DIAGRAMAS HIDRÁULICOS

El diagrama o plano hidráulico muestra la constitución y secuencia de un circuito hidráulico. En estos planos los distintos dispositivos son representados esquemáticamente y conectados entre sí. Las conexiones son dibujadas como líneas y los accesorios se representan conforme a la simbología internacional.En un plano hidráulico se pueden reconocer las funciones del circuito. Cuando el plano es muy extenso es necesario representar en un diagrama el desarrollo temporal de las funciones para poder establecer cual es la función de una instalación o máquina en cualquier punto del ciclo de trabajo.

Analizaremos algunos circuitos básicos:

Sistema hidráulico con válvulas direccionales en serie

Si se complementa el sistema anterior agregando una o varias válvulas direccionales en la línea de retorno, según se muestra en la figura, se obtiene una conexión en serie.En este tipo de sistema no se puede accionar simultáneamente varios consumidores sin que haya influencias mutuas de fuerzas y velocidades.Analizando más en detalle tendremos:Para accionar al cilindro 2 con una cierta fuerza es necesaria una cierta presión que actúe sobre la superficie del émbolo. Esta presión actuará también sobre la superficie anular del cilindro 1.La presión en el cilindro 1 vendrá dada por la carga externa actuante sobre la barra y por la fuerza resultante de la presión del cilindro 2, que

actúa sobre la superficie anular del cilindro 1.Si la fuerza resultante de la presión que actúa sobre el cilindro 1, es mayor que la suma de las fuerzas antes nombradas, las barras de ambos cilindros saldrán.Las velocidades del cilindro 1 y del cilindro 2, están en relación de la superficie del émbolo 2 a la superficie anular 1.El fluido antes de retornar al tanque, pasa por un filtro de retorno.

Sistema hidráulico simple (circuito abierto)Hemos representado aquí un sistema hidráulico en su forma más simple. Una bomba 1, con caudal constante, aspira fluido de un tanque 2 y lo transporta hacia el sistema. Cuando la válvula de corredera 4, de accionamiento manual, está en su posición central, se tiene una circulación descomprimida de la bomba hacia el tanque. La posición central es mantenida merced a los dos resortes (centrada por resortes).Al accionar a la válvula hacia su posición izquierda (flechas paralelas), el fluido de la bomba es dirigido hacia la conexión A del cilindro 5 y el émbolo sale con una velocidad que depende del caudal de la bomba y del tamaño del cilindro (superficie del émbolo).La fuerza disponible en la barra es función de la superficie del émbolo y de la presión máxima admisible en el sistema. Esta presión máxima admisible y con ello la carga con la cual se puede solicitar al sistema, se regula con la válvula imitadora de presión 3.La presión a la cual realmente funciona, viene dada por la resistencia del consumidor y puede ser leída en el manómetro 6.

Sistema hidráulico con válvulas direccionales en paralelo

Una bomba variable 1, cuyo caudal es regulado por el motor de regulación 2, aspira fluido filtrado y lo transporta hacia el sistema.Por medio de simples derivaciones se logra alimentar con fluido a los cilindros 8, 9 y 10, a través de las válvulas 5, 6 y 7. Asi las válvulas y los consumidores están conectados en paralelo.En nuestro ejemplo, las válvulas 5 y 6 tienen interrumpidas las conexiones P, A, B y 1 en la posición central. En la válvula 7, la conexión P está interrumpida en la posición derecha.La conexión en paralelo permite el movimiento simultáneo de varios cilindros cuando el caudal a disposición es lo suficientemente grande como para poder mantener la presión. En el caso contrario, la presión tomará el valor que corresponda al consumidor con menor resistencia y éste será el primer cilindro en salir.Cuando el primer cilindro llegó a su tope, la presión aumentará hasta alcanzar la presión necesaria para accionar el próximo cilindro. Aquí, el orden de salida de los cilindros es función de las presiones necesarias.Hasta las válvulas reina la presión del sistema graduada en la válvula imitadora de presión 3.Esta puede ser leída en el manómetro 4, accionando el botón de la válvula direccional 3/2.Como consumidores, hemos tomado un cilindro telescópico de acción doble 8, un cilindro diferencial 9 con amortiguación constante en un extremo y un cilindro de acción simple y retorno por resorte 10.La conexión en paralelo permite el movimiento simultáneo de varios cilindros cuando el cuadal a disposición es lo suficientemente granda como para poder mantener la presión.

En el caso contrario, la presión tomará el valor que corresponda al consumidor con menor resistencia y éste será el primer cilindro en salir.Cuando el primer cilindro llegó a su tope, la presión aumentará hasta alcanzar la presión necesaria para accionar el próximo cilindro. Es decir, el orden de salida de los cilindros es función de las presiones necesarias.

Válvulas direccionales, conexiones

Los ejemplos siguientes son conexiones como se presentan en el sector móvil.

Conexión en serieLa válvula 2 recibe todo el fluido de retorno de la válvula 1. El consumidor 2 se mueve con accionamiento obligado; las velocidades están en función del caudal, las presiones se suman.

Sistema hidráulico con limitación de la presión por mando remoto, tres etapas

Si se desea obtener una ¡imitación triple de la presión, se puede optar por el sistema de la figura, en el cual se conectan, a elección, dos válvulas limitadoras de presión adicionales; funcionan como válvulas de pilotajeLa válvula principal limitadora de presión 1, puede ser pilotada por las válvulas 3 ó 4, conectadas a través de la válvula direccional 2.Si la válvula direccional 2 está en su posición central, las válvulas 3 y 4 están conectadas con el tanque.En el sistema reina la presión graduada en la válvula 1.Si se conecta a través de la válvula direccional alguna de las dos válvulas limitadoras de presión, la presión actuará no sólo sobre la válvula 1, sino que también lo hará sobre la válvula 3 ó 4. Esto implica que en la válvula 1 se debe graduar la presión más alta para que luego, conectada alguna de las otras válvulas (3 ó 4) se establezca en el sistema la presión menor.Esta disposición puede ser empleada como mando remoto de la limitación de la presión.

Conexión en paraleloCada válvula está conectada con el canal 2 y todos los consumidores pueden ser accionados simultáneamente. Sin embargo, la distribución del fluido depende de las resistencias de los consumidores.

Conexión en tándemAlimentación del fluido a presión sólo por derivación. No es posible el accionamiento simultáneo de los consumidores. Sólo uno por vez.

Sistema hidráulico con cilindro en conexión diferencial

A menudo se utiliza la llamada “conexión diferencial”. Se la reconoce por el hecho de que, sobre la cámara de la barra 1 del cilindro actúa siempre la presión, mientras la cámara 2 puede ser conectada con la presión o con el tanque. La fuerza en la barra depende de la relación de superficies (del émbolo y de la barra).Este sistema se emplea cuando se quiere realizar una sujeción hidráulica, y la bomba debe ser lo más pequeña posible. Al salir la barra, el fluido de la cámara 1 es desplazado y se suma en 5 al caudal de la bomba, siendo transportado a la cámara 2.Sin embargo hay que tener en cuenta la desventaja de que la fuerza en la barra responde a la diferencia de superficies entre la superficie del émbolo y la superficie anular, es decir la superficie de la barra.Es por esto que se llama “conexión diferencial”.Si adoptamos una relación de superficies 1 2, entre la superficie anular y la superficie del émbolo, obtenemos la ventaja de velocidades iguales en salida y retroceso.

Sistema hidráulico con cierre doble de un cilindro

Si se desea que un cilindro hidráulico quede detenido y bloqueado en cualquier posición, se utiliza un doble antirretorno con apertura hidráulica 1. Cuando la válvula direccional está en la posición que se muestra en la figura, el cilindro no puede ser desplazado por una fuerza externa en ningún sentido. Según el sentido de la fuerza cierra herméticamente el antirretorno izquierdo o el derecho.Cuando se desea que el cilindro entre o salga, el antirretorno instalado en el retorno es abierto por la presión de la línea de alimentación.En la posición intermedia de la válvula direccional hay que tener en cuenta que las conexiones de los antirretornos deben estar descargados libremente hacia el tanque para garantizar un cierre rápido y hermético.

Sistema hidráulico con válvula de contrapresión y antirretorno con apertura hidráulica

En ciertos casos, cuando una carga actúa constantemente sobre un cilindro (carro de una barredora) hay que evitar que éste descienda debido a las fugas que se presentan en la válvula direccional. Una solución es instalar un antirretorno con apertura hidráulica 1 en la línea de retorno.Además hay que preveer una válvula de contrapresión (válvula de secuencia). La presión de apertura se gradúa 10 % sobre el valor que corresponde a la carga a sujetar. Aquí tenemos el efecto de una contrafuerza hidráulica.Recién cuando sobre la conexión A del cilindro actúa una presión, se vence a la contrapresión y la carga desciende.Con la válvula de flujo 3, se regula la velocidad del descenso. Los antirretornos en paralelo en 2 y 3 permiten una rápida elevación de carga.