tema 1 tecnologias oleohidraulica y neumtaica

rea de Mecnica de Fluidos. TECNOLOGAS OLEOHIDRULICA Y NEUMTICA

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rea de Mecnica de Fluidos

Escuela Politcnica Superior de Ingeniera de Gijn 5 Curso de Ingeniera Industrial

OLEOHIDRULICA Y NEUMTICA

http://web.uniovi.es/Areas/Mecanica.Fluidos/

TECNOLOGAS OLEOHIDRULICA Y NEUMTICA

1. SISTEMAS DE TRANSMISIN DE ENERGA.

2. SISTEMAS DE FLUIDO A PRESIN.

3. EVALUACIN DE UN SISTEMA DE TRANSMISIN DE ENERGA.

4. COMPARACIN ENTRE OLEOHIDRULICA Y NEUMTICA.

5. SIMBOLOGA.

6. APLICACIONES.

7. BIBLIOGRAFA.


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1. SISTEMAS DE TRANSMISIN DE ENERGA. 1.1. Definicin.

Establece una relacin entre una fuente motriz y un mecanismo que utiliza la energa mecnica producida por la fuente para efectuar un trabajo mecnico til. Tipos de sistemas de transmisin de energa:

Mecnicos: los ms antiguos; prcticos y econmicos en ciertos casos, pero pesados, complicados y costosos en otros. Elctricos: mas recientes; ms simples y flexibles que los anteriores. Fluidos a presin: anteriores a los elctricos, pero se han desarrollado ms lentamente; su desarrollo se aceler gracias a la aeronutica por su buena relacin potencia/peso. Pueden ser sistemas oleohidrulicos (aceite) o neumticos (aire).

Motor elctrico Motor trmico

Turbinas

Sistema mecnico Sistema elctrico

Sistema fluido a presin

Cargas en traslacin

Cargas en rotacin

FUENTE MOTRIZ

SISTEMA DE TRANSMISIN DE ENERGA

MECANISMO


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1.2. Componentes de un sistema de transmisin de energa.

COMPONENTES ACTIVAS: permiten transformar y/o modular la energa Generadores: absorben energa mecnica producida por la fuente motriz, la transforman y la restituyen en una forma nueva. Pueden ser:

o Sistemas elctricos: generadores elctricos:

energa elctrica energa mecnica

o Sistemas fluidos: bombas, ventiladores:

energa mecnica energa fluida

o Sistemas mecnicos: no transforman la energa, solo la transportan Moduladores: adaptan la energa que reciben de los generadores

o Sistemas elctricos: transformadores de tensin e intensidad

o Sistemas fluidos: vlvulas direccionales, reguladoras de presin y caudal

o Sistemas mecnicos: embragues, frenos


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Receptores: absorben la energa de los generadores, modulada y la transforman en energa mecnica

o Sistemas elctricos: motores elctricos (DC, AC)

o Sistemas fluidos: cilindros, motores

o Sistemas mecnicos: no necesitan COMPONENTES DE UNIN: aseguran el transporte de la energa de un componente activo a otro, desde la fuente hasta el receptor del trabajo

o Sistemas elctricos: cables

o Sistemas fluidos: tuberas, conductos

o Sistemas mecnicos: ejes, cadenas, correas, engranajes COMPONENTES PASIVAS: no desempean un papel directo en la transmisin de energa

o Sistemas elctricos: disyuntores, arrancadores

o Sistemas fluidos: depsitos, intercambiadores, filtros

o Sistemas mecnicos: lubricantes


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2. SISTEMAS DE FLUIDO A PRESIN. COMPONENTES ACTIVAS: Generadores: producen un volumen de fluido a presin; bombas, compresores, que estarn caracterizados por su cilindrada, V, volumen desplazado por unidad de desplazamiento angular o revolucin:

QPTW:PotenciaQ:Caudal iiii === &

Moduladores: vlvulas direccionales, vlvulas reguladoras de presin P >>> P, vlvulas reguladoras de caudal Q >>> Q Receptores: cilindros: movimiento lineal: ooo vF'Q'PW ==& motores: movimiento circular: ooo T'Q'PW ==&

La presin generada por las bombas o los compresores permite vencer las resistencias existentes en el circuito; estas resistencias dan lugar a una transformacin (prdida) de energa fluida en energa trmica:

tWt)WW(E oi &&& == Rendimiento energtico:

i

o

i

oE E

EWW == &&

COMPONENTES DE UNIN: Fluido: transporta la energa, lubrica partes mviles, refrigera; debe ser filtrado y se le aaden aditivos Conducciones: transportan el fluido; su eleccin, concepcin e instalacin influyen en la eficacia ya la fiabilidad de un sistema de fluido a presin COMPONENTES PASIVAS: Estn relacionadas con el almacenamiento y acondicionamiento del fluido: Depsito: reserva de fluido, proteccin del fluido frente a posibles contaminantes Intercambiadores: enfriar o calentar el fluido Filtros Lubricantes


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3. EVALUACIN DE UN SISTEMA DE TRANSMISIN DE ENERGA. 1) Factores dinmicos: desplazamientos y velocidades, esfuerzos, frecuencias de oscilacin, tiempos de reaccin Adecuada para Menos adecuada para Oleohidrulica -pares altos a baja velocidad

-fuerzas y pares grandes en arranques -inversiones frecuentes de movimientos -poca inercia

-altas velocidades

Neumtica -altas velocidades durante mucho tiempo

-precisin en el movimiento-pares altos a baja velocidad

2) Factores ambientales: temperatura, ruido, impacto, apariencia, limpieza, seguridad, contaminacin Adecuada para Menos adecuada para Oleohidrulica -relacin baja peso/potencia

-ambiente contaminado -inmersin en lquido

-deja residuos -riesgo de explosin -relacin entre componentes poco aparentes -temperaturas extremas

Neumtica -altas temperaturas -ambiente contaminado

-relacin baja peso/potencia -bajas temperaturas -ruidosa


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3) Factores de utilizacin: posibilidad y facilidad de uso, proteccin frente a imprevistos (sobrecarga, vibraciones, choque), adaptacin a la automatizacin Adecuada para Menos adecuada para Oleohidrulica -movimientos lineales alternativos y

grandes cargas -velocidades variables -frenar embalamientos -el mando y el control pueden ser de todo tipo -si la carga es variable, mantiene un alto rendimiento

Neumtica -velocidad variable -sobrecargas, choques, vibraciones -el mando y el control pueden ser de todo tipo

-movimientos lineales alternativos con grandes cargas

4) Factores econmicos: costes directos, de ejecucin y de funcionamiento (mantenimiento, almacenamiento) Adecuada para Menos adecuada para Oleohidrulica -coste de instalacin bajo si la

potencia es alta y la carga y la velocidad son variables -robusto

-mantenimiento

Neumtica -mantenimiento -coste de instalacin alto para potencia alta

5) Factores sociales: formacin del personal Adecuada para Menos adecuada para Oleohidrulica -menos peligro para el operador -formacin, resolucin de

problemas Neumtica -ms peligro para el

operador


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4. COMPARACIN ENTRE OLEOHIDRULICA Y NEUMTICA

Oleohidrulica Neumtica Caudal constante Presin constante Esfuerzos Resistente a sobrecargas.

Fuerzas muy grandes. Mayor presin: hasta 700 bar.

Resistente a sobrecargas. Fuerzas no muy grandes. Menor presin: hasta 17 bar.

Movimiento lineal Sencillo. Fcil control de posicin y velocidad.

Sencillo. Velocidades dependientes de la carga.

Movimiento rotativo Sencillo. Alto par. Bajas revoluciones.

Sencillo. Bajo rendimiento. Altas revoluciones.

Acumulacin de energa

Dentro de ciertos lmites. Fcil.

Entorno Sensible a variaciones de la temperatura y a suciedad. Peligro de incendio en caso de fugas. Contaminacin por aceite. Circuito cerrado.

No produce explosiones. Insensible a variaciones de temperatura. Circuito abierto: ruidoso.

Coste de la energa consumida

1 2.5

Estabilidad Buena, pues el aceite no se comprime.

Baja, pues el aire se comprime.

Exactitud de posicionamiento

Hasta 1 m. Hasta 0.1 mm. Fluido Usa un lquido: mayor

inercia, ms prdidas, ms costoso. Acondicionamiento: enfriamiento, calentamiento, filtrado, aditivos.

Usa aire: seguro, barato. Acondicionamiento: eliminacin de humedad, polvo, adicin de aceite.


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5. SIMBOLOGA

Los smbolos son la representacin grfica de un componente, representan esquemticamente su funcionamiento interno y su sistema de control o regulacin. A continuacin se incluye la simbologa utilizada en los diagramas oleohidrulicos y neumticos. Las simbologas normalmente utilizadas son normalizadas internacionalmente y pueden utilizarse la simbologa I.S.O. (International Standards Organization) o C.T.O.P (European Fluid Power Standards Committee). Lneas: Las tuberas, tubos y pasos hidrulicos se representa como lneas simples. Se puede distinguir:

o Lneas principales (trazo continuo): transportan el caudal principal del sistema. En los diagramas grficos incluyen la lnea de aspiracin o entrada de la bomba, las lneas de presin y las de retorno al tanque. Pueden en ocasiones representarse adems coloreadas. o Lneas de pilotaje (trazos largos interrumpidos): lleva el fluido que se usa para controlar el funcionamiento de una vlvula o de otro componente a distancia, a una presin inferior. o Lneas de drenaje (trazos cortos interrumpidos): llevan el fluido de drenaje al tanque.

Bombas y motores: Un crculo es el smbolo bsico para los componen giratorios. Los tringulos colocados en los smbolos indican que son fuentes de energa (bombas) o receptores de energa (motores). Si el componente es unidireccional el smbolo tiene slo un tringulo. Una bomba o motor reversible se dibuja con dos tringulos. Cilindros: Un cilindro se dibuja como un rectngulo indicando el pistn, el vstago y las conexiones de los orificios. Un cilindro de simple efecto se dibuja abierto en el extremo de vstago y solamente con un orificio de entrada en el otro extremo. Un cilindro de doble efecto se representa cerrado y con dos orificios. Vlvulas: El smbolo bsico de una vlvula es un cuadrado que se denomina envoltura. Puede incluir otros smbolos para indicar funcin. Las flechas se aaden a las envolturas para indicar el paso y direccin del caudal. Las vlvulas controladoras de presin pueden adoptar cualquier posicin, entre completamente abiertas y completamente cerradas, segn el caudal que pase por ellas. Las vlvulas direccionales o distribuidoras dirigen el fluido abriendo y cerrando vas para el caudal. Las flechas indican el sentido de circulacin del fluido. Las conexiones pueden ser distinguidas por letras A, B, P, T,... Las posiciones pueden distinguirse por medio de letras minsculas a, b, c,....


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Depsitos: se dibuja en forma de rectngulo abierto en su parte superior en el caso de un tanque con respiradero y cerrado para un tanque presurizado. Por conveniencia, se pueden dibujar varios smbolos en un diagrama, aunque haya solamente un depsito. Las lneas de conexin se dibujan hasta el fondo del smbolo cuando las tuberas terminan bajo el nivel del lquido en el tanque. S una lnea termina sobre el nivel del lquido, se dibuja slo hasta la parte superior del smbolo.

Descripcin Smbolo Aplicaciones 1. Smbolos Bsicos

1.1 Lneas

1.1.1 Continuas

Lnea principal

1.1.2 Trazo largo

Lnea secundaria

1.1.3 Trazo corto

Lnea de drenaje o pilotaje

1.1.4 Doble

Conexin mecnica (eje, palanca, etc)

1.1.5 Discontinua

Lmite de un conjunto

1.2 Crculos, Semicrculos

1.2.1 Grande

Unidades de conversin de energa (bombas, motores, etc)

1.2.2 Mediano

Instrumentos de medicin

1.2.3 Pequeo

1.2.4 Muy pequeo

Accionadores mecnicos

1.2.5 Semicrculo

Actuadores rotativos

1.3 Cuadros, Rectngulos

1.3.1 Grande

Vlvulas de control (excepto antirretornos)

1.4 Rombos

Aparatos acondicionadores (filtros, intercambiadores, separadores, lubricadores, etc.)

1.5 Varios

Conexin entre lneas


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Muelle

Restriccin (afectada por la viscosidad)

Restriccin (no afectada por la viscosidad)

2. Smbolos Funcionales 2.1 Tringulo

2.1.1 Slido

Direccin del fluido hidrulico

2.1.2 Hueco

Direccin del fluido neumtico

2.2 Flechas

2.2.1 Verticales

Direccin, sentido de giro, sentido de circulacin interno de la vlvula

2.2.2 Inclinadas

Posibilidad de variacin o regulacin

3. Bombas y Compresores

3.1 Bomba de cilindrada fija Una / dos direcciones del fluido

3.2 Bomba de cilindrada variable Una / dos direcciones del fluido

3.3 Compresor Siempre una sola direccin

4. Motores y Bomba-Motor

4.1 Motor de cilindrada fija Una / dos direcciones del fluido

4.2 Motor de cilindrada variable Una / dos direcciones del fluido

4.3 Motor oscilante


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Funciona como bomba o como motor segn la direccin del flujo

Funciona como bomba o como motor segn la direccin del flujo

4.4 Bomba-Motor de cilindrada fija

Funciona como bomba o como motor independientemente de la direccin del flujo

4.5 Bomba-Motor de cilindrada variable

Funciona como bomba o como motor sin cambiar la direccin del flujo

4.6 Grupo Bomba-Motor de cilindrada variable Convertidor de par

5. Cilindros

Retorno por fuerza sin especificar

5.1 De simple efecto

Retorno por muelle

Con un vstago

5.2 De doble efecto

Con doble vstago

5.3 Diferencial Depende de la diferencia de reas efectivas a ambos lados del pistn

Amortiguacin simple y fija 5.4 Con amortiguador

Amortiguacin doble y fija


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Amortiguacin simple y ajustable

Amortiguacin doble y ajustable

De simple accin

5.5 Telescpico

De doble accin

5.6 Multiplicador de presin

5.7 Actuador aire-aceite

6. Vlvulas de control (generalidades)

6.1 Un cuadro Una vlvula de control de presin o caudal

6.2 Dos o ms cuadros Una vlvula de control direccional con tantas posiciones como cuadros

6.3 Simplificado Usado para vlvulas repetitivas, el nmero hace referencia a la posicin de la vlvula original

6.4 Vlvulas controladoras de caudal


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7. Vlvulas direccionales (generalidades)

7.1 Un paso

7.2 Dos pasos

7.3 Dos vas cerradas

7.4 Dos pasos y una va cerrada

7.5 Dos pasos interconectados

7.1.6 Un paso en by-pass y dos vas cerradas

8. Vlvulas direccionales

Control manual 8.1 Dos vas y dos posiciones

Accionada por presin

Accionada por presin en ambos lados

8.2 Tres vas y dos posiciones Accionada por solenoide y retorno por muelle

8.3 Cuatro vas y dos posiciones

Pilotada por vlvula de solenoide y retorno por muelle

8.4 Cinco vas y dos posiciones Accionada por presin en ambos lados

8.5 Cuatro vas y tres posiciones

Pilotada por vlvula de solenoide y centrada por muelles


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9. Vlvulas progresivas Dos posiciones extremas y un nmero infinito de posiciones intermedias, en funcin del

desplazamiento

Dos posiciones

9.1 General

Tres posiciones

9.2 Dos vas Accionada por rodillo y retorno por muelle

9.3 Tres vas Accionada por presin y retorno por muelles

9.4 Cuatro vas Accionada por palanca

10. Servovlvulas

Funcionamiento directo

10.1 De una etapa

Con realimentacin mecnica y pilotaje indirecto

10.2 De dos etapas Con realimentacin hidrulica y pilotaje indirecto


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11. Depsitos

12. Accionamientos

13. Varios

Filtros

Acumuladores

Otros elementos


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6. APLICACIONES.

Las aplicaciones de la oleohidrulica y de la neumtica son muy numerosas y abarcan un mayor nmero de realizaciones prcticas.

a) Automocin y transporte de cargas:

- Agricultura:

Tractor de arado con accionamiento por oruga.

- Carretillas y gras:

Carretilla elevadora y brazo de elevacin de cargas.

- Transporte, elevacin y colocacin de cargas.

Cinta transportadora.


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- Excavacin y movimiento de tierras.

- Control y traccin de vehculos.

Traccin de vehculos lentos.

b) Aplicaciones industriales: Los ejemplos de aplicaciones de este apartado son

muy variados: prensas, maquinaria de modelado de plsticos, mquinas de mecanizado, maquinaria alimenticia, automatismos y robots, plantas y equipos de minera e industria del acero.

Guillotina para piezas metlicas.


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Prensas verticales.

c) Otras aplicaciones:

- Aplicaciones nuticas: acercamiento de embarcaciones al mar, sistemas

auxiliares de lubricacin, posicionamiento de las palas de la hlice en un barco con hlices de paso variable, entre otras.

- Aplicaciones de ingeniera civil.

- Aplicaciones militares. Tanto en el ejercito de tierra como los que desarrollan sus actividades en el mar o aire hay multitud de aplicaciones prcticas.


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En este apartado de aplicaciones varias, el nmero de ejemplos es

prcticamente ilimitado: industria de automocin (traccin, frenos, direccin asistida), aeroespacial (simuladores de vuelo, movimiento de alerones, tren de aterrizaje, timn), marina (accionamiento y control de los barcos), mquinas hidrulicas (regulacin de labes para modificacin del caudal) ingeniera de canales (puentes y compuertas), medicina (articulacin de camas de hospital y de salas de operaciones), tiempo libre (parques de atracciones, cines). 7. BIBLIOGRAFA. Deppert, W., Dispositivos neumticos, Marcombo, 1991. Deppert, W., Aplicaciones de la Neumtica, Marcombo, 1977. Gonzlez J., Arribas J.J. y Fernndez J., Aplicaciones de hidrulica convencional, Serv. de Publicaciones de la Universidad de Oviedo. 1996. Gonzlez, J., Argelles, K., Ballesteros, R., Blanco, E., Fernndez, J., Parrondo, J., Santolaria, C., Velarde, S., Prcticas de Ingeniera de Fluidos. Serv. de Publicaciones de la Universidad de Oviedo. 2004. Labonville R., Circuits Hydrauliques, Ed Lavoisier, 1991. Pinches M.J., Power Hydraulics, Prentice Hall, 1989. SMC International Training, Neumtica, Paraninfo, 2000. spain.smceu.com www.festo.com www.oleohidraulicaonline.com www.sapiensman.com/neumatica/mapadelsitio.htm www.tecnicaoleohidraulica.com

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