CONCEPTOS BÁSICOS DE HIDRÁULICA
La palabra "Hidráulica" proviene del griego "hydor" que significa "agua", cubrió originalmente el estudio del comportamiento físico del agua en reposo y en movimiento. El uso ha ampliado su significado para incluir el comportamiento de todos los líquidos, aunque se refiera sobre todo al movimiento de líquidos. La hidráulica incluye la manera de la cual los líquidos actúan en los tanques y las cañerías, se ocupa de sus características, y explora maneras de aprovechar las mismas. Hoy el término hidráulica se emplea para referirse a la transmisión y control de fuerzas y movimientos por medio de líquidos, es decir, se utilizan los líquidos para la transmisión de energía, en la mayoría de los casos se trata de aceites minerales pero también pueden emplearse otros fluidos, como líquidos sintéticos, agua o una emulsión agua-aceite.
La potencia fluida es un término que fue creado para incluir la generación, control, y el uso de la energía en forma continua y eficaz de fluidos bombeados o comprimidos (líquidos o gases) cuando se utiliza esta energía para proporcionar la fuerza y el movimiento a los mecanismos. Esta fuerza y movimiento puede estar en forma de empuje, tracción, rotación, regulación, o conducción. La potencia fluida incluye la hidráulica, que se relaciona con los líquidos, y la neumática, que se relaciona con los gases. Los líquidos y los gases son similares en muchos aspectos.
DESARROLLO DE LA HIDRÁULICA
Aunque el desarrollo moderno de la hidráulica sea comparativamente reciente, las antiguas civilizaciones estaban familiarizadas con muchos principios hidráulicos y sus usos. Los egipcios y la población antigua de Persia, India, y China transportaron el agua a lo largo de canales para la irrigación y propósitos domésticos, usando las presas y esclusas para controlar el caudal. Los antiguos cretenses tenían un sistema de fontanería avanzado. Arquímedes estudió las leyes de la flotación y cuerpos sumergidos. Los romanos construyeron los acueductos para llevar el agua a sus ciudades.
La ley de Pascal indica que el aumento en la presión sobre la superficie de un líquido confinado es transmitido sin disminución a través del recipiente o del sistema que lo contiene . (Éste es el principio básico de la hidráulica). Para que la ley de Pascal sea útil en usos prácticos, era necesario tener un pistón que “encajara exactamente.” No fue sino hasta la última parte del siglo XVIII en que fueron encontrados métodos para hacer piezas que encajaran con precisión según los requerimientos de los sistemas hidráulicos. Esto fue logrado por la invención de máquinas que fueron utilizadas para cortar y para dar forma a las piezas, logrando el encastre necesario, particularmente, por el desarrollo de juntas y empaquetaduras. Desde entonces, componentes tales como válvulas, bombas, cilindros actuadores, y motores han progresado y perfeccionado para hacer de la hidráulica una de tecnologías principales para transmitir potencia.
La prensa hidráulica, inventada por el inglés John Brahmah, fue uno de los primeras partes realizables de maquinaria desarrolladas que utilizaron la hidráulica en su operación. Consistió en una bomba de émbolo canalizada por tubos a un cilindro grande y a un pistón. Esta prensa encontró uso amplio en Inglaterra porque proporcionó medios más eficaces y más económicos de aplicar grandes fuerzas en aplicaciones industriales. .
CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA HIDRAÚLICA
En la actualidad las aplicaciones de la oleohidráulica y neumática son muy variadas, esta amplitud en los usos se debe principalmente al diseño y fabricación de elementos de mayor precisión y con materiales de mejor calidad, acompañado además de estudios mas acabados de las materias y principios que rigen la hidráulica y neumática. Todo lo anterior se ha visto reflejado en equipos que permiten trabajos cada vez con mayor precisión y con mayores niveles de energía, lo que sin duda ha permitido un creciente desarrollo de la industria en general.
Hoy, se utiliza la potencia hidráulica para hacer funcionar muchas y variadas herramientas y mecanismos. En un garaje, un mecánico levanta el extremo de un automóvil con un gato hidráulico. Los dentistas y los peluqueros utilizan transmisión hidráulica, a través pequeños movimientos de una palanca de mando, para levantar y colocar sus sillas a una altura de trabajo conveniente. La mayoría de los automóviles se equipan con transmisiones automáticas que son accionadas hidráulicamente. A bordo de la nave, se utiliza la transmisión hidráulica para operar equipos tales como el guinche de ancla, las grúas, dirección, dispositivos teledirigidos, y los impulsores hidráulicos de elevación y de entrenamiento para el armamento y los lanzacohetes. Los elevadores en portaaviones utilizan potencia hidráulica para transferir los aviones de la cubierta de hangar a la cubierta de vuelo y viceversa.
APLICACIONES MÓVILES:
Los elementos hidráulicos son elementos que se aplican en la vida diaria o en las empresas
El empleo de la energía proporcionada por el aire y aceite a presión, puede aplicarse para transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehículos móviles tales como: Tractores Grúas Retroexcavadoras Camiones recolectores de basura Cargadores frontales Frenos y suspensiones de camiones Vehículos para la construcción y mantención de carreteras
APLICACIONES INDUSTRIALES:
-En la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad la energía proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros: Maquinaria para la industria plástica Máquinas herramientas Maquinaria para la elaboración de alimentos Equipamiento para robótica y manipulación automatizada Equipo para montaje industrial Maquinaria para la minería Maquinaria para la industria siderúrgica
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Válvula distribuidora 2/2: Esta válvula al igual que la unidireccional es de asiento, es decir que abren y cierran el paso por medio de conos, discos, placas y bolas, evitando cualquier fuga. Estás válvulas son de concepción muy simple, pequeña y económica. Son ideales para gobernar cilindros de simple efecto. Estas válvulas son distribuidoras 2/2, porque tienen dos posiciones (abierta y cerrada) y dos orificios (la entrada y la salida del aire)
Válvula distribuidora 4/2:
Esta válvula permite que pase el aire por los dos sentidos ya que tiene dos entradas de aire y dos salidas. Dependiendo de la posición (cerrada o abierta) de la válvulas algunas vías cambian de sentido del aire. Por eso se llama válvula 4/2 (4 vías, 2 posiciones). La válvula 4/2 es muy utilizada para gobernar cilindros de doble efecto:
Válvula distribuidora 4/3: La válvula 4/3 funciona casi igual que la 4/2 pero con la ventaja que tiene una pausa entre las posiciones del cilindro. Esta se acciona manualmente ( o por pedal) , dando mayor posibilidad de gobernar el cilindro: podemos conectar el cilindro cuando queremos. Estas válvulas se usan para gobernar tanto cilindro de doble efecto como motores neumáticos. A continuación vemos las 3 posiciones de la válvula 4/3 que esta conectada a un cilindro de doble efecto.
VÁLVULAS REGULADORAS DE CAUDAL . Cuando se genera mucho aire a presión y este va a mucha velocidad y queremos reducir el caudal para que funcione bien el cilindro, para eso usaremos una válvula reguladora de caudal. Esta funciona de tal forma que cuando enroscamos el “caracol” el caudal disminuye ya que hace frenar el aire a presión. Normalmente se acopla un antiretorno, para que el fluido solamente vaya estrictamente en un sentido, evitando así grandes problemas.
VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESIÓN . Estas válvulas se encargan de regular la presión que recibe para enviar la presión ideal obtenida al actuador (sea cilindro o motor). Notablemente hay diferentes tipos: válvula reguladora de presión, válvula limitadora de presión, válvula de secuencia.
REPARACIONES Fugas, partes quebradas, operación dura y otros defectos mayores deben ser corregidos por una cuadrilla de reparación tan pronto como sea posible después que el defecto ha sido reportado. Si las reparaciones deben ser efectuadas en campo, las cuadrillas de reparación deben llevar un suministro completo de partes de repuesto al sitio de la obra.. Se deben tomar medidas para aislar la válvula defectuosa de la presión del agua y aliviar la presión atrapada en el interior antes de efectuar cualquier mantenimiento correctivo. El desensamble de la válvula debe ser logrado de acuerdo con el procedimiento suministrado por el fabricante. Después de reparar la válvula, el mecanismo de operación debe ser ejercitado a través de un ciclo completo de operación. Con la presión completa de la línea y la válvula en la posición abierta, una inspección debe ser hecha para detectar fugas en las áreas alrededor de la placa de sellado, bonete, prensaestopas y extremos de conexión. Un registro debe ser hecho para indicar que la válvula ha sido reparada y esta en condiciones de trabajo. Cualquier marcado de que la válvula estaba inoperable debe ser removido. En adición el departamento de bomberos y otros departamentos municipales pertinentes deben ser informados de la satisfactoria reparación de la válvula.
INSPECCIÓN:
Cada una de las válvulas debe ser operada a través de un ciclo completo. Si el accionamiento del vástago esta muy ajustado como resultado de la acumulación de depósitos de "agua dura" en las roscas del vástago, la operación debe ser repetida varias veces hasta que la apertura y cierre sean suaves y libres. Con la compuerta en la posición parcialmente abierta, una inspección visual debe ser ejecutada, donde sea práctico para verificar fugas en todas las juntas, conexiones y en las áreas de empaquetaduras o sellos. Si una fuga es observada, todos los O-rings, sellos, empaques y conexiones de los extremos defectuosos deben ser reemplazados. Si la fuga no puede ser corregida inmediatamente, la descripción de la fuga debe ser reportada pronto a las personas con la responsabilidad de efectuar las reparaciones. Si la válvula es inoperable o irreparable, su ubicación debe ser claramente establecida para ahorrar tiempo a las cuadrillas de reparación. La condición de la válvula, y de ser posible, la posición de la compuerta, debe ser reportada al personal responsable de las reparaciones.
CILINDROS HIDRAULICOS
Los Cilindros Hidráulicos son unos actuadores mecánicos que aprovechan la energía de un Circuito o Instalación hidráulica de forma mecánica. Los Cilindros Hidráulicos son posiblemente la forma más habitual de uso de energía en instalaciones hidráulicas.
TIPOS DE CILINDROS HIDRAULICOS Básicamente, los Cilindros Hidráulicos se definen por su sistema de desplazamiento en: Cilindros Hidráulicos de Simple Efecto. ( El movimiento de retorno del mismo se efectua por un muelle o resorte, o en ocasiones por gravedad. )
Cilindros Hidráulicos de doble Efecto. ( Se utiliza la presión Hidráulica para el movimiento en ambos sentidos )
Cilindros Hidráulicos Telescópicos, cilindro que contiene otros de menor diámetro en su interior y que se expanden por etapas, muy utilizados en grúas, etc.
ELECCION DEL CILINDRO HIDRAULICO Es fundamental una buena selección del Cilindro Hidráulico adecuado a su ubicación para el correcto funcionamiento de la instalación. Las características fundamentales para la elección serán: Fuerza, donde se define la fuerza necesaria para el actuador. Es importante elegir Cilindros-Actuadores Hidráulicos sobredimensionados. Este sobredimensionamiento deberá ser calculado en función de la instalación, pero suele estar entre el 20% y el 100% de la fuerza a efectuar. Velocidad, dado que muchos cilindros forman parte de Sistemas Automatizados más complejos, y deben actuar a un ritmo calculado. Longitud de Carrera, dado que los Cilindros Hidráulicos tienen limitaciones constructivas y de diseño, por lo que deben elegirse de forma adecuada y calculada previamente a su instalación, o bien instalar limitadores y/o sistemas de control de carrera.
MANTENIMIENTO DE LOS CILINDROS HIDRAULICOS Daremos ahora unos cuantos consejos generales para evitar incidencias y averías en las instalaciones con Cilindros Hidráulicos: Lubricar con aceite hidráulico limpio las juntas, conectores y racores antes de usarlos. Comprobar la presión de funcionamiento del Circuito Hidráulico para evitar sobre presiones. Comprobar el apriete de los conectores hidráulicos del Cilindro para evitar fugas. Comprobar los soportes de los cilindros, tanto en holgura como en alineación. Limpiar la suciedad del vástago, usando fuelles en instalaciones en zonas de polvo o suciedad alta. Mantener el Aceite Hidráulico en perfectas condiciones ayuda en gran medida a la conservación de todos los elementos de una Instalación hidráulica.
