Válvula de alivio, descripción, características, aplicación
en diagrama.
Las válvulas de
alivio de presión, también llamadas válvulas de seguridad o válvulas de alivio,
están diseñadas para aliviar la presión cuando un fluido supera un límite que
ya se estableció. Su misión es evitar la explosión del sistema protegido o el
fallo de un equipo o tubería por un exceso de presión. Existen también las
válvulas que alivian la presión de un fluido cuando la temperatura y por lo
tanto, la presión supera un límite.
El mecanismo de
alivio consiste en un tapón que mantiene cerrado el escape. Un resorte
calibrado mantiene este tapón en posición evitando que el fluido se escape del
contenedor o tubería. Cuando la presión interna del fluido supera la presión de
tarado del resorte el tapón cede y el fluido sale por el escape. Una vez que la
presión interna disminuye el tapón regresa a su posición original.
El limite de
presión que determina el punto de liberación del fluido se ajusta aumentando o
reduciendo la presión que el resorte ejerce sobre el tapón con un tornillo que
lo atraviesa por su centro.
Válvula de contrabalancee, descripción, características,
aplicación en diagrama.
Las válvulas
contrabalancee son una de las válvulas más difíciles de entender y ajustar en
un equipo. Las válvulas contrabalancee pertenecen al grupo de válvulas de
control de movimiento. Las válvulas contrabalancee son una combinación de dos
válvulas, una válvula de retención unidireccional(“válvula check”) y una
válvula de alivio piloteada para abrir (“válvula reliefpiloteada normalmente
cerrada).
Aplicación:
Las válvulas
contrabalancee son usadas para los siguientes requerimientos:
Flujo libre en
una dirección. Protección
contra la ruptura de mangueras. Sostener carga
sin fugas. Protección
contra elevaciones de presión causadas por fuerzas externas. Control suave y
modulado del movimiento cuando la válvula direccional es repentinamente
cerrada. Control del
movimiento libre de cavitación generada por movimientos rápidos cuando se
pierde el control de la carga.
Funcionamiento:
La válvula de
retención unidireccional permite el flujo libre desde el puerto teniendo sólo
la restricción generada por el pequeño resorte que contiene. En el sentido
desde el puerto la válvula contrabalancee alivia la presión generada por la
carga al valor ajustado en el regulador superior. La válvula contrabalancee
tiene un puerto de pilotaje que genera una baja en la regulación de la presión
de alivio, permitiendo que comience el movimiento. Cuando la carga genera una
velocidad alta, el puerto disminuye la
presión de pilotaje, permitiendo que el ajuste de la válvula de alivio sea mayor.
Esto previene que la carga se mueva con velocidades altas permitiendo un
efectivo control del movimiento.
Válvula de frenado, descripción, características, aplicación
en diagrama.
Válvulas de
frenado: Son utilizadas para el retorno de los motores hidráulicos, ya que
evitan excesos de velocidad cuando el motor recibe una sobrecarga, así mismo
evitan que se produzcan sobrepresiones cuando se desacelera o se detiene la
carga.
Cuando se acelera la carga, la presión es máxima a la entrada del motor y debajo del área total de la corredora de la válvula de frenado, estando ésta completamente abierta y permitiendo el paso libre del caudal procedente de la salida del motor al depósito.
Cuando el motor alcanza su velocidad de trabajo, la presión en la línea mantiene la válvula abierta a no ser que la carga tienda a acelerar más la velocidad del motor. Si esto ocurre, la presión disminuirá a la entrada del motor y también en la línea de pilotaje externo. La tensión del muelle tiende a cerrar la válvula, aumentando así la contrapresión. Esto a su vez, aumenta, la presión a la entrada del motor y debajo del pistón pequeño, haciendo que la válvula asuma una posición determinada que permite una velocidad constante del motor.
Válvula reductora, descripción, características, aplicación
en diagrama.
La válvula reductora de presión más sencilla, la de acción directa, funciona
con un diafragma plano o con fuelle. Como es de diseño autónomo, no necesita
una línea de detección externa aguas abajo para funcionar. Es la más pequeña y
económica de los tres tipos y está diseñada para caudales de bajos a moderados.
La precisión de la PRV de acción directa es normalmente del +/- 10% del punto
de ajuste aguas abajo.
Una válvula reguladora de presión controla la presión del aire del circuito, los valores de presión que proporciona a su salida pueden oscilar entre 0 y el máximo que proporcione el compresor (6 - 10 bar).
La válvula mantiene una relación constante entre las presiones fluido arriba y fluido debajo de la instalación independientemente de las fluctuaciones de caudal. No se requieren dispositivos adicionales.
Son válvulas normalmente abiertas. Toman la señal de la presión que hay a la salida de la válvula, la comparan con la ajustada en el resorte, y si tiende a superarla, cierran, generando una caída de presión.
Su piloto es interno y su drenaje externo.
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Cuestionario.
¿Qué hace una
válvula de alivio?
aliviar la presión cuando un fluido supera un límite
¿Cómo se puede ajustar una válvula de alivio? se ajusta aumentando o reduciendo la presión que el resorte ejerce sobre el tapón ¿Cómo se les conoce a las válvulas de contrabalance? válvula check ¿En que se pueden utilizar las válvulas contrabalancee?
* Flujo libre en una dirección.* Protección contra la
ruptura de mangueras.* Sostener carga sin fugas.* Protección contra elevaciones
de presión causadas por fuerzas externas.* Control suave y modulado del
movimiento cuando la válvula direccional es repentinamente cerrada.* Control
del movimiento libre de cavitación generada por movimientos rápidos cuando se
pierde el control de la carga.
¿Qué evitan las válvulas de frenado? evitan que se produzcan sobrepresiones cuando se desacelera o se detiene la carga. Bibilografías:
La ciencia de
la hidráulica se ha considerado desde los primeros días de la civilización
humana. A pesar de su antigüedad, la hidráulica se constituye en una de las
ramas de la ingeniería civil con mayor influencia en el desarrollo de las
sociedades, porque a diario su utilización es vital para vencer distintos
obstáculos o para desarrollar diferentes actividades, sin importar que todavía
presenta algún grado de incertidumbre.
Algunas de
las actividades en las cuales se utiliza la hidráulica son por ejemplo la
irrigación de cultivos y el suministro de agua para las comunidades en donde se
hace indispensable el uso de algunos dispositivos, en los que se encuentra la
bomba hidráulica, en un tiempo se utilizo como la forma mas viable para la
industria pero esto fue cambiando y disminuyendo su importancia dentro de la
misma y aunque ya no es el método principal si sigue siendo útil para algunas áreas.
La definición
de una bomba hidráulica que generalmente se encuentra en los textos es la
siguiente: "Una bomba hidráulica es un medio para convertir energía
mecánica en energía fluida o hidráulica". Es decir las bombas añaden
energía al agua.
Cuando se
pretende desarrollar una clasificación de los diferentes tipos de bombas
hidráulicas se debe tener conocimiento en algunos términos para así poder
evaluar los méritos de un tipo de bomba sobre otro. Dichos términos son:
•Amplitud de
presión: Se constituyen en los límites máximos de presión con los cuales una
bomba puede funcionar adecuadamente. Las unidades son Lb/plg2.
•Volumen: La
cantidad de fluido que una bomba es capaz de entregar a la presión de
operación. Las unidades son gal/min.
•Amplitud de
la velocidad: Se constituyen en los límites máximo y mínimo en los cuales las
condiciones a la entrada y soporte de la carga permitirán a la bomba funcionar
satisfactoriamente. Las unidades son r.p.m.
•Eficiencia
mecánica: Se puede determinar mediante la relación entre el caballaje teórico a
la entrada, necesario para un volumen especifico en una presión especifica y el
caballaje real a la entrada necesario para el volumen especifico a la presión
especifica.
•Eficiencia
volumétrica: Se puede determinar mediante la relación entre el volumen teórico
de salida a 0 lb/plg2 y el volumen real a cualquier presión asignada.
•Eficiencia
total: Se puede determinar mediante el producto entre la eficiencia mecánica y
al eficiencia volumétrica.
Se debe saber
que existen distintos tipos de bombas, las cuales mencionare mas adelante junto
con su clasificación y su respectiva definición, funcionamiento y para que es
mas adecuada la bomba.
Estos
aspectos se dan en distintos tipos de bombas las cuales describiremos mas
adelante. Estas bombas son:
*Bombas de
engranes
*Bombas de
paletas
*Bombas de
pistones
A continuación
se explicaran cada una de ellas
3. Bombas de engranes.
La bomba de
engranes se denomina también "caballo de carga" y se puede asegurar
que es una de las más utilizadas. La capacidad puede ser grande o pequeña y su
costo variará con su capacidad de presión y volumen. Además la simplicidad de
su construcción permite esta ventaja de precio. Las bombas de engranes exhiben
buenas capacidades de vacío a la entrada y para las situaciones normales
también son autocebantes; otra característica importante es la cantidad
relativamente pequeña de pulsación en el volumen producido. En este tipo de
bombas de engrane, el engranado de cada combinación de engranes o dientes
producirán una unidad o pulso de presión.
3.1. Tipos de bombas
* Bombas de
engranes de baja presión.
* Bombas de
engranes de baja presión.
* Bombas de
engranes de 1500 lb/plg2. (Tándem)
3.2. Descripción del funcionamiento.
Bombas
de engranes de baja presión.
Su
funcionamiento es a grandes rasgos el siguiente: La flecha impulsora gira, los
dos piñones como están engranados, girarán en direcciones opuestas. La rotación
es hacia el orificio de entrada desde el punto de engrane. Conforme los dientes
de los dos piñones se separan, se formará una cavidad y se producirá un vacío
en el orificio de entrada. Este vacío permitirá a la presión atmosférica para forzar
el fluido al lado de entrada de la bomba. El fluido será confinado en el
espacio entre los dientes del engrane. La rotación continuada de los engranes
permitirá que el fluido llegue hasta la salida.
Bombas
de engranes de alta presión.
Los factores que mejoran la capacidad de una
bomba para desarrollar un vacío alto en la admisión, también producirán
incrementos muy favorables en la eficiencia volumétrica y total de la bomba.
La capacidad
relativamente alta de vacío en la admisión de las bombas de engrane, las ha
hecho más adaptables a los problemas que se presentan en el equipo móvil y para
minería.
Bombas
de engranes de 1500 lb/plg2. (Tándem)
También se
les conoce como bombas de la serie "Commercial D". En este tipo de
bombas se incorporan engranes dentados rectificados con acabados lisos y con
tolerancias muy cerradas. Estos engranes tienen el contorno de los dientes
diseñado para mejorar la eficiencia de la bomba y disminuir el nivel de ruido
en la operación.
Un
mejoramiento adicional se ha logrado machihembrando los engranes con respecto
al diámetro y espesor.
La aplicación
de esta clase de controles de producción, permite el ensamblado de todas las
piezas operativas de la bomba con ajustes apretados y produce también los
incrementos convenientes de eficiencia.
3.3. Características técnicas.
* Bombas de
engranes de baja presión.
Una
desventaja de este tipo de bombas son los escapes o perdidas internas en la
bomba producidas en la acción o esfuerzo para bombear un fluido a presión. El
desgaste de este tipo de bombas generalmente es causado por operar a presiones
arriba de la presión prevista en el diseño, aunque también puede ser usado por
cojinetes inadecuados.
*Bombas de
engranes de 1500 lb/plg2. (Tándem)
La bomba de
la serie D tiene bajas perdidas por escape. La reducción complementaria de
escape interior en las caras de los engranes es producida por un dispositivo
desarrollado por la compañía Commercial llamado placas de empuje de presión
embolsada.
La presión
embolsada proporcionada por los cierres de bolso permite que floten las placas
de empuje y mantengan un contacto uniforme con las caras de los engranes. Esta
acción es controlada por la presión de bombeo sobre una zona muy pequeña y esta
indicada para aumentar el esfuerzo de cierre conforme se aumenta la presión de
la bomba.
El diseño de
esta bomba ofrece una ventaja adicional al proporcionar la facilidad de que el
volumen producido pueda ser alterado al cambiar el tamaño de los engranes,
además mediante la adición de un cojinete central portador y un ensamblado de
caja y engranes para cada unidad, hasta seis unidades de bombeo pueden
construirse para funcionar con una sola flecha de impulso.
4. Bombas de paletas.
4.1. Tipos de bombas.
*Bombas de
paletas desequilibradas o de eje excéntrico.
*Bombas de paletas equilibradas de 1000 lb/plg2 de presión.(Vickers)
*Bombas de paletas equilibradas de 1000 lb/plg2 de presión.(Vickers)
4.2. Descripción del funcionamiento.
Bombas
de paletas desequilibradas o de eje excéntrico.
Con este
diseño un rotor ranurado es girado por la flecha impulsora. Las paletas planas
rectangulares se mueven acercándose o alejándose de las ranuras del rotor y
siguen a la forma de la carcasa o caja de la bomba. El rotor esta colocado
excéntrico con respecto al eje de la caja de la bomba.
La rotación
en el sentido de las manecillas del reloj del rotor en virtud de la mayor área
que hay entre dicho rotor y la cavidad de la caja, producirá un vacío en la
admisión y la entrada del aceite en los volúmenes formados entre las paletas.
La bomba
mostrará desgaste interior de la caja y en las aristas de las paletas, causado
por el deslizamiento de contacto entre las dos superficies.
Este tipo de
bomba tendrá la misma situación en lo que se refiere a la carga sobre los
cojinetes que el caso de las bombas de engranes.
Bombas
de paletas equilibradas de 1000 lb/plg2 de presión.(Vickers)
El balance
hidráulico logrado en este diseño, permite a los cojinetes de las flechas
dedicarse a la carga de impulsión de la bomba. La carga hidráulica o de presión
esta equilibrada y queda completamente contenida dentro de la unidad de
cartucho de la bomba. La unidad de cartucho esta compuesta por, dos bujes, un
rotor, doce paletas, un anillo de leva y una espiga de localización.
El sentido de
la operación de esta bomba puede alterarse para ajustarlo a la necesidad que se
tenga. Al sustituir el anillo de levas con uno más grande o uno más pequeño, se
pueden tener diversos volúmenes de rendimiento o salida de la bomba, pero en
ciertas conversiones, el rotor, las paletas y el cabezal también deben
cambiarse para acomodar el nuevo anillo.
Procurando
incorporar un cabezal modificado o corregido y una flecha impulsora, podemos
construir una bomba Vickers en Tándem.
El tipo de
diseño de esta bomba ha gozado de amplia utilización y aceptación en la
industria de las máquinas – herramientas y en otras aplicaciones similares de
tipo estacionario.
Bombas
de paletas equilibradas de 1000 lb/plg2 de presión.(Vickers)
Las bombas de
paletas Denison emplean la misma condición de equilibrio descrita en el
análisis de las bombas de paletas Vickers mediante la incorporación de dos
orificios de admisión o entrada y de dos orificios de salida con una separación
de 180° .
Una
diferencia en estos dos diseños consiste en que el valor de la presión máxima
sube hasta 2000 lb/plg2 por medio de una construcción más pesada y de la
alteración de los diseños de paletas y del rotor para asegurar un contacto
adecuado de las paletas en todo tiempo. Esta condición de contacto constante de
las paletas con el anillo de levas, permitirá a la unidad funcionar como bomba
o como motor sin alteración mecánica.
El balance
hidráulico de la caja de bombeo y en este caso la carga equilibrada de las
paletas, permite a estas bombas funcionar durante periodos más prolongados con
condiciones máximas de presión.
Las bombas de
paletas equilibradas pueden ofrecer el sistema hidráulico más económico utilizable
para situaciones en donde el buen diseño no sufre limitaciones por falta de
espacio y falta de control operativo y de comprensión de las características de
funcionamiento.
5. Bombas de pistones.
5.1. Tipos de bombas.
*Bombas de
pistón
*Bomba de Pistón Radial.
*Bombas de Pistón Axial.
*Bomba de Pistón de Placa de empuje angular.(Denison)
5.2. Descripción del funcionamiento.
Bombas
de pistón
Las bombas de
pistón generalmente son consideradas como las bombas que verdaderamente tienen
un alto rendimiento en las aplicaciones mecánicas de la hidráulica. Algunas
bombas de engranes y de paletas funcionarán con valores de presión cercanos a
los 2000 lb/plg2, pero sin embargo, se les consideraran que trabajan con mucho
esfuerzo. En cambio las bombas de pistón, en general, descansan a las 2000
lb/plg2 y en muchos casos tienen capacidades de 3000 lb/plg2 y con frecuencia
funcionan bien con valores hasta de 5000lb/plg2.
Bomba
de Pistón Radial.
La bomba de pistón radial, aloja los pistones
deslizantes dentro de un bloque del cilindro que gira alrededor de un perno o
clavija estacionaria o flecha portadora.
En las bombas
de pistón radial se logra una eficiencia volumétrica alta debido a los ajustes
estrechos de los pistones a los cilindros y por el cierre adecuado entre el
bloque del cilindro y el perno o clavija alrededor del cual gira.
Bombas
de Pistón Axial.
Las bombas de
pistón axial son las bombas más comunes que se encuentran. Las bombas de pistón
axial derivan su nombre del hecho que los pistones se mueven dentro y fuera
sobre un plano paralelo al eje de la flecha impulsora.
1.3.3 Bombas
de Pistón de Barril angular.(Vickers)
Las varillas
del pistón van conectadas al pistón con una junta socket de bola y también el
bloque del cilindro o barril va conectado a la flecha de impulsión por una
junta combinada universal de velocidad constante de tipo Williams.
Las cargas
para impulsión de la bomba y las cargas de empuje por la acción del bombeo van
soportadas por tres cojinetes de bolas de hilera simple y un cojinete de bolas
de hilera doble.
El arranque
inicial de este tipo de bombas no debe intentarse hasta que su caja se haya
llenado de aceite, esto se denomina "cebado". Pero la bomba no se
ceba para poder bombear sino para asegurar la lubricación de los cojinetes y de
las superficies de desgaste.
Este diseño
de bomba ha dado un excelente servicio a la industria aeronáutica.
Bomba de Pistón de Placa de empuje
angular.(Denison)
El diseño de
este tipo de bombas incorpora zapatas de pistón que se deslizan sobre la placa
de empuje angular o de leva.
Esta bomba
debe llenarse con aceite antes de arrancarla.
La
contaminación causará raspaduras y pérdida ligera de eficiencia. La falta de
lubricación causará desgaste.
6. Resumen
Para terminar el tema damos un repaso de cada bomba y como es su
funcionamiento
Este caudal de aceite a presión
se utiliza para generar, normalmente, el movimiento del actuador instalado en
la máquina/aplicación.
Al accionarse la bomba, el aceite entra por el orificio de entrada de la bomba debido a la depresión creada al
separarse los dientes de uno respecto a los del otro engranaje. El aceite es
transportado a través de los flancos de los dientes del engranaje hasta llegar
al orificio de salida de la bomba, donde, al juntarse los dientes del eje
conductor con los del conducido, el aceite es impulsado hacia el orificio de salida.
El uso de las bombas de engranajes externos en el mercado es muy común
debido a que es un producto compacto, potente, robusto y competitivo a nivel de
coste.
La bomba de
paletas. La bomba de paletas es impulsada por un motor exterior,
como un motor diésel, que gira a una velocidad continua. La bomba de paletas es
una bomba de desplazamiento positivo. Bombea la misma cantidad de fluido con
cada rotación a través de ella, independientemente de la cantidad de presión
que hay en el sistema.
Estructura bomba
de paleta
Una bomba de paletas tiene un rotor circular sellado
dentro de una carcasa redonda. El rotor puede estar en el centro de la bomba,
pero por lo general está contra la pared entre la entrada y la válvula de
salida. Tiene una o más paletas que giran alrededor de un círculo,
transportando fluido desde la válvula de entrada hasta la válvula de salida.
Mientras las paletas giran, están continuamente en contacto con las paredes de
la carcasa.
Una bomba de
pistón. Las bombas de pistones son del tipo bombas
volumétricas, y se emplean para el movimiento de fluidos a alta presión o
fluidos de elevadas viscosidades o densidades.
Cada movimiento del pistón desaloja, en cada movimiento
un mismo volumen de fluido, que equivale al volumen ocupado por el pistón
durante la carrera del mismo.
7. Cuestionario.
1. ¿Qué es
una bomba hidráulica?
Una
bomba hidráulica es un medio para convertir energía mecánica en energía fluida
o hidráulica
2. ¿Para que
sirve una bomba hidráulica?
Para
hacer fluir un liquido con una presión y fuerza determinada y así efectuar algún
movimiento mecánico.
3. ¿Qué tipo
de bombas hidráulicas existen?
bomba
de engranajes, bomba de paletas, bomba de pistón
4. ¿Como funciona
una bomba de engranes?
La
flecha impulsora gira, los dos piñones como están engranados, girarán en
direcciones opuestas. La rotación es hacia el orificio de entrada desde el
punto de engrane. Conforme los dientes de los dos piñones se separan, se
formará una cavidad y se producirá un vacío en el orificio de entrada
5. ¿Cuántos tipos
de bombas de engranes hay y cuales son?
*
Bombas de engranes de baja presión.
*
Bombas de engranes de baja presión.
*
Bombas de engranes de 1500 lb/plg2. (Tándem)
6. ¿Cómo funciona
una bomba de paletas?
Tiene
una o más paletas que giran alrededor de un círculo, transportando fluido desde
la válvula de entrada hasta la válvula de salida.
7. ¿Cuántos tipos
de bombas de paletas existen?
*Bombas
de paletas desequilibradas o de eje excéntrico.
*Bombas
de paletas equilibradas de 1000 lb/plg2 de presión.(Vickers)
*Bombas
de paletas equilibradas de 1000 lb/plg2 de presión.(Vickers)
8. ¿Cómo funciona
una bomba de pistones?
Cada
movimiento del pistón desaloja, en cada movimiento un mismo volumen de fluido,
que equivale al volumen ocupado por el pistón durante la carrera del mismo.
9. ¿Cuántas bombas
de pistones existen?
*Bombas
de pistón
*Bomba
de Pistón Radial.
*Bombas
de Pistón Axial.
*Bomba
de Pistón de Placa de empuje angular.(Denison)
10. ¿Qué términos
se deben tomar en cuenta para una bomba hidráulica?
Amplitud,Volumen,Amplitud de la velocidad,Eficiencia mecánica,Eficiencia volumétrica y Eficiencia
total
