Desarrollo
Una de las necesidades de los diferentes procesos tanto en la mediana o pequeña industria es la automatización de los mismos en los que requieren de diferentes forma de realizarlos dando paso al uso de distintos accesorios y elementos fundamentales para poder hacerlos realidad a continuación se presentaran ejemplos en los que se enumeran algunos y además se verá su funcionamiento.
Ejemplo.
1.- Descripción.
Se necesita un proceso automático de dos cilindros de doble efecto donde su funcionamiento sea de forma secuencial, donde se requiere también válvulas anti retorno pilotada para asegurar el regreso de los actuadores y además la seguridad de que como se trabaja con fuerza no exista mayor peligro para las personas que estén utilizando este proceso, presentando principalmente el diseño así como su respectiva simulación para su previa verificación dando paso luego a su instalación o construcción.
2.-Diseño(hidráulico).
3.- Diseño (Eléctrico).
4.-Elementos utilizados.
Depósito o Tanque.
La función natural de un tanque hidráulico es:
· Contener o almacenar el fluido de un sistema hidráulico
· Evacuar el calor
· Sedimentación
· Separación del aire
· Separación del agua
Cuando el fluido regresa al tanque, una placa deflectora bloquea el fluido de retorno para impedir su llegada directamente a la línea de succión. Así se produce una zona tranquila, la cual permite sedimentarse a las partículas grandes de suciedad, que el aire alcance la superficie del fluido y da oportunidad de que el calor se disipe hacia las paredes del tanque.
La desviación del fluido es un aspecto muy importante en la adecuada operación del tanque. Por esta razón, todas las líneas que regresan fluido al tanque deben colocarse por debajo del nivel del fluido y en el lado de la placa deflectora opuesto al de la línea de succión.
Tapa de llenado - Mantiene los contaminantes fuera de la abertura usada para llenar y añadir aceite al tanque. En los tanques presurizados la tapa de llenado mantiene hermético el sistema. Mirilla - Permite revisar el nivel de aceite del tanque hidráulico. El nivel de aceite debe revisarse cuando el aceite está frío. Si el aceite está en un nivel a mitad de la mirilla, indica que el nivel de aceite es correcto. Tuberías de suministro y retorno - La tubería de suministro permite que el aceite fluya del tanque al sistema. La tubería de retorno permite que el aceite fluya del sistema al tanque. Drenaje - Ubicado en el punto más bajo del tanque, el drenaje permite sacar el aceite en la operación de cambio de aceite. El drenaje también permite retirar del aceite contaminante como el agua y sedimentos
Banco Hidráulico de Pruebas (Laboratorios de Hidráulica de la U.P.S).
Parte Hidráulica.
Aquí, en la posición central de la válvula direccional, se bloquean las conexiones de trabajo, por lo tanto el sistema no puede ser movido manualmente.
Por otro lado, las conexiones de presión y tanque, están comunicadas, lo que permite que la bomba en esta posición descargue directamente al depósito y a baja presión.
La reacción del sistema, cuando se ubica en una posición de trabajo es por lo tanto más lenta que en el caso anterior.
Válvulas de Doble Pilotaje.
· Permite el bloqueo en dos sentidos de un receptor de doble efecto.
· Construida por dos válvulas anti retorno pilotadas.
Una válvula de secuencia tiene por función, luego de alcanzar cierta presión entregar una señal de salida. Esta señal de salida puede estar dentro del campo de las presiones bajas o normales, y también puede ser eléctrica. La presión de respuesta de una válvula de secuencia, generalmente es regulable.
Para realizar la simulación tenemos que contar con el programa FluidSIM
6.- Instalación:
Como se puede diferenciar el funcionamiento tanto en la simulación como en la instalación misma ya del circuito, en donde podemos verificar que mediante el mando eléctrico y una válvula 4/3 (TIPO TANDEM ) que la misma no permite el trabajo directo de la bomba si no en el momento en que esta sea accionada enviamos presión a la entrada del primer cilindro de doble efecto que causara obviamente el trabajo de salida, una vez cumplida su carrera el flujo continuara y se guiara hacia la válvula secuencial 1 en donde al incrementar su presión esta se abrirá y dar paso al flujo que como se puede ver hará que la misma accione el cilindro de doble efecto 2, teniendo como consecuencia un proceso en secuencia, de la misma forma para el retorno teniendo en cuenta que las presiones en las válvulas de secuencia son reguladas para poder tener este tipo trabajo o funcionamiento.
Desarrollo de circuitos típicos hidráulicos
HIDRAULICA .
Es la aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería, para construir dispositivos que funcionan con líquidos, por lo general agua o aceite. La hidráulica resuelve problemas como el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el diseño de presas de embalse, bombas y turbinas. En otros dispositivos como boquillas, válvulas, surtidores y medidores se encarga del control y utilización de líquidos.
Las dos aplicaciones más importantes de la hidráulica se centran en el diseño de activadores y prensas. Su fundamento es el principio de Pascal, que establece que la presión aplicada en un punto de un fluido se transmite con la misma intensidad a cada punto del mismo. Como la fuerza es igual a la presión multiplicada por la superficie, la fuerza se amplifica mucho si se aplica a un fluido encerrado entre dos pistones de área diferente. Si, por ejemplo, un pistón tiene un área de 1 y el otro de 10, al aplicar una fuerza de 1 al pistón pequeño se ejerce una presión de 1, que tendrá como resultado una fuerza de 10 en el pistón grande. Este fenómeno mecánico se aprovecha en activadores hidráulicos como los utilizados en los frenos de un automóvil, donde una fuerza relativamente pequeña aplicada al pedal se multiplica para transmitir una fuerza grande a la zapata del freno. Los alerones de control de los aviones también se activan con sistemas hidráulicos similares. Los gatos y elevadores hidráulicos se utilizan para levantar vehículos en los talleres y para elevar cargas pesadas en la industria de la construcción.
PRINCIPIOS DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS
Y SUS COMPONENTES .
Un circuito hidráulico, sea simple o complejo, utiliza los siguientes principios hidráulicos básicos:
1. Un líquido puede asumir cualquier forma y puede ser bidireccional sin que esto afecte el movimiento libre del flujo (Fig. 2).
Puesto que la presión se trasmite por igual a todos los puntos del liquido.
P1 = P2 F1/A1 = F2/A2
Es decir
F2 = F1. A2/A1
2. La ley de Pascal sostiene que cuando un fluido dentro de un contenedor es sometido a presión, la presión se transmite igualmente en todas direcciones y a todas las caras del contenedor. Éste es el principio que se usa para extender el ariete en un cilindro hidráulico (Fig.
Pi = F1/A1 Y P2 = F2/A2
3. Al fabricar los contenedores o cilindros de diferentes tamaños, aumenta la ventana mecánica en la fuerza de trabajo (Fig.4)
De este modo si A2 = 1m y A1 10cm aplicando una fuerza, F 1N, se podría levantar un peso de :
F2 = 1N. 10000/10 = 1000
DIAGRAMAS DE CIRCUITOS
Existen dos tipos de diagramas de circuitos
A) Diagramas de circuitos en corte transversal muestran la construcción interna de los componentes además de las rutas que sigue el flujo de aceite. Mediante colores, sombras o diversos patrones en líneas y pasos, puede mostrarse muchas condiciones diferentes de presión y flujo.
B) Diagramas de circuitos esquemáticos
Se usan preferentemente para la solución de fallas por su capacidad de mostrar las funciones actuales y potenciales del sistema. Los diagramas esquemáticos están compuestos de símbolos geométricos que corresponden a los componentes y sus controles y conexiones.
Circuito básico.
El esquema que sigue representa un circuito hidráulico de fuerza clásico, donde el elemento de trabajo es un cilindro de fuerza. Los elementos constitutivos del circuito hidráulico son:
- Un recipiente con aceite.
- Un filtro
- Una bomba para el aceite.
- Una válvula de control que incluye una válvula de seguridad o sobre presión y la respectiva palanca de mando.
Electrohidráulica
Un sistema electrohidráulico es un conjunto de elementos que, dispuestos en forma adecuada y conveniente, producen energía electrohidráulica partiendo de otra fuente, que normalmente es electromecánica (motor eléctrico) o termo mecánica (motor de combustión interna).
La energía entregada por los medios mencionados es receptada por los elementos del sistema, conducida, controlada y por ultimo transformada en energía mecánica por los actuadores.
El fluido transmisor de esta energía es principalmente aceite, evidentemente no cualquier aceite. Ya que debe poseer algunas características particulares.
La energía electrohidráulica se genera de la siguiente manera.
Se recibe energía electromecánica a travez de la bomba de instalación. Esta la impulsa obligándola a pasar por el circuito, hasta llegar a los puntos de utilización.
Osea hasta los actuadores encargados de transformar dicha energía en mecánica podemos evidenciar tres grupos perfectamente localizados, a detallar:
Sistema de impulsion y bombeo
Sistema intermedio compuesto por elementos de control, comando y conexiones
Actuadores y consumidores
Electrovalvulas
La valvula de solenoide electrica funciona al suministrar corriente electrica al iman de la bobina, el campo magnetico mueve el cuerpo de cilindro deslizante de la valvula, el cual dirige el aceite.
Cabe recordar que la unica diferencia entre una valvulahidraulica/electrica y una valvulahidraulica ordinaria es la forma en que se mueve el cuerpo de cilindro
- Conductos de comunicación.
Se les llama solenoides por ser accionadas por corriente continua, cuando son accionadas por corriente alterna se les llama electroimanes.
Valvulashidraulicas de cuatro vias, operadas electricamente
en la figura 7.15 a vemos una valvula directamente accionada por solenoide, que es aquella en la cual el elemento motriz para accionar la corredera deslizante es unicamente un electroiman o un solenoide.
La accion de este, cuando se encuentra energizado, se traduce en un empuje o una traccion de la corredera. En dicha figura tenemos una valvula de cuatro vias, dos posiciones, de retorno por la accion de un resorte antagonista, y accionada por el electroiman dibujado al costado derecho de la valvula. Cuando se energiza la solenoide la corredera es emujada por la accion de este hacia la izquierda, se conecta la presion a la cara 2 del cilindro mientras que la cara 1 queda dreana al tanque. La corriente electrica debe ser mantenida sobre el solenoide para que este a su vez mantenga a la corredera empujada totalmente hacia la izquierda. Cuando se corta la corriente y la solenoide se desenergiza, el resorte empuja energicamente a su vez a la corredera hacia la derecha conectandose entonces las puertas del cuerpo de la valvula de la manera demostrada en la figura
