MOTORES HIDRAULICOS
El nombr nombre e que se da genera generalm lment ente e a actuad actuador or hidrául hidráulic ico o girato giratorio rio es motor hidráulico. La construcción de los motores se parece mucho a la de las bombas. En vez de suministrar fuido como lo hace una bomba, son impulsados por ésta y desarrollan un par y un movimiento continúo de rotación, es decir, convierten la energa hidráulica en torque y como resultado !uerza. "omo los dos ori#cios del motor, de entrada y de salid sal ida, a, pued pueden en se serr am ambo boss pres presuri uriza zado doss $mot $motor ores es bidi bidire recc ccio iona nale les% s%.. &uchos de los motores hidráulicos llevan drena'e e(terno. )odos )odos los motores hidráulicos poseen varias caractersticas en común que pueden ser* +. "ada tipo debe tener una super#cie sometida a presión dierencial . En los motores de paleta, engrana'es y orbitales esta super#cie es rectangular. En los motores de pistones a(iales y radiales la super#cie es "ircular. "ircular. -. En cada diseo diseo la presi presión ón aplicada aplicada a área área $/% $super# $super#cie cie%, %, debe estar conectada mecánicamente a un e'e de salida que aplica la energa mecánica al equipo accionado por el motor. motor. 0. La apli apliccac ació ión n del del fuid fuido o ba' ba'o pre presión sión a esta sta sup super# er#cie cie debe debe prop propor orci cion onar arse se en ca cada da tipo tipo de moto motorr hidr hidráu áuli lico co para para pode poderr mantener
una
rotación
continua.
El uncionamiento óptimo del motor esta determinado por* +. "a "apa paci cida dad d de so sopo port rtar ar pres presio ione ness y gran grande dess uer uerza zass hidráulicas. -. "aractersticas de las ugas de las partes en movimiento. 0. E#ca E#caci cia a de los los mé méto todo doss util utiliz izad ados os para para co cone nect ctar ar la super#cie ba'o presión al e'e de salida. El uncionamiento uncionamiento óptimo óptimo de un motor vara en cada tipo de diseo diseo por la capacidad de soportar de presión y grandes uerzas, caudal, par de
salida, velocidad, rendimiento, duración elevada y con#guración sica viene determinado por* Características nominales de los Motores
Los motores hidráulicos se clasi#can según su desplazamiento $tamao%, capacidad de par, velocidad y limitaciones de la presión má(ima. Desplazamiento
Es la cantidad de fuido requerida por el motor para que su e'e gire una revolución. El desplazamiento del motor es igual a la capacidad de una cámara multiplicada por la cantidad de cámaras que el motor contiene. Este desplazamiento se e(presa 1olumen, en pulgadas cúbicas por revolución $in203rev%, o centmetros cúbicos por revolución, $cm203rev%. El desplazamiento de los motores hidráulicos puede ser #'o o variable para un mismo caudal de entrada y presión de traba'o constantes. El motor de desplazamiento #'o suministra un par constante $)orque constante% a velocidad constante. 4a'o las mismas condiciones, el motor de desplazamiento variable proporciona un par variable $)orque variable% a velocidad variable. Par (Tor!e"
El 5ar es el componente de uerza a la salida del motor. 6u concepto es equivalente al de uerza en un cilindro. 6e de#ne como un esuerzo giratorio o de torsión. 7o se requiere movimiento para tener un par, pero este movimiento se eectuará si el par es su#ciente para vencer el rozamiento
y
resistencia
de
la
carga.
El par de salida se puede e(presar en 7e8ton metro, en libras 9 pulgadas o en libras : pie, y es unción de la presión del sistema y del desplazamiento del motor. Los valores del par de un motor se dan
generalmente para una dierencia espec#ca de presiones, o cada de presión a través del mismo. Los valores teóricos indican el par disponible en el e'e del motor suponiendo un rendimiento del +;;<. El par de arranque con carga es el par requerido para conseguir que gire una carga en reposo. =ace alta más 5ar para empezar a mover una carga que para mantenerla moviéndose. El par de #iro puede reerirse a la carga del motor o al motor mismo.
"uando se utiliza con reerencia a una carga, indica el par requerido para mantenerla girando. "uando se re#ere al motor, este par indica el par que el motor puede realmente realizar para mantener una carga girando. El par de giro toma en consideración el rendimiento del motor y se e(presa como un porcenta'e del par teórico. El par de giro de los motores
normales
de
pistones,
paletas
y
engrana'es
es
apro(imadamente un >;< del teórico. El par de arran!e sin car#a se re#ere a la capacidad de un motor
hidráulico. ?ndica el valor del par que el motor puede desarrollar para empezar a mover una carga. En algunos casos, este par es mucho menor que el par de giro. Este par de arranque se e(presa también como un porcenta'e del par teórico y para los motores corrientes de pistones, paletas y engrana'es suele estar comprendido entre el @; y el >;< del
par
teórico.
El rendimiento mecánico es la relación entre el par real desarrollado y el par teórico.
$elocidad
La velocidad del motor depende de su desplazamiento y del volumen de fuido que se le suministra. 6u velocidad má(ima es la velocidad a una presión de entrada espec#ca que el motor puede mantener durante un tiempo limitado sin daarse. La velocidad mnima es la velocidad de rotación suave, continua y más ba'a de su e'e. El drena'e es la uga interna a través del motor, o el fuido que lo atraviesa sin realizar ningún traba'o. La velocidad puede ser e(presada en revoluciones por minuto. El motor hidráulico debe ser operado dentro de sus rangos de e#ciencia. El sistema hidráulico puede surir daos si el motor es sobre9 revolucionado o provocar un desgaste prematuro3 acelerado. Presi%n
La presión necesaria para el uncionamiento de un motor hidráulico depende
del
par
y
del
desplazamiento.
An
motor
con
gran
desplazamiento desarrollará un par determinado con menos presión que un motor con un desplazamiento más pequeo. El par desarrollado por un motor se e(presa generalmente en pulgadas 9 libra por +;; psi de presión $ne8ton : metro por bar%
Clases de motores &idr'!licos
En Los motores hidráulicos pueden clasi#carse según su aplicación, en tres categoras* •
&otores de velocidad elevada y par ba'o $=6L)%
•
&otores de ba'a velocidad y par elevado $L6=)%
•
&otores de rotación limitada $Beneradores de par%
&otores =6L). $=igh 6peed, Lo8 )orque% motores de alta velocidad y ba'o torque pueden utilizarse en aplicaciones cuando se requiere que uncione continuamente a velocidades relativamente elevadas. "omo e'emplos, ventiladores, accionamiento de generadores y compresores. &ientras que la velocidad es elevada y relativamente constante, la carga puede ser #'a, como en ventiladores, o completamente variable como en compresores y generadores. Los motores =6L) son e(celentes para este tipo de aplicaciones. Los cuatro tipos mayormente utilizados son los motores de pistones en lnea y en ángulo, los de paletas y los engrana'es. &otores L6=). $Lo8 speed, =igh )orque% &otores de ba'a velocidad y alto torque, pueden utilizarse en algunas aplicaciones, cuando el motor debe mover cargas relativamente elevadas a velocidades ba'as y a un par sensiblemente constante. /lgunos de ellos uncionan suavemente hasta una o dos rpm y son de diseo sencillo con un número mnimo de piezas, completamente #ables y generalmente de menos costo que los motores de velocidad elevadas utilizados con dispositivos de reducción de
la
velocidad.
?dealmente, los motores L6=) deben tener rendimiento elevado con relación a sus pares de arranque y uncionamiento, y buenos rendimientos volumétricos y mecánicos. Ceben arrancar suavemente ba'o carga total y suministrar el par total en todo el intervalo de uncionamiento. Estos motores deben presentar poco o ninguna cada de par a la salida en todo el intervalo de uncionamiento, y la variación de velocidad con relación a la velocidad media, a presión constante, debe ser
mnima.
Los diseos básicos de los motores L6=) son los motores de engrana'es internos, paletas, una paleta giratoria, pistones radiales y pistones a(iales, en lnea y en ángulo
Motores Hidr'!licos con erotor de ca!dal )*o+ alto tor!e , -a*as rpm
•
6eries )", )4, )E, )D, )!, )B, )= de alta e#ciencia volumétrica y e(tensa vida útil en tamaos compactos.
•
5resiones má(imas de uso continuo hasta -- bar $0-F; psi%, e intermitentes hasta -GF bar $;;; psi%, en construcción robusta de rodamientos de traba'o pesado.
•
H5& má(imas hasta >; rpm
•
"audales hasta ++;0 cc3revolución
[email protected] cu in3rev%
•
)orque má(imo de uso continuo hasta +;,;;; lb9in, y hasta +F,;;; lb9in en uso intermitente
Motores Hidr'!licos con erotor de ca!dal )*o+ , altas rpm
•
/ptos para el comando de ventiladores, ruedas y aplicaciones donde se necesite capacidad de altas rpm, inclusive con alto
torque inicial •
6eries &- y &, de larga vida útil y operación silenciosa.
•
1elocidades hasta GF;; rpm según el modelo.
Tipos de motores &idr'!licos.
En las aplicaciones industriales, se utilizan una variedad de motores hidráulicos. El tipo de motor utilizado depende de los requerimientos de cada aplicación individual. La siguiente es un listado de los tipos de motores*
Motores rotati/os de #iro contin!o "omo se ha dicho anteriormente $0.-% las bombas de desplazamiento positivo son en su mayor parte reversibles, es decir, pueden uncionar como motores hidráulicos con giro continuo. Los motores hidráulicos convierten la energa hidráulica en energa mecánica. 5ara un tamao determinado la dierencia de presión determinará el par del motor mientras que el caudal de#nirá la velocidad de giro. Ibviamente la potencia es el producto del par por la velocidad de giro. 6e pueden clasi#car en tantos tipos dierentes como se ha hecho con las bombas. Estos motores poseen par de arranque, se regula su velocidad de rotación y par motor desde cero hasta sus valores má(imos, pueden uncionar a velocidades lentas y son capaces de traba'ar en los dos sentidos de giro. 6u volumen y peso son reducidosJ no se estropean ante una sobrecarga, poniéndose de nuevo en marcha cuando aquélla se
reduce y tienen gran #abilidad. Los motores hidráulicos son casi pare'os con las bombas hidráulicas, es decir, pueden ser de engrana'es internos y e(ternosJ de pistones radiales y a(iales. ILEI=?CHKAL?"/ Los motores de engrana'es traba'an con unas presiones má(imas de -F; bar, no superando su par motor los 0;; 7m. Los motores de pistones traba'an con presiones de hasta ;; bar con momentos que pueden alcanzar los -F.;;; 7m. La cilindrada puede ser variable en el caso de los motores de pistones a(iales. E(isten motores hidráulicos que en lugar de girar su e'e, rota su carcasa en la que pueden enrollarse cables, como en el caso de las grúas y otras máquinas. Motor de engranaje
El aceite a presión fuye desde la entrada que actúa sobre la cara dentada de cada engrana'e generando torque en una dirección. 6e usan para sistemas simples con un nivel relativamente ba'o de presión $de +; a +; bar 3 + 9 + &5a%, el motor de engrana'es es el más usado entre los motores hidráulicos. El motor de engrana'es es un motor muy simple, #able, relativamente barato y el menos sensible a la suciedad. En la animación se puede ver que el sentido de rotación está determinado por la dirección del fu'o de aceite. La presión en el lado de presión depende de la carga$torque% en el e'e del motor hidráulico.
Motores de paletas
Estos motores tienen un rotor montado e(céntricamente en un cilindro, con paletas longitudinales alo'adas en ranuras a lo largo del rotor. El par se origina cuando el fuido a presión actúa sobre las paletas. El número de paletas suele ser de a . 7ormalmente cuatro o cinco paletas son su#cientes para la mayora de las aplicaciones. 6e utilizan mayor número de paletas cuando se necesita me'orar la #abilidad de la máquina y su par de arranque.
Motores de #iro oscilante Estos motores producen un par de giro en ambos sentidos, con un ángulo de rotación limitado "onsisten, como puede observarse en la #gura, en un cilindro que dispone interiormente de una barra en cremallera limitada por dos émbolosJ al introducir el aceite por uno u otro lado del cilindro la cremallera arrastra a un pión, que a su vez hace girar el elemento deseado $válvula, volquete, puente levadizo, M%.
La carrera y por lo tanto el ángulo de rotación puede limitarse desde el e(terior mediante un tornillo. )raba'an normalmente con una presión má(imo de +@; bar, el momento puede alcanzar los 0;.;;; 7Nm, siendo su velocidad de giro generalmente reducido. Motor oscilante con pistón axial
)iene como unción, el absorber un determinado volumen de fuido a presión y devolverlo al circuito en el momento que éste lo precise.
Motor con pistón eje inclinado
El aceite a presión que fuye desde la entrada empu'a el pistón contra la brida y la uerza resultante en la dirección radial hace que el e'e y el bloque del cilindro giren
en la dirección de la fecha. Este tipo de motor es muy conveniente para usos a alta presión y a alta velocidad. Es posible modi#car su capacidad al cambiar el ángulo de inclinación del e'e.
