Esquema de circuito y estable-
cimiento del circuito
Funcionamiento
La válvula de cierre IQfil está cerrada. El grupo
de accionamiento ITJ suministra el líquido a
presión. Se necesita una válvula !imitadora de
presión IIJ, a fin de que no se presenten pre-
siones demasiado altas. La magnitud de la
presión ajustada Pe1 puede leerse en el manó-
metro W. Para pilotar el cilindro de doble
efecto []] hay intercalada una válvula distri-
buidora 4/2 0. Al accionar ésta, el vástago del
cilindro de trabajo sale.
Al dejar de accionar la válvula distribuidora 4/2
m su muelle la conmuta a la posición de reposo.
El vástago del émbolo de trabajo vuelve a
entrar (fig. ®) .
®
(asegurada,
precintada)
Carga del acumulador
Para cargar el acumulador fil] hay que cerrar
la válvula de cierre ~ y abrir la de cierre !Kfü.
El vástago del émbolo del cilindro [[] está en-
trado. Después de conectar el grupo de accio-
namiento ITJ, éste envía el líquido por la válvula
de estrangulación y antirretorno, regulable []]
hasta el acumulador fil] y carga éste hasta
alcanzar el valor ajustado de la presión máxima
de trabajo (pe1). El émbolo de[]] recibe al mismo
tiempo presión. La presión máxima de trabajo
elegida se ajusta en la válvula !imitadora de
presión IIl. La de retención []] evita que el
acumulador fil] pueda descargarse hacia la
bomba. Después de realizar la carga, hay que
cerrar la válvula de cierre !Kfü. La válvula de
cierre ~ debe montarse siempre, como la vál -
vula !imitadora de presión m, en todas las
instalaciones con acumulador hidráulico, con
el objeto de aliviar todo el sistema hidráulico
en caso de emergencia.
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j ~
11
99
Hemos hecho un error de dibujo en ejerc1c10 16 (regulaci~n del caudal
de entrada). Le rogamos excusarnos por este error.
Debido a que el circuito asi no funciona le rogamos cambiar el
circuito antiguo por el nuevo incluido en el anexo. Le rogamos
complementar el material did~ctico y la lista de elementos con
dos v~lvulas antirretorno respectivamente.
Servicio con acumulador
Para hacer funcionar la instalación con el acu-
mulador []]], se abre la válvula de cierre ~- El
líquido a presión acumulado pasa por la vál-
vula de estrangulación y antirretorno []]y por
la distribuidora 4/2 m hasta el cilindro de doble
efecto []}
Comprobación de la presión de llenado de la
vejiga del acumulador
Conectar la bomba hidráulica hasta alcanzar
la presión máxima de trabajo ajustada. Des-
conectar la bomba. Accionar la válvula distri-
buidora. El líquido a presión sale lentamente
del acumulador. Observe al mismo tiempo el
manómetro indicador de p 81 . Al principio, la
presión disminuye lentamente y luego, de
golpe, hasta cero. La presión leída en el manó-
metro antes de disminuir la presión de golpe
hasta cero, es la presión de llenado de la
vejiga del acumulador.
¿Por qué no disminuye la presión lentamente
hasta cero? ¿por qué es la presión leída antes
de la caída repentina idéntica con la presión
de llenado de la vejiga? Trate de responder
primeramente Vd. mismo estas preguntas. Las
respuestas pueden derivarse de la construc-
ción del acumulador.
Los golpes de presión pasan sin ser estrangu-
lados, por la válvula de estrangulación y anti -
rretorno []], al acumulador []]]_ No obstante, el
acumulador entrega el líquido a presión estran-
gulado (amortiguado).
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1 ndice alfabético
Accionamiento por fuerza muscular 31
Aceleración de la gravedad 10
Acumulador 95
Acumulador de vejiga 95
Amortiguación de vibraciones 97
Aumento de la presión en la salida 79
Avance del émbolo sin sacudidas 69
Balanza de presión 56
Bar 11
Bomba de engranajes 21 , 22
Bomba hidráulica 21
Caída de presión 65
Caída de presión en la salida 79
Cámara de aspiración 23
Cámara de presión 23
Característica de la bomba 25
Carga del acumulador 97
Carrera de retorno 44
Carrera de trabajo 44
Caudal 15, 52, 53, 56
Cavitación 93
Cilindro de doble efecto 43
Cil indro de simple efecto 39
Cilindro diferencial 75
Circuito de avance rápido 87
Circuito de circunvalación 66
Clases de accionamiento 31
Compensación de presión 96
Comprobación de la presión de llenado 100
Cono de pilotaje 82, 85
Conversión de la energía 9
Corriente laminar 17
Corriente turbulenta 17
Cruce de tuberías 22
Chapa tranquilizadora 19
Daños por cavitación 93
Depósito del acumulador 96
Depósi_to (recipiente) 19
Descomposición de la fuerza 91
Deslizamiento sin sacudidas 70
Diagrama desplazamiento/fase 46
Disco de mando 92
Disco inclinado 91
Dispositivo de llenado 97
Ecuación de continuidad 15
Elemento de mando 41.
Embolo 40
Embolo de desbloqueo 49
Embolo regulador 56
Empalme de fuga 30
Empalmes 30
Empalmes principales 30
Energía dinámica 16
Energía hidrodinámica 16
Energía por gravedad 16
Energía potencial 16
Esquema de circuito 41
Fijación hidráulica 70, 72, 88
Filtraje de aspiración 20
Filtraje de presión 20Filtraje de retorno 20
Filtro 20
Filtro de aire 19
Fluctuaciones de presión 56
Fuerza 10
Fuerza del embolo 40
Fugas 92
Gravedad 1 O, 12
Grupo de accionamiento 21
Hidráulica 9
Hidrodinámica 15
Hidrostática 12
Inversión del sentido de giro 91, 94
Lado del émbolo 44
Ley de continuidad 15
Ley de Newton 10
Limitación de la presión de trabajo 27
Línea de estado 46
Línea d~ fase 46
Línea funcional 46
Líquido a presión 19
Llenado de la vejiga del acumulador. 97
Mando en función de la presión 84
Manómetro 24
Manómetro de muelle tubular 24
Masa 10
Momento de giro 91
Motor de émbolos axiales 91
Motor hidráulico 89
Muelle de reposición 41
Muelle tubular 24
Oleohidráulica 9
Orificio de estrangulación 82
Pascal 10
Pérdida de presión 16
Pérdidas por fuga 92
101
Posición de cierre 32
Posición de circunvalación 24
Posi'éión de conmutación 28, 30
Posición de paso 32
Posición de reposo 28
Posición inicial 32
Posición media de circunvalación 67
Prensa hidráulica 13
Presión 10
Presión de apertura 85
Presión de llenado 97
Presión de llenado de la vejiga del
acumulador 97
Presión de trabajo 27
Presión hidrostática 12
Presión por gravedad
Principio de desplazamiento 16
Protección contra carga excesiva 27
Puntas de presión 83
Regulación del caudal 56, 72
Regulación del caudal de entrada 71, 72
Regulación del ca_udal de salida 71, 72
Regulación del caudal primario 7
Regulación del caudal secundario 71
Regulador de caudal, tipo A 56
Regulador de caudal, tipo B 58
Regulador de presión 78, 80
Reposición por muelle 41
Representación mediante símbolos 28
Resistencia al paso de fluidos 64
Válvula de cierre 22
Válvula de estrangulación 52
Válvula de estrangulación regulable 53
Válvula de estrangulación y antirretorno,
regulable 62
Válvula de gas 96
Válvula de secuencia 84
Válvula !imitadora de presión 26
Válvula !imitadora de presión, con mando
indirecto (servopilotada) 81
Válvula reductora de presión 78, 80
Válvula reguladora de caudal, de 2 vías
tipo A 56
Válvula reguladora de caudal, de 2 vías
tipo B 58
Válvula reguladora de caudal, tipo A 56
Válvula reguladora de caudal, tipo B 58 ·
Válvulas distribuidoras 29, 39
Vástago de émbolo 70
Vejiga del acumulador 95
Velocidad crítica 17
Velocidad de avance 40, 44, 76
Velocidad de avance del émbolo 76
Velocidad de retorno 76
Velocidad de retorno del émbolo 76
Velocidad del émbolo 40
Vibraciones del líquido 83
Volumen de extracción 23
Zona de presión 92
. Zona de recubrimiento 92
Zona de retorno 92
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Servicio con acumulador 100 ©
Símbolos 28
Símbolos en el esquema de circuito 41
Sistema con acumulador hidráulico 99
Sistema internacional de unidades 10
Stick-Slip 70
Superficie anular del émbolo 44
Superficie del émbolo 44
Transmisión hidráulica de fuerza 13
Transmisión hidráulica de presión 14
Tubería de fuga 92
Tubería de pilotaje 21, 49
Tubería de retorno 21
Tubería de trabajo 21
Unidad de pilotaje principal 82, 85
Unidad de servopilotaje 85
Unidades básicas 10
Unidades SI 10
Válvula abierta en posición de reposo 32
Válvula antirretorno 37
Válvula antirretorno, desbloqueable
hidráulicamente 48
Válvula cerrada en posición de reposo 32
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