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TEMA DE EQUIPOS NEUMATICOS E HIDRAULICOS
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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA
DE CAMPECHE
T.S.U. MECATRÓNICA
ASIGNATURA: SISTEMAS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS
NOMBRE: XOLÓN CAMILO IRINEO
TEMA: ACTUADORES, MOTORES, REGULADORES Y
ACCESORIOS.
GRADO/GRUPO:
2° “A”
PROFE. MARTIN DEL J. MUNGUÍA GÓMEZ
FECHA: 25-MARZO-15
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ÍNDICE
INTRODUCCIÓN..........................................................................................................1
OBJETIVO....................................................................................................................2
Actuadores................................................................................................................3
Motor hidráulico.........................................................................................................7
Reguladores..............................................................................................................8
CONCLUSIÓN............................................................................................................14
BIBLIOGRAFÍA...........................................................................................................15
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INTRODUCCIÓN
Un sistema hidráulico no sería eficaz y confiable si no se toman en cuenta los
materiales o componentes que se deban usar para realizar el sistema. Los
actuadores así como el uso de los líquidos son fundamentales dentro de la hidráulica
ya que estos tienen la facilidad de convertir el flujo líquido a energía mecánica, los
actuadores son una pieza muy importante dentro de una red de distribución
hidráulica de igual manera los accesorios y los reguladores en este tema hablaremos
la función que desempeñan cada uno de estos basados a la hidráulica.
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OBJETIVO
El objetivo de este tema es aprender Identificar física y esquemáticamente los tipos
de actuadores, reguladores, accesorios y motores. Así como aprender a seleccionar
los actuadores, reguladores, accesorios y motores en función a la aplicación de un
sistema hidráulico.
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Actuadores
Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos.
El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria
para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.
Los actuadores hidráulicos son alimentados con fluido a presión y se obtiene un
movimiento con una determinada velocidad, fuerza, o bien velocidad angular y
movimiento a partir de la pérdida de presión de un de energía eléctrica y gaseosa
determinado caudal del fluido en cuestión.
Los actuadores hidráulicos son usados para manejar aparatos mecatrónicos. Por lo
general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es
potencia. Los actuadores hidráulicos permiten realizar a distancia la maniobra
automática de las válvulas y llaves. Atendiendo a su forma de operación, los
actuadores hidráulicos se clasifican en:
· Actuadores lineales llamados Cilindros
· Actuadores rotativos en general denominados motores hidráulicos.
Actuadores hidráulicos lineales.
Los cilindros hidráulicos de movimiento lineal son utilizados comúnmente en
aplicaciones donde la fuerza de empuje del pistón y su desplazamiento son
elevados. Los cilindros hidráulicos pueden ser de simple efecto, de doble efecto y
telescópicos.
Cilindro de simple efecto
En el primer tipo, el fluido hidráulico empuja en un sentido el pistón del cilindro y una
fuerza externa (resorte o gravedad) lo retrae en sentido contrario. El cuerpo del
cilindro es la caja externa tubular y contiene el pistón, el sello del pistón y el vástago.
“Calibre” es el término usado para indicar el diámetro del pistón. El extremo del
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pistón del cilindro (algunas veces llamado “extremo ciego”) se conoce como el
extremo de la cabeza. El extremo desde el cual el vástago se extiende y se retrae se
conoce como el extremo del vástago.
Cilindro de doble efecto
El cilindro de acción doble utiliza la fuerza generada por el fluido hidráulico para
mover el pistón en los dos sentidos, mediante una válvula de solenoide. El cilindro de
acción doble es el accionador hidráulico más común utilizado actualmente y se usa
en los sistemas del implemento, la dirección y otros sistemas donde se requiera que
el cilindro funcione en ambas direcciones. Puesto que los cilindros con vástago de
acoplamiento son los cilindros de acción doble más comunes, se tiene en cuenta las
pautas de la National Fluid Power Association (NFPA) para fijar las normas de
calibre, tipo de montaje y dimensiones generales del cilindro. Esto permite usar los
cilindros con vástago de acoplamiento de diferentes fabricantes, si tienen la misma
descripción de diseño. Sin embargo, recuerde que aunque los cilindros pueden tener
el mismo calibre, su calidad puede ser diferente.
El calibre del cilindro es el término que indica el diámetro interno del cilindro. Un
cilindro de calibre grande produce un mayor volumen por unidad de longitud que un
cilindro de calibre pequeño. Para mover un pistón la misma distancia, un cilindro de
calibre grande necesita más aceite que un cilindro de calibre menor. Por tanto, para
un régimen de flujo dado, un cilindro de calibre grande se mueve más lentamente
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que un cilindro de calibre pequeño. El área efectiva de un cilindro es el área del
pistón y de sello de pistón sobre la cual actúa el aceite. Debido a que uno de los
extremos del vástago está unido al pistón y el extremo opuesto se extiende fuera del
cilindro, el área efectiva del extremo del vástago es menor que el área efectiva del
extremo de la cabeza. El aceite no actúa contra el área del pistón cubierta por la
unión del vástago. El volumen de aceite necesario para llenar el extremo del vástago
del cilindro es menor que el volumen de aceite necesario para cubrir el extremo de la
cabeza del cilindro. Por tanto, para un régimen de flujo dado, el vástago del cilindro
se retrae más rápido que el tiempo que tarda en extenderse.
Cilindro telescopico.
El cilindro telescópico contiene otros de menos diámetro en su interior y se expanden
en etapas, son muy utilizados en grúas. Está constituido por los tubos cilíndricos y
vástago de émbolo. En el avance sale primero el émbolo interior, siguiendo desde
dentro hacia fuera los siguientes vástagos o tubos. La reposición de las barras
telescópicas se realiza por fuerzas externas. La fuerza de aplicación está
determinada por la superficie del émbolo menor.
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Otros elementos en los cilindros son:
Sellos
Los sellos se usan en diferentes partes del cilindro, como se muestra en la figura. El
sello del pistón se usa entre el pistón y la pared del cilindro.
Su diseño permite que la presión de aceite extienda el sello contra la pared del
cilindro, de manera que, a mayor presión, mayor fuerza sellante. El sello del extremo
de la cabeza (sello anular) evita que el aceite escape por entre el cuello del vástago y
la pared del cilindro. El sello de vástago es un sello en forma de “U” que limpia el
aceite del vástago a medida que el vástago se extiende por el cilindro. El sello de
labio se ajusta al cilindro e impide que la suciedad o el polvo entren al cilindro cuando
se retrae el vástago del cilindro. Los sellos se fabrican en poliuretano, nitrilo o vitón.
El material debe ser compatible con los fluidos usados y las condiciones de
operación.
Amortiguadores
La figura muestra un cilindro con amortiguadores.
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Cuando un cilindro en movimiento llega a un extremo muerto (como sucede al final
de la carrera del cilindro), la acción que experimenta se conoce como “carga de
choque”. Cuando un cilindro está sujeto a una carga de choque, se usan
amortiguadores para minimizar el efecto. Cuando el pistón se aproxima al final de la
carrera, el amortiguador se mueve dentro del conducto de aceite de retorno y
restringe el flujo de aceite de retorno del cilindro. La restricción produce un aumento
de la presión de aceite de retorno entre el conducto del aceite de retorno y el pistón.
El aumento de la presión de aceite produce un “efecto de amortiguación” que reduce
el movimiento del pistón y minimiza el choque que ocurre al final de la carrera.
Algunos cilindros pueden requerir un amortiguador en el extremo de la cabeza,
mientras otros pueden requerir amortiguadores tanto en el extremo de la cabeza
como en el extremo del vástago.
Actuadores hidráulicos rotativos
Motor hidráulico
El motor hidráulico convierte la energía hidráulica en energía mecánica. El motor
hidráulico usa el flujo de aceite enviado por la bomba y lo convierte en un movimiento
rotatorio para impulsar otro dispositivo (por ejemplo, mandos finales, diferencial,
transmisión, rueda, ventilador, otra bomba, etc.). Varios tipos de motores hidráulicos
se usan en la industria. Proporcionan una velocidad determinada relativamente
constante a través de su variada gama de presiones. Cuando alcanzan su máximo
par, su velocidad cae rápidamente debido a que el fluido hidráulico se escapa a
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través de una válvula de alivio dejando el motor sin alimentar. Entre los tipos de
motores hidráulicos se encuentran: los motores de paletas, de pistón axial o radial,
de engranajes y gerotor.
Partes principales
El cilindro actuador se compone de las tapas trasera y delantera, de la camisa donde
se mueve el pistón, del propio pistón, de las juntas estáticas y dinámicas del pistón y
del anillo rascador que limpia el vástago de la suciedad.
Materiales de construcción.
Cilindros:
1.- Tubo: se fabrica de tubo de acero embutido sin costuras.
2 y 3.- Tapa anterior y/o posterior: en ambas para su fabricación se emplea
preferentemente material de fundición o maleables, como por ejemplo el aluminio.
4.- Vástago: se fabrica preferentemente de acero bonificado, conteniendo un
determinado porcentaje de cromo, para protegerlo de la corrosión.
5.- Collarín obturador: se emplea para hermetizar el vástago
6.- Casquillo de cojinete: puede ser de bronce o metálico revestido. Su misión es
servir de guía al vástago de plástico.
7.- Anillo rascador: impide que entren partículas de polvo y suciedad en el interior del
cilindro se encuentra situado delante del casquillo (6).
8.- Mango doble de copa: su misión es hermetizar la cámara del cilindro, se fabrican
de diferentes materiales dependiendo de la temperatura. (Vitón para temperaturas de
-20 c y +80 c, teflón para temperaturas de -80 c y +200c)
Reguladores
El regulador o gobernador
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El regulador o gobernador sirve para mantener automáticamente el régimen de
velocidad o revoluciones de un motor Diesel de manera independiente de la carga o
el esfuerzo al cual está sometido según sea el caso o trabajo en vacío (ralentí). Para
controlar la velocidad del motor es movida una varilla de control en la bomba de
inyección la cual acciona un mecanismo que varía la cantidad de combustible
inyectado en las cámaras de combustión; el regulador está ubicado en un extremo de
la bomba de inyección. Los reguladores se pueden clasificar según el equipo o el tipo
de trabajo al que se encuentra trabajando:
*Según el tipo de trabajo:
Máxima y mínima (alta y ralentí).
Régimen completo utilizado en maquinaria agraria y construcción (según variación).
Escalonados (trabaja en todas las situaciones; es el más completo).
*Según el equipo:
· Centrífugos.
· Neumático.
· Hidráulicos.
Reguladores centrífugos
El principio de funcionamiento de los reguladores mecánicos está basado en las
características de la fuerza centrífuga. Como que esta es proporcional a la velocidad
de giro, se pueden obtener también desplazamientos de unas palancas que sean
proporcionales a la velocidad a que gira un eje. Cuando el motor se detiene su eje no
gira y el juego de pesos se encuentra cerca uno del otro, de esta manera no hay
paso de combustible. Al comenzar el movimiento se gira el eje y el regulador
centrífugo abre sus pesos obturando el paso del combustible logrando una
aceleración controlada en el motor. Los gobernadores centrífugos o mecánicos
poseen sistemas con topes para mantener los diferentes regímenes del motor; estos
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topes son utilizados para: marcha mínima, velocidad máxima sin carga, máximo
combustible y exceso de combustible.
-Tope de marcha mínima Este tope se ajusta contra la varilla de control a el varillaje
del gobernador de modo que permite ajustar las rpm de marcha mínima del motor.
-Tope de máximo combustible o tope de plena Envía máximo combustible a plena
carga. Se encuentra en el extremo de la bomba opuesto al gobernador. Se ajusta en
el límite de recorrido de la varilla de control en posición de máximo consumo de
combustible.
-Tope de velocidad máxima Es un tope que impide el movimiento de la palanca del
gobernador accionada por el operador limitando así la fuerza ejercida al resorte del
gobernador evitando que la velocidad del motor aumente excesivamente cuando se
encuentra sin carga.
Reguladores hidráulicos
Se emplea aceite a presión para mover un pistón de un servomotor u otros
componentes hidráulicos para accionar la varilla de control de combustible y variar la
cantidad entregada a los inyectores, existen otros gobernadores hidráulicos se
utilizan contrapesos para detectar la velocidad del motor y conectarlos a una válvula
hidráulica para accionar el gobernador.
Algunos gobernadores de este tipo se llaman gobernadores hidráulicos y otros
gobernadores hidromecánicos porque son de funcionamiento hidráulico y mecánico.
La presión hidráulica para el gobernador la proporciona una bomba, de aspas o de
engranes. La bomba generalmente hace parte de la bomba de inyección o del
gobernador.
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El motor impulsa la bomba y así la presión varía según la velocidad del motor. Los
gobernadores hidráulicos son utilizados con algunas bombas de inyección del tipo de
distribuidor.
El funcionamiento del regulador hidráulico comienza cuando la bomba suministra el
combustible por el conducto de entrada, la presión aumenta con la velocidad del
motor pero es regulada mediante la válvula reguladora.
El líquido a presión actúa sobre la cabeza del pistón y produce una fuerza hidráulica
que mueve este y la varilla de control. El resorte posee una fuerza que se opone al
movimiento del pistón, manteniendo una velocidad del motor constante. La varilla de
control que va conectada al pistón, a su vez tiene en
su otro extremo una válvula de dosificación en la zona de inyección de la bomba.
De esta manera la posición del pistón determina la cantidad de combustible que se
entrega a los inyectores.
Descripción del regulador
En la parte superior del regulador va montado el cilindro de accionamiento (C1), en
cuyo interior se desplaza un embolo (1) unido, por medio del vástago (4), a la
corredera que regula el caudal en los elementos de la bomba. Este embolo se
mantiene en posición de reposo (mínimo consumo) por la acción del resorte (5). En
la zona inferior del regulador va situado el cilindro de mando (C2), en donde se
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desplaza el embolo (2), unido por el vástago (6) al pedal del acelerador. En el lateral
de este cilindro va acoplada una válvula de descarga (7) que regula la presión en el
interior de los cilindros. En la cabeza del cilindro existe una válvula de paso (8), que
se mantiene cerrada por medio del resorte (9) cuando el motor no funciona o
sobrepasa el límite de mínima velocidad. El cilindro de regulación (C3) esta formado
por un embolo (3) unido a la válvula (8), el cual lleva un orificio de paso (10) que
controla la presión en ambas cámaras del cilindro
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Mapa mental
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Actuadores
Reguladores
Accesorios Hidráulica
· Cilindros hidráulicos simple
y doble efecto
· válvulas
Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa.
Para poder usar el fluido de la manera más eficiente y eficaz, es necesario reducir la presión al nivel requerido precisamente para su aplicación
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CONCLUSIÓN
En este tema aprendimos a identificar los distintos tipos de actuadores, su
funcionalidad y como forma parte de la hidráulica, de igual manera los reguladores y
los tipos de accesorios que se necesitan para construir un buen mecanismo
hidráulico. Igual aprendimos las distintas aplicaciones en los que se pueden usar y la
importancia dentro del sistema hidraulico.
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BIBLIOGRAFÍA
Creus, Antonio; (1982). “conceptos básicos de neumática” Neumática E Hidráulica 2º Edicion” (2da edición, 688 paginas) Oxford: Alfaomega.
http://circuitos-hidraulicos-y-neumaticos.blogspot.mx/p/conceptos-basicos-de-la-neumatica.html
Deppert / K. Stoll (1977). Aplicaciones de la Neumática. Marcombo – Boixareu Editores
Serrano, A. (2008). Neumática. España: Thomson Editores Spain
P. Croser, F. Ebel: Neumatica básica. Festo Didactic. Esslingen 2003
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