ACTUADORES HIDRÁULICOS

Juan Antonio ZapataZachary Monserrat ZúñigaLaura Alejandra Martínez Espinoza

Se clasifican en Actuadores Lineales, llamados Cilindros. Y actuadores rotativos en general denominados motores hidráulicos.

Los actuadores son alimentados con fluido a presión y se obtiene un movimiento con una determinada velocidad, fuerza, o bien velocidad angular y momento a partir de la

perdida de presión de un determinado caudal del fluido en cuestión.

Potencia de Entrada = Presión x Caudal

Potencia Entregada en el Actuador= Variación de Presión x Caudal.

Esta variación de presión deberá computarse entre la entrada y la salida del actuador. En estas

expresiones no consideramos las pérdidas por rozamiento que existen y no se debe dejar de tenerlas en cuenta para las realizaciones prácticas. La potencia mecánica de salida estará dada en los

actuadores lineales por: Potencia de Salida = Fuerza x Velocidad

Y en los actuadores rotativos por: Potencia de Salida= Momento Motor(Torque) x Velocidad Angular Es evidente que las perdidas entre la potencia de

entrada y salida serán las pérdidas por rozamiento.

ACTUADORES LINEALES

En la figura se ve el esquema de un cilindro hidráulico.Cuando se alimenta con fluido hidráulico por la boca posterior avanza.

Los ci l indros hidráulicos de movimiento l ineal son uti l izados comúnmente en aplicaciones donde la fuerza de empuje del pistón y su desplazamiento son elevados.

Los ci l indros hidráulicos pueden ser de simple efecto, de doble efecto y telescópicos.

En el primer t ipo, el f luido hidráulico empuja en un sentido el pistón del ci l indro y una fuerza externa (resorte o gravedad) lo retrae en sentido contrario. El cuerpo del ci l indro es la caja externa tubular y contiene el pistón, el sel lo del pistón y el vástago. “Calibre” es el término usado para indicar el diámetro del pistón. El extremo del pistón del ci l indro (algunas veces l lamado “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.

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.

La velocidad de avance es proporcional al Caudal e inversamente proporcional al área posterior del pistón. Es de hacer notar que para que el pistón avance será necesario que el fluido presente en la cámara anterior salga por la boca correspondiente. Cuando se desea que el pistón entre se debe alimentar por la boca anterior y sacar el fluido de la cámara posterior . Este cambio de direcciones del fluido se logra mediante las válvula direccionales.

Existen cilindros de simple efecto, en ese caso sólo una cámara es alimentada por aceite, la otra queda vacía conectada al exterior y el movimiento que correspondería al aceite llenando la cámara se reemplaza por la gravedad , o bien por un resorte.

En la figura vemos el esquema del circuito de como se comanda un cilindro de simple efecto con una válvula direccional de tres vías dos posiciones.

VÁLVULAS DIRECCIONALES

La simbología de las válvulas direccionales cumple con los siguientes lineamientos:

Cada posición se indica con un cuadrado en el que se dibujan con flechas las conexiones que la válvula realiza en dicha posición.

Las Vías u orificios principales de conexión de la válvula se llaman así :

P = Presión , T = Tanque, A y B conexiones de utilización , es decir van a las bocas del cilindro o motor hidráulico.

En la figura vemos como ejemplo de esto a la válvula 4vias dos posiciones.

En la f igura vemos que la válvula tiene dos entradas mas de f luido , en elcaso que sea pilotada hidráulicamente,los pi lotos se denominan X e Y , o bien están numerados. Las formas de mando de las válvulas pueden ser:

Manuales ( palanca , pedal , botón). Eléctrica a través de bobinas(Solenoides). Neumática con pilotos neumáticos. Hidráulica con pilotos hidráulicos.

Lo mas usual son los mandos electro hidráulicos, es decir se colocan dos válvulas en cascada , una válvula pequeña mandada eléctr icamente , maneja a través de pilotos hidráulicos a una válvula grande. Puede ser que la válvula tenga resortes que la l levan automáticamente a una posición central.

En otros casos disponen de trabas en cada posición ver figura A. Las válvulas tienen muchas veces una posición central pasando a tener tres posiciones (las hay de cuatro y más). En algunos casos también viene especificado que sucede cuando la válvula cambia de una posición a otra denominándose eso: posición en la transición

Las distintas posiciones de centro se

utilizan en función de cómo se resuelve el circuito. La posición centro cerrada

implica que los cilindros quedan fijos cuando la válvula está en ella. (Figura B). Esta posición permite el agregado de un acumulador de fluido a presión.

Vemos en la Figura C las distintas funciones de conexionado que cumplen las válvulas en las posiciones centrales.

La posición centro abierto deja completamente libre al cilindro.

(Figura D). La posición centro en Tandem

permite el conexionado de sucesivas válvulas

En la figura E vemos esquemáticamente, en símbolo simplificado y una vista externa de una cascada

de válvulas. Una mas pequeña (Válvula Piloto) comandada eléctricamente a través de dos solenoides

controla la mas grande mandada por pilotos hidráulicos de la primera.

Entre ambas se ubican válvulas que limitan el flujo para que la válvula grande se mueva con velocidad

controlada y no provoque cierres y aperturas extremadamente bruscas , lo que generaría ondas de

presión ( golpe de ariete) que pudiesen dañar al circuito.