sistemas_de_sensores_y_actuadores_06

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1. Hidráulica.
En los modernos centros de producción y fabricación, se emplean los sistemas 
hidráulicos, estos producen fuerzas y movimientos mediante fluidos sometidos a 
presión.
La gran cantidad de campos de aplicación es expresión de la importancia que 
asume la hidráulica en las modernas técnicas de automatización.
Las aplicaciones hidráulicas son clasificadas básicamente en :
• Aplicaciones estacionarias y
• Aplicaciones móviles.
Los campos de aplicación de la hidráulica móvil son los siguientes:
• Máquinas para la construcción.
• Volquetes, palas mecánicas, plataforma de carga.
• Sistemas de elevación y transporte.
• Máquinas para la agricultura.
Características esquematizadas de un Equipo Hidráulico.
Un sistema hidráulico esta constituido básicamente por dos partes, la partes de 
los mandos por señales y la parte operativa hidráulica.
La parte de los mandos se encarga de activar las válvulas de la parte operativa 
hidráulica. Esta última parte está dividida en tres secciones.
• La parte de abastecimiento de energía contiene la bomba hidráulica con el 
motor y los componentes necesarios para el acondicionamiento del aceite.
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• La parte de control de la energía está conformada por las diversas 
válvulas, las que se encargan de controlar o regular la cantidad, la presión 
y la dirección del aceite.
• La parte de accionamiento incluye, según el caso, cilindros o motores 
hidráulicos.
1.1. Bomba y Unidad de Potencia (abastecimiento de energía).
Se trata de los componentes que generan la energía hidráulica necesaria 
mediante transformación de la energía mecánica del motor.
La bomba hidráulica es la componente principal de la unidad de 
abastecimiento de energía. Ella se encarga de aspirar el fluido hidráulico 
del deposito y lo transporta hacia los conductos del sistema hidráulico 
superando las resistencias existentes en él. La presión solamente se genera 
cuando una resistencia se opone al flujo del fluido.
La unidad de abastecimiento de energía incluye frecuentemente un 
sistema de purificación del fluido sometido a presión. En el sistema 
hidráulico se producen impurezas debido a desgastes mecánicos, al 
calentamiento y envejecimiento del aceite y a influencias ambientales. Por 
lo tanto se influyen filtros en el circuito del aceite para eliminar las 
partículas de suciedad. El agua y los gases son también factores de 
interferencia, por lo que deben adoptarse medidas especiales para 
eliminarlos.
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Adicionalmente se instalan sistemas de calefacción y de refrigeración con 
el fin de preparar al aceite, el grado que debe cumplir el sistema 
hidráulico en cuestión.
El fluido Hidráulico.
Este fluido es el medio de trabajo que transmite la energía disponible desde 
la unidad de abastecimiento de energía hacia las unidades de trabajo (cilindros 
o motores). Existen diversos fluidos con propiedades muy variadas. Las 
condiciones que debe cumplir el medio dependen de las funciones que debe 
cumplir el sistema hidráulico. Frecuentemente se utilizan medios de presión a 
base de aceites minerales que son denominados aceites hidráulicos.
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Bomba de Engranajes con dentado interior.
La función de esta bomba consiste en aspirar por un lado aceite y, por el otro, 
en desplazar el aceite. De este modo se produce un caudal para realizar un 
trabajo.
La rueda dentada interior de este bomba es impulsada por un motor. Los 
dientes arrastran consigo la rueda dentada exterior, que gira en la misma 
dirección. El movimiento giratorio tiene como consecuencia que , de un lado, 
se separen los dientes generándose una depresión, produciéndose la 
consecuente aspiración del aceite. El aceite es transportado hacia el otro lado 
en los espacios entre los dientes. En este otro lado vuelven a engranar los 
dientes. De este modo se desplaza el aceite de las cámaras entre los dientes, 
con lo que se produce un caudal disponible para el sistema.
1.2. Conexiones Hidráulicas
1.3. Actuadores Hidráulicos.
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Cilindros Hidráulicos (actuadores lineales).
 Los cilindros son elementos de trabajo que transforman la energía hidráulica en 
energía mecánica. Producen movimientos rectilíneos como consecuencia de la 
presión ejercida sobre la superficie del embolo móvil.
Los cilindros se clasifican en:
• Cilindros de simple efecto: la presión del aceite provoca el movimiento 
en un solo sentido, lo que significa que también el movimiento de trabajo 
tiene un solo sentido. El embolo retrocede por efecto de una fuerza 
externa o por acción de un resorte.
• Cilindros de doble efecto: la presión del aceite actúa alternativamente en 
ambos sentidos, lo que significa que los movimientos de trabajo actúan en 
ambos sentidos.
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Motores Hidráulicos (actuadores rotativos).
Los motores hidráulicos, también llamados hidro_motores, al igual que los 
cilindros, son elementos de accionamiento controlados por válvulas. Los motores 
también transforman la energía hidráulica en energía mecánica, aunque con la 
diferencia que producen movimientos giratorios.
Motor Hidráulico en Corte.
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Motor Hidráulico montado en área de trabajo.
Esquema de un motor hidráulico de engranajes.
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1.4. Válvulas Direccionales Manuales.
1.4.1. Válvula de 2/2 vías.
Las válvulas de 2/2 vías abren o cierran el paso del fluido.
La válvula 2/2 tiene una conexión de trabajo (A), una conexión de presión 
(P) y otra para la conducción de fuga(L). el paso para el volumen de 
flujo puede abrirse o cerrarse. Un conducto de descarga que lleva hacia la 
conexión de fuga evita que se acumule presión en la cámara del muelle o 
del émbolo.
1.4.2. Válvula de 3/2 vías ( de asiento).
Una válvula de 3/2 vías permite llevar el caudal de aceite hacia un 
elemento de trabajo o desviarlo desde ahí directamente hacia el deposito.
La válvula de 3/2 vías está provista de una conexión de trabajo (A),de una 
conexión de presión (P) y de otra que lleva hacia el depósito (T). El 
caudal puede ser desviado desde la conexión de presión hacia la conexión 
de trabajo o desde la conexión de trabajo hacia la conexión del deposito. 
En cada caso está bloqueada la conexión restante.
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1.4.3. Válvula de 3/2 vías ( de corredera).
La válvula de 3/2 vías está provista de una conexión de trabajo (A), de una 
conexión de presión (P) y de otra que lleva hacia el depósito (T). El caudal 
puede ser desviado desde la conexión de presión hacia la conexión de trabajo 
o desde la conexión de trabajo hacia la conexión del depósito. En cada caso 
está bloqueada la conexión restante.
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1.4.4. Válvula de 4/2 vías.
Las válvulas de 4/2 vías permiten desviar la corriente de aceite 
alternativamente hacia dos conexiones de trabajo diferentes.
La válvula de 4/2 vías posee dos conexiones de trabajo(A y B), una conexión 
de presión (P) y otra que lleva hacia el depósito (T). la conexión de presión 
siempre está conectada a una de las conexiones de trabajo. Al mismo tiempo, 
la segunda conexión de trabajo lleva hacia el depósito. 
A diferencia de las válvulas de tres émbolos, las de dos émbolos no necesitan 
una conexión para el aceite de fuga. La presión en la conexión del depósito 
actúa sobre la culata de la válvula. En consecuencia, es posible aplicar como 
máximo una presión de 50 bar en la conexión del depósito de esta válvula. 
1.4.5. Válvula de 4/3 vías (conexión a depósito).
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Según la estructura lógica de la distribución, las válvulas de 4/3 vías son 
válvulas de $/2 vias con una posición intermedia adicional. Esta posición 
intermedia puede ser de varias versiones diferentes.
En el caso que se explica aquí, la posición irremedia conecta la conexión 
de presión (P) directamente con la conexión del depósito (T). en 
consecuencia, la bomba solo tiene que actuar en contra de la resistencia 
en la válvula, circunstancia que resulta favorable para el rendimiento.
1.4.6. Válvula de 4/3 vías ( posición intermedia bloqueada).
En este caso, en la posición intermedia todas las conexiones están 
bloqueadas. Con excepción del paso de aceite de fuga, no existe unión entre 
las conexiones. La bomba actúa en contra de la presión del sistema, ajustada 
de la válvula limitadora de presión.
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1.5. Control de Flujo.
Válvula de antirretorno.
La válvula de antirretorno se encarga de bloquear el caudal en una dirección 
y permite el flujo en la dirección contraria.
Un elemento de cierre ( por lo general un cono o una esfera) es presionado 
contra una superficie de asiento por efecto de un muelle o resorte. El aceite 
bajo presión abre la válvula en la dirección del flujo separando al elemento 
de cierre de su asiento. Este tipo de válvula también funciona sin resorte.
Dado que el cierre no debe producir fugas, estas válvulas suelen ser de 
asiento. 
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Válvula de Antirretorno desbloqueada hidráulicamente.
Con una válvula de antirretorno desbloqueable puede abrirse el paso en la 
dirección bloqueada a través de la conexión del mando.
La presión actúa sobre el émbolo de desbloqueo a través de la conexión de 
mando. En consecuencia, el elemento de cierre es separado de su asiento. De 
este modo, la válvula también permite el paso del caudal en la dirección 
“bloqueada” . Para que la operación de desbloqueo sea segura, es necesario 
que la superficie activa (Ak) del embolo de desbloqueo siempre sea mayor 
que la superficie activa del elemento de cierre (Ad).
Válvula de Estrangulación con Antirretorno.
La válvula de estrangulación con antirretorno regula el caudal en función de 
la carga o lo deja pasar casi sin presión, dependiendo de la dirección de la 
corriente.
El caudal que va dirigido en dirección del bloqueo fluye a través de una 
zona de estrangulamiento regulable en la válvula, por lo que se produce una 
resistencia considerable. En la dirección contraria no se produce un 
estrangulamiento del caudal ya que la esfera incorporada en la válvula de 
estrangulación con antirretorno abre el paso.
Al utilizar esta válvula solo se obtiene una reducción de la velocidad si es 
combinada con una válvula limitadora de presión o con una bomba 
regulable. La presión aumenta delante de la zona de estrangulación hasta que 
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se abre la VLP, con lo que una parte del caudal fluye hacia el depósito. En 
consecuencia, la corriente hacia la válvula permanece casi constante. La 
diferencia de presión entre A y B aumenta o disminuye en función de la 
carga proveniente del elemento consumidor, el caudal de paso varía 
correspondientemente. Las válvulas de estrangulamiento trabajan en función de 
la carga.
Válvula reguladora de caudal.
Las válvulas reguladoras de caudal tiene la función de procurar un caudal 
constante, independientemente de los cambios de presión que se produzcan en 
la entrada o en la salida de la válvula.
Para mantener constante el caudal aunque varíen las cargas, deberán 
mantenerse constante la diferencia de presión, regulando el elemento de 
estrangulación. Con ese fin, el presostato modifica la resistencia en la zona de 
estrangulación en función de la carga en la entrada o la salida de la válvula.
Las válvulas reguladoras de caudal solo deben funcionar en combinación con 
una válvula limitadora de presión (VLP). La corriente residual es desviada 
hacia el depósito a través de la VLP.
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1.6. Control de Presión.
La válvula limitadora de presión tiene la función , entre otras, de proteger 
al sistema hidráulico o a algún elemento de trabajo frente a presiones 
demasiado elevadas ( válvulas de seguridad).
La presión en la entrada actúa sobre la superficie A de la válvula, 
originando una fuerza (F). en el momento en que esta fuerza es superior a la 
del resorte ( muelle), la válvula empieza a abrir.
 En el ejemplo de la figura, el vástago ha avanzado completamente. La 
totalidad del caudal de la bomba fluye hacia el depósito.
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Válvula Limitadora de Presión, pilotaje externo.
Esta válvula limitadora de presión guía la corriente según una presión regulada 
externamente en función de la fuerza del resorte sujeto al tornillo de ajuste.
El paso de la conexión de presión hacia el depósito se mantiene cerrado 
mientras que no actúe sobre el émbolo de regulación. Sobre dicho émbolo se 
puede ejercer presión a través de a conexión de regulación X. en el momento 
en que la fuerza que actúa sobre el émbolo es superior a la fuerza del 
muelle incorporado en la válvula, el émbolo se desplaza dejando libre el paso. 
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Válvula reguladora de Presión 
Las válvulas reguladoras de presión tiene la finalidad de reducir la presión de 
entrada hasta un valor determinado. Estas válvulas son utilizadas 
correctamente solo en sistemas hidráulicos que trabajan con varias presiones.
La presión de salida (A) en la válvula reguladora de presión atraviesa un 
conducto y actúa sobre la superficie de un émbolo ( AK) en contra de la 
fuerza de un muelle ajustable. Si aumenta la presión en la salida (A), se 
reduce el espacio de estrangulamiento, con lo que se provoca una caída de 
presión. La zona de estrangulamiento cierra totalmente cuando se alcaza la 
presión máxima que se haya ajustado previamente. En la entrada (P) se obtiene 
la presión que se ajustó en la válvula limitadora de presión.
1.7. Instrumentación.
 
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