Bombas de paletas balanceadas

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Bombas de paletas balanceadas | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

Una bomba de paletas balanceadas es una bomba que tiene los lóbulos en la superficie de la leva en lados opuestos a la flecha. En lugar de ser circular, la superficie de la leva tiene forma elíptica, así es que por cada revolución de la flecha, cada paleta hace dos movimientos de carrera. Las dos cámaras de bombeo que tiene, se oponen mecánicamente una a la otra, para que la carga lateral de una de las cámaras sea exactamente balanceada a la carga de la otra cámara. Por esta razón, las cargas en los rodamientos por presión interna son casi de cero, y la única carga lateral a los rodamientos es la carga de los extremos y la carga lateral externa.

: Principio de trabajo de bombas de paletas balanceadas | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

Acción de bombeo

El aceite de entrada es conectado a los dos lóbulos de leva a través de pasajes internos y se combina en el puerto de salida.

El bombeo es proporcional a las revoluciones por minuto de la flecha y al desplazamiento. Las paletas se mantienen en contacto estrecho con la superficie de la leva en todo momento. A bajas revoluciones por minuto estas bombas no se desempeñan bien.

Debido a su construcción simétrica, son difíciles de construir con desplazamiento variable y son más costosas que las de engranes. Tiene problemas de servicio comunes, como el reemplazo de los sellos de la flecha, reemplazos ocasionales de paletas o resortes, o reemplazo de anillo de la leva debido a desgaste en puntos de alta presión y de alta velocidad.

Las bombas de paletas tienen cierta tolerancia a la contaminación del aceite, pero son más sensibles a la suciedad que las bombas de engranes. Se recomienda utilizar un filtro de 25 a 40 micrones en la línea de presión de la bomba o en la línea de retorno al depósito, además del filtro de 150 micrones que lleva en la entrada.

Cómo trabaja el compensador de presión

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Bomba de lóbulo sencillo de presión compensada | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

Dentro de la bomba se puede ver el rotor, que está ensamblado con una cuña a la flecha. Las paletas se deslizan hacia arriba y hacia abajo en la ranuras del rotor y se mantienen en contacto con la superficie de la leva por resortes bajo las paletas o por fuerza centrífuga. La superficie de la leva de esta bomba es un anillo metálico el cual es mantenido en la posición izquierda por el anillo compensador. Cuando la bomba está en esta posición está a su máximo desplazamiento y produce el máximo flujo. La presión hidráulica que es generada por la bomba cuando trabaja contra el anillo de la leva, trata de mover el anillo a la derecha, y reducir la salida de la bomba a cero flujo.

La tensión en el resorte compensador se puede ajustar para establecer la presión de «disparo», a la cual la presión hidráulica que trabaja contra el anillo de la leva puede superar la presión del resorte y compensar la bomba a cero flujo.

Cuando se remueve la presión de sobrecarga del sistema, la bomba se puede poner a carrera total por medio del resorte del compensador.

Cuando la bomba está a su carrera máxima, el tornillo de máximo volumen puede ser ajustado para reducir el flujo máximo de la bomba. Esto se puede utilizar para trabajar la bomba a su máximo desplazamiento cuando el motor o la máquina no tiene suficientes caballos de fuerza.

Bombas de paletas con compensador de presión

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Bombas de paletas de presión compensada | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

Este tipo de bombas son de desplazamiento variable y tienen la presión compensada. Un compensador de presión sirve como un aparato que cuando la presión se incrementa a la salida de la bomba hasta el punto de «disparo», la reduce automáticamente.

En la mayoría de las bombas, la presión a la cual el compensador dispara se puede ajustar y ya vienen preajustadas a la máxima presión a la cual el sistema ha sido diseñado para operar. Este ajuste tiene un candado y así el operador no puede operar el sistema a una presión mayor a su capacidad. De esta manera el compensador no le permite sobrecargarlo.

Los rangos máximos de estas bombas son 21 G.P.M. a una velocidad de la flecha de 1750 R.P.M. y son limitadas a una presión de 1500 PSI.

Bombas hidráulicas de paletas

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Principio de bomba de paletas | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

En este tipo de bombas el rotor está acoplado a la flecha y es girado por ella. Las paletas se ajustan precisamente con las ranuras del rotor, son acarreadas por él y se mantienen en contacto continuo con la superficie de la leva.

Como con los otros tipos de bombas la presión no se produce a menos que exista resistencia al flujo. El desplazamiento se expresa en C.I.R (pulgadas cúbicas por revolución) y la velocidad de la flecha generalmente se expresa en R.P.M. (revoluciones por minuto). La presión se expresa en PSI y es directamente proporcional a la carga o a la resistencia del flujo.

El tipo de construcción que se muestra en la imagen de arriba es la de una bomba de lóbulo sencillo en la cual la superficie de la leva tiene un solo lóbulo. Las paletas se extienden y se retractan una vez durante la revolución de la flecha.

Variaciones de bombas de engranes

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Bomba de engranes internos | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

Las bombas de las que hablaremos a continuación son bombas que tienen variaciones en el diseño estándar de bombas de engranes, y tienen el mismo principio básico de bombeo. Dos elementos se acoplan, uno de ellos es ensamblado a la flecha por una cuña y gira junto con ella cada vez que se abren las cavidades internas en cada giro de la flecha.

Bombas de engranes internos

En estas bombas los dos engranes están uno dentro del otro. En la imagen de arriba el engrane interno está acoplado a la flecha con una cuña y se engrana con el engrane externo y lo arrastra con él. El aceite fluye a través de las cavidades abiertas entre los dientes de los engranes.

Las ventajas de las bombas de engranes internos son que tienen un flujo suave casi sin pulsación y una capacidad un poco mayor de bombeo. Las desventajas es que son más caras, existen pocos rangos de tamaños, tienen bajos o moderados rangos de presión y hay muy pocos fabricantes de ellas.

Bombas de engranes internos tipo Gerotor

Bombas de engranes internos tipo gerotor | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

En este tipo de bombas de engranes internos los engranes son gerotores. El gerotor interno es el elemento conducente y se acopla a la flecha con una cuña. Se engrana con el gerotor externo y ambos giran dentro de la carcaza de la bomba. El gerotor interno tiene un diente menos y esto hace que haya una progresión rotacional en la posición relativa de un elemento contra otro. Así el gerotor interno va a avanzar más con cada giro de la flecha.

Las ventajas de las bombas de engranes internos tipo gerotor es que operan suave y silenciosamente. Sin embargo, tienen muchas desventajas; Son muy sensibles a la suciedad y la bomba puede ser destruida rápidamente si el aceite no está muy bien filtrado. Se tiene que tener estricta limpieza del aceite según las recomendaciones del fabricante para que no haya daños. También son mecánicamente desbalanceadas, lo que hace que haya una carga muy grande sobre los rodamientos de la flecha. Hay muy pocos fabricantes de ellas, tienen un rango limitado de tamaños y son para baja o moderada presión.

Construcción de una bomba de engranes

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Construcción típica de una bomba de engranes | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

Una bomba de engranes «externa» es una bomba en la cual los dos engranes son externos el uno del otro. Los dos engranes giran dentro de la carcaza de la bomba. El engrane «conducente» tiene una cuña que lo sujeta a la bomba, después de engranarse, hace girar al engrane «conducido». Cuando los engranes giran se genera una corriente de flujo. El aceite pasa entre los dientes de los engranes y es llevado hasta el puerto de salida, forzado por el aceite que viene detrás de él. Se crea una succión que arrastra el aceite hacia adentro de la bomba desde el depósito del sistema cuando los dientes de los engranes conducen al aceite.

Se utilizan engranes helicoidales como los que se muestran en la imagen de arriba en lugar de engranes rectos porque proporcionan una operación más silenciosa y producen menor turbulencia.

La mayoría de fallas en las bombas hidráulicas de engranes se produce porque los engranes producen una carga muy pesada sobre los rodamientos. Una vez que falla el rodamiento puede haber otros daños tales como el rompimiento de la cuña o de la flecha, ralladuras en la carcaza o hasta rompimiento de ella. La vida de la bomba se puede extender en gran medida si los rodamientos son reemplazados rutinariamente cada 2,000 horas de operación.

Placas de desgaste

Las bombas hidráulicas construidas para alta presión generalmente tienen placas de desgaste, que sirven para llenar el espacio en los lados de los engranes, compensando las tolerancias de fabricación al ajustar los engranes a la carcaza. Estas placas mejorar la eficiencia de la bomba al reducir las fugas internas.

Dirección de la rotación

A diferencia de los motores hidráulicos de engranes que solo tienen una sola dirección de rotación, ya sea en dirección de la manecillas del reloj, o contra las manecillas del reloj, las bombas hidráulicas de engranes pueden ser construidas para que tengan las dos direcciones de rotación.

Rodamientos de la flecha

Las bombas para equipo móvil en su mayoría utilizan rodamientos de aguja porque resisten mejor la suciedad y se atoran menos cuando trabajan a la presión total a velocidad reducida.

Bombas hidráulicas de engranes

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Apariencia de una bomba externa de engranes | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

Las bombas de engranes han sido las más populares para todos los tipos de sistemas hidráulicos por muchos años. Especialmente para su uso en equipo móvil, ya que son menos costosas y tienen mayor tolerancia a la suciedad que los otros tipos de bombas.

Las técnicas de fabricación de bombas hidráulicas de engranes han ido mejorando mucho a través de los años y ahora pueden ser utilizadas para operaciones de alta presión (hasta de 3500 PSI). Antes solo se utilizaban para bajas presiones debido a que la carga lateral que los engranes aplicaban sobre los rodamientos de las flechas reducía su tiempo de vida útil.

Estas bombas están disponibles en un amplio rango de capacidades de flujo, que empiezan desde una fracción de 1 GPM, hasta 80 GPM en bombas dobles. Algunos fabricantes hacen bombas aún más grandes.

Símbolos gráficos para bombas hidráulicas

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Símbolos gráficos para bombas hidráulicas | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

Los símbolos que se muestran arriba son para cualquier tipo de bombas hidráulicas de desplazamiento positivo o para compresores de aire.

A – Bombas de desplazamiento fijo

El símbolo básico de todas las bombas es el círculo, tanto para las bombas hidráulicas como para las de aire. El triángulo apunta hacia la salida de la bomba y cuando el triángulo es sólido indica que es una bomba hidráulica, cuando tiene el centro abierto es un compresor de aire. Los motores hidráulicos tienen un símbolo similar pero el triángulo apunta hacia el centro del círculo.

B. Bombas de desplazamiento variable

Una flecha larga cruzada a través del círculo indica que es de desplazamiento variable. Cuando se reduce el desplazamiento, el rango de bombeo se reduce en la misma cantidad.

C. Bombas de desplazamiento variable de presión compensada

Estas bombas también permiten que el desplazamiento interno pueda ser cambiado. La flecha pequeña que va dentro del círculo indica que automáticamente se reducirá el desplazamiento sin necesidad de que el operador haga algo, por medio de un mecanismo llamado compensador de presión. El compensador mantiene a la bomba al máximo desplazamiento hasta que se acumula la presión en la salida de la bomba.

D. Bombas de desplazamiento variable sobre centro

Estas bombas son utilizadas para transmisiones hidráulicas. El operador puede variar el desplazamiento por medio de un control o automáticamente por un compensador. Los elementos de la bomba pueden también ser desplazados a través del centro, haciendo que reasuma su bombeo la bomba.

Bombas hidráulicas de desplazamiento positivo

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Se le llama bomba de desplazamiento positivo a una bomba en la que sus elementos están ajustados de una forma en que hay muy poca fuga entre ellos. Las categorías para este tipo de bombas son tres: de engranes, de paletas y de pistones, y hay muchas variaciones para cada una de ellas.

En cada rotación de la flecha de la bomba se incrementa o reduce el volumen de las cavidades internas, a esto se le llama el «desplazamiento» y se expresa usualmente en C.I.R. (pulgadas cúbicas por revolución). El volumen de flujo de estas bombas es directamente proporcional a la velocidad de la flecha y es catalogada como GPM (galones por minuto) a ciertas R.P.M. (revoluciones por minuto). 231 pulgadas por minuto son un galón. Mientras más preciso sea el ajuste interno de una bomba, se puede bombear con presión más alta. Por esta razón las bombas de pistones tienes rangos de presión más altos, porque se pueden construir con un ajuste interno más preciso.

Propósito de una bomba hidráulica

Una bomba hidráulica es un mecanismo que cambia la fuerza de entrada mecánica a fuerza fluida. Su propósito principal es el de producir flujo y no el de producir presión. La salida de flujo es proporcional a la velocidad de la flecha, si la velocidad de la flecha aumenta, la salida de flujo va a aumentar también. La bomba va a producir presión solo cuando el flujo sea restringido, tal como sería si hubiera una carga contra el pistón del cilindro. La presión que es producida en el flujo de la bomba es proporcional a la resistencia colocada contra el flujo; En otras palabras, por la magnitud de la carga que se coloca contra el cilindro.

Si el flujo de aceite fuera bloqueado dentro del sistema hidráulico, la bomba continuaría acumulando presión hasta que algo se rompiera; un línea, una válvula o la carcaza de la bomba. Por esta razón se debe «descargar» una bomba, en lugar de ser bloqueda cuando no se requiera de flujo. Se explicará más tarde el objetivo de descargar una bomba.

Lubricación de bombas hidráulicas

El fluido que está siendo bombeado sobre los rodamientos de la bomba sirve como lubricante, por lo tanto, no es necesario utilizar un sistema de lubricación externo. El aceite hidráulico funciona muy bien como lubricante.

Filtración para bombas hidráulicas

Las bombas de pistones son muy sensibles a la contaminación del aceite. Estas bombas necesitan que el aceite esté extremadamente bien filtrado o podrían ser destruidas. Las bombas de engranes, al contrario, pueden tolerar una cantidad regular de suciedad. Para todas las bombas se recomienda utilizar un filtro o malla para proteger su entrada.

Tiempo de vida útil esperado de una bomba

La vida útil de los rodamientos de una bomba depende de dos factores, la velocidad de la flecha y la presión de operación. Mientras mayor sea la velocidad de operación, menor será la vida útil de la bomba. Y también, mientras mayor sea la presión a la que trabaja, menor será su tiempo de vida útil.

Las bombas fabricadas para servicio industrial tienen rodamientos más grandes que duran más. Las bombas fabricadas para equipos móviles tienen un tiempo de vida útil más corto.

La vida útil de una bomba también depende del uso que le dé el usuario. Sí usa un sistema de filtración adecuado, que tan limpio está el aceite, que tan grande es la carga lateral aplicada a la flecha, sí la temperatura del aceite es muy alta o muy baja. Estos factores los controla el usuario y afectan el tiempo de vida útil de la bomba.

Compresores de aire miniatura

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Compresores de aire miniatura | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S.A. de C.V.

Hay muchos compresores de aire pequeños disponibles hasta de 1 1/2 HP que se usan en aplicaciones que requieren pequeñas cantidades de aire. Se utiliza un compresor para cada máquina. Una máquina empacadora, por ejemplo, podría tener un compresor miniatura incorporado e instalado permanentemente.

Terminología de compresores de aire

Compresor de alternación – Para comprimir utiliza un pistón que se mueve dentro de un barril de cilindro.

Compresor rotatorio – La acción positiva de elementos rotatorios, impulsores o paletas, hace que el aire se comprima.

Compresor de una etapa – El aire se comprime de una presión inicial a una presión final.

Compresor de dos etapas – El aire se comprime de una presión inicial, a una presión intermedia a una presión final.

Compresor de multi-etapas – Comprime al emplear dos o más etapas.

Bomba de vacío – Opera con una presión inicial por debajo de la presión atmosférica y descarga a presión atmosférica o un poco más.

Compresor enfriador por aire – Enfriada por circulación de aire atmosférico alrededor de cilindros.

Enfriador interno – es un intercambiador de calor que remueve el calor de la compresión entre etapas.

Enfriador externo – es un intercambiador de calor para enfriar aire. También remueve la humedad del aire.

Receptor de aire – es un depósito para almacenar el aire que es descargado por el compresor.

Ciclos de un compresor de aire

En compresores que son de 25 HP o menores, el motor eléctrico se detiene entre ciclos. Se coloca un interruptor de presión en T al depósito receptor para cortar al motor cuando la presión llega al nivel ajustado.

Bombas hidráulicas y de aire

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La fuerza mecánica tiene que ser convertida a fuerza fluida ya sea por una bomba hidráulica o por un compresor de aire. Así se empuja la fuerza fluida a través de los tubos hasta el punto en el que es usada y después es convertida a fuerza mecánica por medio de un cilindro, motor u oscilador rotatorio. Una vez hecha esta conversión, se puede regular su velocidad utilizando varios tipos de válvulas.

La ventaja que tiene transmitir fuerza a través de tubos en lugar de transmitirla eléctricamente con cables, o mecánicamente con engranes y cadenas, es la habilidad para controlar con mucha precisión la fuerza y velocidad. La transmisión de fuerza fluida siempre empieza con una fuente de fuerza mecánica que generalmente proviene de un motor eléctrico.

Compresores de aire

Un compresor de aire toma una fuente de entrada mecánica y la convierte en fuerza fluida de aire y después la envía a la tubería para ser aplicada. Debido a la naturaleza del aire, ésta conversión de fuerza mecánica a fuerza fluida es ineficiente. El aire se calienta al ser comprimido y la energía del calor que se genera escapa por radiación. Para que el aire alcance una presión alta debe ser comprimido en pasos o en etapas. En cada etapa se puede comprimir una parte limitada del aire, enfriarla, para luego comprimirla a una presión más alta. Si en cada etapa se comprimiera demasiado, la presión sería menos eficiente y habría riesgos de explosión. El enfriamiento entre las etapas es muy importante para los compresores de aire.

Compresores de aire manejados por motor | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C.V.

En las plantas industriales generalmente los compresores reciben su entrada mecánica de motores eléctricos. Después un compresor grande de aire (100 HP) puede servir a muchas máquinas individuales que trabajen en rangos de HP pequeños, de 1/8 hasta 1 1/2 HP.

La imagen de arriba muestra un compresor típico de dos etapas que es manejado por un motor eléctrico de 25HP. El motor y el compresor son generalmente instalados sobre el deposito de almacenamiento. El deposito mantiene el aire comprimido que va a ser distribuido a la planta. Antes de utilizar el aire que contiene, debe ser lubricado y filtrado, y se debe ajustar la presión indicada para cada máquina en la cual va a ser utilizado.

Acción del banco de válvulas

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Circuito interno de un banco de válvulas de 3 carretes | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

En la imagen de arriba se muestra un circuito de tres ramales con carretes de válvula de 4 vías para operar cilindros hidráulicos de doble acción.

Todos los carretes de la válvula están en posición neutral al principio. Al posicionar el carrete 1, el puerto de flujo libre se bloquea y el flujo de la bomba es desviado al cilindro 1. Ya que el aceite de retorno del cilindro 1 pasa por la sección 1 del carrete se descarga dentro de la carcaza de la válvula y es descargada directamente al puerto del tanque sin tener que pasar pos los carretes de las otras secciones. Si dos carretes se posicionan al mismo tiempo, los carretes 1 y 2 por ejemplo, los cilindros 1 y 2 están conectados en paralelo con la línea de la bomba y ambos pueden recibir la presión total aunque el flujo se divida entre los dos.

En los bancos de válvulas hay otras características opcionales que están disponibles tales como las de retención sostenida, válvulas de retención operadas por piloto, etc. También se le puede el tapón de Power Beyond que será explicado después.

Bancos de válvulas para control de cilindros

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Bancos de válvulas para control de cilindros | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Un banco de válvula está compuesto por dos o más válvulas individuales de palanca manual, que tienen carretes de 4 vías en un solo ensamble de carcaza de fierro vaciado. Dentro de la tapa interior del banco de válvulas generalmente hay una válvula de alivio de presión para dar servicio a la línea de la bomba.

Un banco de válvula se utiliza en operaciones hidráulicas en donde varios ramales de circuito son alimentados por una misma bomba.

Además de ser compacto, un banco de válvula es de las únicas maneras de operar varios ramales de circuito alimentados de una sola bomba, y que tenga capacidad de presión total al mismo tiempo en todos los ramales de circuito y que sea capaz de descargar la bomba al tanque cuanto todas las palancas de control hayan sido movidas a la posición neutral. Si en lugar de utilizar un banco de válvulas se utilizaran válvulas individuales conectadas con tubos cortos no darían este desempeño porque los bancos de válvulas tienen pasajes internos que conectan entre las diferentes secciones para dar funciones de valveo.

Banco de válvulas de tipo seccional | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Un paquete o sección de válvulas es otra forma para hacer un banco de válvulas y se utiliza para la misma acción. Se ensambla de secciones individuales que se atornillan juntas y son encerradas entre una tapa trasera y una tapa delantera. Una válvula de alivio para la bomba es generalmente utilizada en la tapa delantera.

La ventaja de los paquetes de válvulas es que las secciones interiores individuales pueden ser reemplazadas por unas de diferentes tipos sin tener que cambiar toda la válvula. Son muy populares ya que válvulas completas se pueden ensamblar a las especificaciones del cliente utilizando secciones individuales que se tengan almacenadas.

Los bancos de válvulas son estrictamente para circuitos hidráulicos. Los circuitos de aire tendrían muchos porblemas y por eso no existe este tipo de válvulas para sistemas de aire.

Alternación automática de un cilindro hidráulico

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Alternación automática de un cilindro hidráulico | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Las aplicaciones hidráulicas en las que los cilindros retornan automáticamente en el extremo de su carrera, o que continúan alternando el movimiento de adelante hacia atrás hasta que son detenidas por el operador, casi siempre utilizan válvulas de solenoide de 4 vías, con interruptores de límite que definen los puntos de reversa, en ambas condiciones, de avanzado o de retornado. En el diagrama de arriba hay una válvula de doble solenoide, que es el número 1, que tiene el tamaño suficiente para manejar la bomba que se utiliza. Su carrete se va a posicionar y se va a mantener en esa posición cuando la solenoide sea momentáneamente energizada. La válvula 2 se utiliza para descargar la bomba cuando el cilindro se haya detenido.

Operación del circuito

La acción se inicia con el interruptor 3 y el cilindro se encuentra en la posición en la cual fue detenido la última vez. Esto pudo haber sido en la posición de extendido o al final de uno se sus extremos de carrera. Al cerrarse el interruptor 3 se energiza la válvula 2 y bloquea la presión de la válvula y provoca que la presión se eleve en la línea de la bomba. El cilindro después inicia su movimiento y si estaba detenido en alguna posición de su carrera se va a extender en esa dirección hasta que llegue al final de su carrera y después irá hacia atrás y hacia adelante entre los dos puntos de los interruptores de límite hasta que el interruptor 3 se abra. Esto detendría al cilindro en cualquier posición de su carrera en la que se encontrara.

Operación de varios circuitos desde una bomba

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Operación de varios circuitos desde una bomba de desplazamiento fijo / ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Cuando dos ramales de circuito tienen que trabajar al mismo tiempo, y la presión está disponible para todos los circuitos, no se deben utilizar válvulas de centros tándem ya que la presión disponible se dividiría entre los cilindros porque las válvulas de centro tándem posicionan a los cilindros en serie a través de la presión.

En la imagen de arriba si todas las válvulas estuvieran en la posición del centro al mismo tiempo habría mucha carga para la bomba. Si no hubiera una forma para descargar la bomba, como en este caso la válvula de alivio que desvía el flujo hacia el tanque, el sistema se sobrecalentaría y habría demasiada presión para la bomba causando daños en ella y en el resto del sistema. A este sistema también se le agregó una válvula de solenoide de 2 vías para descargar la bomba cuando el flujo no es requerido para cualquiera de los ramales del circuito.

Operación de una bomba de presión compensada en varios ramales de circuito con una sola bomba | / ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Se utiliza una bomba de presión compensada como otra forma para operar varios ramales de circuitos de cilindros desde una bomba. El símbolo gráfico para esta bomba es un círculo grande con una flecha entrecruzada y una flecha vertical pequeña que está dentro del círculo que muestra que el desplazamiento es variado con un mecanismo de compensación integrado.

Estas bomba son construidas de forma en que se pueda reducir su rango de flujo hasta que alcance el ajuste que fue previamente hecho en el compensador. El compensador hace que la bomba pueda trabajar a su máximo desplazamiento normalmente, y si la presión sube demasiado en la línea el compensador reduce el desplazamiento de la bomba.

La bomba de presión compensada que se muestra en la imagen de arriba funciona de la forma que sigue: Cuando las válvulas de 4 vías están en su posición de centradas, se aplica una carga contra la bomba. La presión va a elevarse hasta que alcance el ajuste del compensador y éste va a hacer que el volumen de bombeado baje para prevenir que la presión se eleve. La bomba va a continuar trabajando pero no va a producir flujo y va a seguir habiendo flujo interno para compensar las pérdidas de fuerza debido a las fugas internas.

Circuito para un cilindro de levante trasero

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Circuito para un cilindro hidráulico de levante trasero | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

El circuito que se muestra arriba esta diseñado para un cilindro típico de simple acción de levante trasero con retorno por gravedad. Tiene una bomba hidráulica, un motor eléctrico de corriente directa, un filtro de maya en la entrada de la bomba y una válvula de retención (3) que previene contra flujo de aceite de la bomba mientras el levantador está sosteniendo la carga.

Para elevar el cilindro, se presiona el botón 1 para arrancar al motor eléctrico y la bomba. El botón (2) se presiona para energizar la válvula de dos vías, dos posiciones, para que el cilindro baje. Para limitar la velocidad de bajada, la válvula de control de flujo (4), debe ser ajustada. Para ajustar la velocidad de bajada para que pueda bajar lentamente es necesario reemplazar la válvula de flujo y la válvula de solenoide por una válvula manual. Las válvulas manuales tienen muy buenas características de ajuste.

Arrancar o detener un motor eléctrico para controlar un cilindro debe ser utilizado solo en aplicaciones de baja fuerza y donde su uso sea en intervalos. Arrancar frecuentemente un motor eléctrico causa sobre calentamiento y posiblemente daños al circuito.

Control eléctrico básico

Control de válvula de solenoide para un cilindro hidráulico| ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Lo que más se utiliza para controlar un cilindro hidráulico de doble acción en sistemas de menos de 50 HP, es una válvula de 4 vías de doble solenoide con centro tándem, centrada por resorte. En la imagen de arriba, un botón ha sido cableado en serie con cada una de las bobinas de la válvula de solenoide. Cuando el botón 2 sea presionado, el cilindro se va a retraer. El carrete de la válvula se va a retraer cuando ninguno de los botones sea presionado. En la posición neutral el aceite puede pasar libremente al tanque. Puesto que la bomba está trabajando contra muy poca resistencia cuando está en neutral, se dice que está en condición de «descargada».

Control de cilindros hidráulicos con válvula direccionales

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Control manual de un cilindro hidráulico de doble acción | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Los sistemas hidráulicos y sistemas de aire son diferentes. Una de las diferencias principales es que el aire es altamente compresible y el aceite no. Por ejemplo, los cilindros de aire son operados por válvulas que no tienen una posición neutral, ya que el cilindro se detiene contra un tope y se mantiene ahí bajo la presión del aire para que no se mueva. En cambio, los cilindros hidráulicos tienen que ser detenidos al posicionar la válvula a la posición neutral. Mantener presión contra ellos generaría mucho calor y se desperdiciaría energía, ya que la presión de la bomba sería descargada por la válvula de alivio. La posición neutral de la bomba se utiliza para «descargar» la bomba, y este termino lo conoceremos más adelante.

Cuando se detiene un cilindro hidráulico, la bomba puedo continuar trabajando, pero sin la carga hidráulica. Los sistemas que trabajan con pocos caballos de fuerza son la excepción de esta regla, en estos sistemas el motor eléctrico se apaga para detener al cilindro.

Otra diferencia principal entre los sistemas hidráulicos y sistemas de aire es que los sistemas de aire operan a presiones bajas, de 100 a 150 PSI y los sistemas hidráulicos operan a presiones mucho más altas.

Circuito hidráulico Básico

En la imagen de arriba se muestra un cilindro de doble acción que es controlado por una válvula de centro tándem, de 4 vías con palanca manual. Esta válvula no solo controla la dirección para el cilindro, si no también la velocidad y descarga de la bomba mientras el cilindro está siendo detenido. El sistema también incluye un motor eléctrico que provee la fuerza de empuje, una bomba, un filtro típico de acero con malla de 100 y una válvula de alivio que se usa en la línea de salida de la bomba y que descarga al tanque.

En este circuito se puede agregar una válvula de control de flujo ya sea en el punto X o en el punto Y. Y solo debe ser necesaria una sola válvula de control de velocidad, ya que el volumen de la bomba debe limitar la velocidad máxima en la otra dirección. Si la velocidad del cilindro es demasiado rápida, la velocidad de la bomba debe reducirse o se debe cambiar la bomba por una de un volumen menor. Por lo general, las válvulas de control de velocidad usan energía, generan calor y reducen la eficiencia del circuito, por lo tanto deben ser utilizadas solo cuando sea necesario.

Alternación continua de cilindros de aire

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Alternación con válvulas de botón de purga | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Los circuitos que se muestran a continuación funcionan haciendo que un cilindro alterne su movimiento de avance y retorno entre dos puntos. El de límite de avanzado y el de retornado. Estos puntos pueden estar al final de la carrera del cilindro o en puntos determinados por la colocación de botones de purga, interruptores de presión o interruptores de límite.

Alternación con botones de purga

En la imagen de arriba los botones de purga son considerados parte de la válvula de 4 vías, de dos posiciones. Deben ser desenroscados de la válvula y se deben colocar en extensiones de manguera donde puedan ser actuados por algún miembro móvil de la máquina o por el cilindro.

Al iniciar su ciclo el cilindro está detenido por el botón de la válvula 2. Al abrir la válvula 3, se purga el extremo izquierdo de la válvula y el cilindro comienza a avanzar. Va a continuar viajando de adelante y hacia atrás entre los botones 1 y 2 hasta que la válvula 3 sea cerrada.

: Alternación por interruptores de límite | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Alternación por interruptores de límite

Los interruptores de presión se colocan en cada extremo de la carrera deseada del cilindro, como se muestra en la imagen de arriba. El circuito eléctrico es mostrado por las líneas punteadas. Al inicio del ciclo, el cilindro está retraido y está detenido por el interruptor de límite 2. Al cerrar el interruptor 3 se energiza la solenoide izquierda de la válvula y esto inicia la carrera del cilindro hacia adelante. Va a viajar hacia adelante y hacia atrás hasta que el interruptor de presión 3 sea abierto.

Retracción automática por interruptor de presión

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Retracción automática por interruptor de presión | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Aquí se utiliza una válvula de 5 vías que tiene dos posiciones de trabajo sin resortes de centrado. En este sistema el actuador de retorno es un interruptor de presión, el cual, a diferencia del botón de purga o del interruptor de límite, puede hacer que el cilindro se retraiga si éste se detiene en cualquier punto de su carrera. El interruptor de presión debe ser ajustado, o sea, que se cierren los contactos, a una presión menor a la del circuito de alimentación. Por ejemplo, si un circuito tiene una presión de 100 PSI, el interruptor debe ser ajustado para que se cierren los contactos cuando la presión sea de 90 PSI. Este circuito es útil si el material de trabajo tiene diferentes espesores.

Para iniciar el sistema se presiona el botón de arranque y esto hace que se energize la solenoide derecha y el cilindro se extienda. El cilindro se extiende hasta que se detiene contra la pieza de trabajo en cualquier parte de su carrera. De esta forma cuando la presión se acumula detrás del pistón del cilindro y interruptor de presión alcanza la presión a la que está ajustado, se acciona y se energiza la solenoide izquierda y el pistón se retrae.

Se utiliza una válvula de 5 vías en lugar de una válvula de 4 vías para que se pueda usar el sistema de medición de salida con dos válvulas de aguja que son colocadas en los dos puertos de entrada de la válvula. Las válvulas de aguja para medición de salida no funcionan bien con interruptores de presión debido a que una presión pequeña sale detrás del pistón cuando avanza y puede que se accione prematuramente el interruptor de presión. Las válvulas de 5 vías en este caso, permiten una medición o restricción más confiable que las válvulas de 4 vías.

Retracción automática de cilindros de aire

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Retracción automática por botón de purga | SHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

Los circuitos que se muestran aquí hacen que el cilindro se retraiga automáticamente al final de su carrera sin que el operador lo tenga que accionar.

Los botones de purga pueden ser desenroscados de las tapas de los extremos de la válvula. En la imagen de arriba el botón 1 es utilizado como botón de arranque. El botón 2 es utilizado como un botón de reversa que ha sido instalado donde se puede accionar al final de la carrera del cilindro. El botón 3 se instala cerca del operador para ser utilizado como botón de emergencia, y que al accionarlo se retraiga el pistón antes de terminar su carrera completa.

Para operar el cilindro se presiona el botón 1 y esto hace que el cilindro se extienda hasta el final de su carrera aunque el botón haya sido soltado. Después se puede presionar el botón 2 para que el cilindro se retraiga a su posición inicial y se mantenga ahí hasta que se inicie otro ciclo presionando el botón 1.

Retracción automática por válvula de solenoide

Retracción automática por válvula de solenoide | ASHM, Aceros y Sistemas Hidráulicos de México S. A. de C. V.

La válvula del sistema que se muestra arriba es de 4 vías, doble solenoide, dos posiciones y no tiene resortes de centrado.

El ciclo empieza cuando se presiona el botón de arranque, así se energiza la solenoide de la izquierda de la válvula, el carrete cambia de posición y el cilindro comienza a extenderse. La velocidad se regula con una válvula de aguja. Al final de la carrera del cilindro algún miembro del sistema o de la máquina acciona al interruptor de límite y esto hace que la solenoide de la derecha se energize y el carrete retorne a su posición inicial hasta que se inicie otro ciclo. La velocidad de retracción también puede ser ajustada por una válvula de aguja.

El botón de emergencia el colocado cerca del operador por si tiene que presionarlo para que el cilindro se retraiga en cualquier momento de su carrera. Este botón se conecta en paralelo con el interruptor de límite y al ser presionado es igual que si se presionara el interruptor de límite.

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