2.2 Producción y distribución de
potencia hidráulica.
La
ventaja que implica la utilización de la energía hidráulica es la posibilidad
de transmitir grandes fuerzas, empleando para ello pequeños elementos y la
facilidad de poder realizar maniobras de mandos y reglaje. A pesar de estas
ventajas hay también ciertos inconvenientes debido al fluido empleado como
medio para la transmisión. Esto debido a las grandes presiones que se manejan
en el sistema las cuales posibilitan el peligro de accidentes, por esto es
preciso cuidar que los empalmes se encuentren perfectamente apretados y
estancos.
2.1.1 Tuberías, filtros, depósitos, acumuladores, mangueras y uniones, sistemas de enfriamiento.
- Filtro
El propósito de la filtración no es
solo prolongar la vida útil de los componentes hidráulicos, si no también evitar
paradas producidas por la acumulación de impurezas en las estrechas holguras y
orificios de válvulas y servo válvulas. Los
filtros son clasificados como: Flujo pleno o total Flujo proporcional o
parcial. En el tipo de filtro de flujo pleno o total, todo el fluido que
ingresa a la unidad pasa a través del elemento filtrante, mientras que en el
tipo de filtro de flujo proporcional, sólo una porción del fluido pasa a través
del elemento. Filtro de flujo pleno El filtro de flujo pleno proporciona una acción
positiva de filtrado; sin embargo, el mismo ofrece resistencia al filtrado,
particularmente, cuando el elemento de ensucia. El fluido hidráulico entra al
filtro a través del puerto.
-
Depósitos
o tanques.
La
función natural de un tanque hidráulico o tanque de reserva es contener o
almacenar el fluido de un sistema hidráulico. Un tanque de hidráulico almacena un líquido que no está siendo usado en un sistema
hidráulico. El mismo además permite la
extracción de los gases y materiales extraños del líquido. Además de funcionar como un contenedor
de fluido, un tanque también sirve para enfriar
el fluido, permitir asentarse a los contaminantes y el escape del aire retenido.
Cuando el fluido regresa al tanque, una placa deflectora bloquea el fluido de retorno para impedir su llegada directamente a la
línea de succión. El aceite aireado no
transmitirá potencia correctamente debido a que el aire es compresible. Al aceite aireado tiene una tendencia a
deteriorarse y perder su habilidad de
lubricación.
Un
acumulador consiste en un depósito destinado a almacenar una cantidad de fluido
incompresible y conservarlo a una cierta presión mediante una fuerza externa. El fluido hidráulico bajo presión entra a las
cámaras del acumulador y hace una de estas tres funciones: comprime un resorte,
comprime un gas o levanta un peso, y posteriormente cualquier caída de presión
en el sistema provoca que el elemento reaccione y fuerce al fluido hacia fuera
otra vez.
-- Funciones:
·
Complementa
el flujo de la bomba
·
Elimina
fluctuaciones de presiones
·
Mantiene
la eficiencia del sistema
·
Suministra
potencia en emergencia
·
Compensa
pérdidas
·
Absorbe
choques hidráulicos
Los
acumuladores, en los cilindros hidráulicos se pueden aplicar como:
·
Acumulador
de energía
·
Anti
golpe de ariete
·
Anti
pulsaciones
·
Compensador
de fugas
·
Fuerza
auxiliar de emergencias
·
Amortiguador
de vibraciones
·
Transmisor
de energía de un fluido a otro
v
ACUMULADORES DE CONTRAPESO.
El
acumulador cargado por peso, ejerce una fuerza sobre el líquido almacenado, por medio de grandes pesos que actúan
sobre el pistón o émbolo. Es el único
tipo de acumulador en que la presión se mantiene constante, hasta que la cámara del acumulador quede prácticamente
vacía.. Pueden prestar servicio a varios
sistemas hidráulicos al mismo tiempo y usualmente
son utilizados en fábricas y sistemas hidráulicos centrales.
v
ACUMULADORES DE RESORTE.
En
los acumuladores cargados por resorte, la fuerza se aplica al líquido almacenado por medio de un pistón sobre el cual
actúa un resorte. Usualmente dan
servicio a sistemas hidráulicos individuales y operan a baja presión en la mayoría de los casos. Mientras el
líquido se bombea al interior del acumulador, la presión del fluido almacenado se determina por la compresión del
resorte. Si el pistón se moviese hacia
arriba y comprimiera diez pulgadas al resorte, la presión almacenada sería mayor que en el caso de un resorte
comprimido tan sólo cuatro pulgadas.
v
ACUMULADOR DE PISTON.
Un acumulador de tipo pistón consiste
en un cuerpo cilíndrico y un pistón móvil
con sellos elásticos. El gas ocupa el
volumen por encima del pistón y se comprime cuando el fluido entra al interior del cuerpo cilíndrico. Al
salir el fluido del acumulador la presión del gas desciende. Una vez que todo el líquido ha sido descargado, el pistón alcanza el final de su carrera
y cubre la salida manteniendo el gas
dentro del acumulador.
2.1.2 Cálculo de fuerza, presión, potencia y caudal.
La potencia (P) de una bomba hidráulica es la relación
entre la energía de flujo proporcionada por la bomba y el tiempo que la misma
ha estado en funcionamiento para comunicar dicha energía.
Normalmente esta magnitud se suele expresar como el
producto de la presión del fluido por su caudal:
En todas las
instalaciones siempre se producen pérdidas, por lo que siempre la potencia de
la bomba hidráulica debe ser mayor que la potencia teórica prevista.
Se define
así el rendimiento, como el cociente entre la potencia útil necesaria y la
potencia consumida por la bomba. Este valor siempre será menor que la unidad.
A esta
potencia consumida habrá que sumar la pérdida de potencia calculada en el apartado
anterior, por lo tanto:
2.1.3 Tipos de tuberías y calculo del espesor de la pared del conducto y selección de su tamaño.
- Tuberías hidráulicas:
Para la conducción del fluido
hidráulico se emplean tanto tuberías rígidas de acero sin soldadura, como
mangueras flexibles, evitándose en todo momento emplear elementos galvanizados,
dado que el zinc presente puede ser muy reactivo con ciertos aditivos presentes
en los fluidos hidráulicos.
- Para aplicaciones móviles y de distancias cortas, se suele emplear mangueras flexibles como la que se muestra en la figura.
En el
caso de mangueras flexibles, en su cálculo hay que tener en cuenta un factor de
seguridad Fs, en función de la presión de servicio o de
funcionamiento a la que trabaje la manguera.
|
Factor
de Seguridad en mangueras flexibles, Fs
|
|
|
Presión
de servicio, en bares
|
Fs
|
|
De
0-70
|
8
|
|
De
70-175
|
6
|
|
>
175
|
4
|
- Factor de seguridad en mangueras flexibles, Fs
|
|
Presión
de Rotura
|
|
Fs =
|
——————————————
|
|
|
Presión
de Funcionamiento
|
- Cómo calcular el espesor mínimo de la tubería de una pared
El
espesor mínimo de la pared da el espesor mínimo absoluto de una tubería o estructura para cargar su contenido. Entre más delgadas sean
las paredes, más delgadas serán las tuberías o estructuras, las cuales serán
más livianas y más baratas de fabricar. Las tuberías más delgadas también permiten
el flujo más fluido para el mismo tamaño de la tubería. El espesor mínimo de la
pared en el diseño se basa en la presión del contenido del recipiente o del
tubo, la tensión admisible del material y el diámetro exterior de la tubería.
1.-Determina la presión máxima que
resistirá el tubo. Esta será la presión de agua o fluido que debe contener.
Esto se conoce a partir de los parámetros de diseño de la tubería o buque.
Utiliza la presión máxima en libras por pulgada cuadrada (psi). Por ejemplo,
una tubería tendrá que ser capaz de soportar 2.000 psi de presión de agua.
2.-
Determina la tensión admisible del material de la pared. El esfuerzo
admisible puede ser la resistencia a la tracción o tensión de flujo del
material. La tensión permisible para un material puede ser encontrado en la
norma B31.3 de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos. De acuerdo
con "Chemical Engineering Design" por Gavin P. Sinnott Towler y RK,
la tensión admisible a 100 grados Fahrenheit (37,8 grados C) para tubos de
acero de carbono es de 12,9 KSI. KSI es igual a 1.000 libras por pulgada
cuadrada. Esto hace que la tensión admisible sea de 12.900 psi (88,942.92 kPa).
3.- Selecciona el diámetro exterior en
pulgadas (2,54 cm) para la tubería. Para este ejemplo, se ha seleccionado un
diámetro exterior de 10 pulgadas (25,4 cm).
4.-Multiplica el diámetro exterior en
pulgadas (2,54 cm) por la presión en psi por 1/2. En el ejemplo, éste será 10
pulgadas (25,4 cm) x 2.000 psi (13,789.6 kPa) x 1/2 o 10.000.
5.-Divide el resultado del Paso 4 por la
capacidad admisible. El resultado es el espesor mínimo de la pared suponiendo
condiciones ideales. En este caso, será 10.000 dividido por 12.900 para un
grosor mínimo permitido de 0,7752 pulgadas (1,969008 cms).
6.-Multiplica el espesor mínimo de pared
suponiendo condiciones ideales por un factor de seguridad, si se va a utilizar
un factor de seguridad o la tolerancia del fabricante. Por ejemplo, la
tolerancia de un fabricante se da a menudo como 12,5 por ciento o 15,0 por ciento,
debido a variaciones en la intensidad de la tubería. Una tolerancia de 15 por
ciento se convierte en 115 por ciento del espesor mínimo de la pared, o
un multiplicadorde 1,15. Un espesor mínimo 0,7752 pulgadas
(1,969008 cm) multiplicado por una tolerancia de 15 por ciento o 115 se
convierte en 0,7752 (1,969008 cm) x 1,15. Esto equivale a 0,89147 pulgadas
(2,2643338 cm) o casi 0,9 pulgadas (2,286 cm) de espesor mínimo de pared del
tubo.
- Selección de su tamaño
Referencia de pagina web:
- http://es.scribd.com/doc/165302188/2-2-Produccion-y-Distribucion-Hidra
