INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO

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1 ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO PARA UNA PRENSA DE PUNZONADO DE 25 TONELADAS TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO MECÁNICO PRESENTAN: JONATHAN ARROYO GONZÁLEZ EMILIO ARTURO PÉREZ PÉREZ MARCO ANTONIO ROJAS ANTOLÍN VÍCTOR GABRIEL VARGAS DOMÍNGUEZ ASESORES: ING. FELIPE DE JESÚS JUÁREZ GÓMEZ ING. EDUARDO RICO GONZÁLEZ MÉXICO, D.F. SEPTIEMBRE DE 2008

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3 DEDICATORIA Prensa hidráulica ii

4 A MIS PADRES: Juana: Que siempre depositó en mi toda su confianza y que con su cariño y cada lágrima derramada crearon en mi el valor de la responsabilidad, compromiso y respeto hacia los demás para mi propio beneficio, y que con sus palabras de aliento me apoyó en los momentos más difíciles en el curso de mi carrera, y a quien jamás podré defraudar a pesar de los obstáculos que se me presenten. A MIS ABUELOS: Juan de Dios: A quien jamás podré agradecer todo el esfuerzo realizado, que hizo posible la culminación de esta meta, y por transmitirme su experiencia tanto personal como profesional, que me ayudó a la obtención de conocimientos más allá de las aulas de estudio y a mi formación personal. Carmen y Ezequiel: Que actuaron como verdaderos padres y me brindaron el calor de hogar y todo el cariño necesario para poder luchar en esta etapa de formación profesional. A MIS HERMANOS: Herminia y Juan: Que siempre creyeron en mi y que con sus sabios consejos me inculcaron los valores necesarios para emprender y culminar con éxito esta meta. Diana, Abraham, Israel, Sandra, Miguel y Elizabeth: Que con su compañía, anhelos y metas me impulsaron a llevar a cabo cada uno de mis objetivos y a jamás decaer y superar todos los obstáculos que se me presentaron en el camino. A mi tía Trinidad: Que jamás me dio la espalda y que con su ejemplo de madre me alentó a luchar por cada objetivo transformados en logros. A todos ellos muchas gracias. JONATHAN. Prensa hidráulica iii

5 A MIS PADRES: Por su apoyo y consejos que me brindaron en la culminación de esta meta. VICTOR GABRIEL. Prensa hidráulica iv

6 CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO PARA UNA PRENSA DE PUNZONADO DE 25 TONELADAS. Prensa hidráulica v

7 TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN... 1 Prensas hidráulicas en México... 1 Prensas hidráulicas... 2 CAPITULO I. GENERALIDADES Troqueles (Introducción) Descripción de un troquel Punzonado o corte de la chapa Corte o punzonado (Partes de un troquel sencillo de punzonar) Desarrollo de la ecuación para obtener el punzonado La prensa Tipos de prensas y su clasificación Ventajas de las prensas hidráulicas Selección de una prensa Fundamentos de la prensa hidráulica Principios fundamentales de las prensas hidráulicas Transmisiones y controles hidráulicos Principio de pascal Evolución del esquema básico de Pascal al esquema de una transmisión hidráulica moderna CAPÍTULO II. ELEMENTOS DE LA PRENSA HIDRÁULICA Circuito hidráulico de la prensa Funcionamiento del circuito Cilindros Hidráulicos Tipos de cilindros hidráulicos Elección del cilindro hidráulico Velocidad de un actuador Potencia en un sistema hidráulico Ciclo de trabajo de un cilindro en la prensa hidráulica Tiempo utilizado en la carrera Elementos de potencia (Bombas y su clasificación) Bombas de Leva y Pistón Bombas de engranes Bombas lobulares Bombas de tornillo Prensa hidráulica vi

8 2.4.5 Bombas de paletas Elementos de control de flujo Válvula de Seguridad Válvula de contrabalance tipo RC Válvula de Control Direccional (Electroválvula 4/3) Válvula de descarga Válvula check Tanques y acondicionadores de fluido Depósitos Construcción del depósito Respirador Placa deflectora Conexiones y ajustes de la línea Tamaño del depósito Filtros Tubería Tubería de acero Tubería tipo tubing Manguera flexible Consideraciones sobre el material La velocidad en la tubería Determinando el tamaño de tubería Valores de presión y flujo para la tubería hidráulica Fluidos hidráulicos Características de los fluidos Propósito del fluido Requisitos de calidad CAPÍTULO III. CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO Cálculo de la fuerza necesaria para el punzonado Selección del cilindro Selección de la bomba Cálculo de caudales Selección del motor Carrera de avance Carrera de trabajo Carrera de retorno Selección de válvulas Selección del tanque y del filtro Selección de la tubería para el sistema hidráulico Selección del fluido hidráulico Datos generales Aceites hidráulicos serie Mobil DTE Descripción de producto Propiedades y Beneficios Aplicaciones Prensa hidráulica vii

9 CAPÍTULO IV. SISTEMA DE CONTROL DE LA PRENSA Flip-flops rs sincronizados Temporizadores Retardos de tiempo en circuitos con relevadores Dispositivos de entrada Filtro capacitivo con interruptor Convertidores de señal Circuito de operación de la prensa Control del motor Arrancadores automáticos a tensión reducida tipo K Descripción Aplicación Ejecución Accionamiento Protección de motores 75 DISEÑO DE CONJUNTO DE LA PRENSA COSTOS DE PROYECTO CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA APÉNDICE Prensa hidráulica viii

10 (OJETIVO Y JUSTIFICACIÓN) OBJETIVO. El presente proyecto se desarrollará con el propósito de aumentar la producción y hacer más eficiente el proceso de manufactura de una empresa troqueladora (TROCALEX S.A de C.V) la cual diseña y produce diversas piezas de chapa de acero, aluminio, latón, cobre y otros materiales para la industria eléctrica, papelera, alimenticia y perfumera entre otras. JUSTIFICACIÓN. Para tal fin es necesario diseñar un sistema hidráulico para una prensa que realice la operación de punzonado en acero laminado en frío, aluminio y latón, que son los materiales que se trabajarán según las necesidades de la empresa; utilizando espesores de chapa de hasta 3 mm, con las siguientes características: Prensa tipo: Cuello de ganso. Capacidad de operación: 25 ton = lb. Longitud de garganta: 20 Carrera del pistón: 16 Presión de operación: 2000 psi Prensa hidráulica ix

11 INTRODUCCIÓN. Desde tiempos remotos el hombre a tenido la necesidad de mejorar sus herramientas para hacer su vida más fácil y con el menor esfuerzo posible. La necesidad del uso de prensas se remonta a la Edad Media donde se realizaba trabajo en frío por martilleo de los metales blandos como el oro, la plata y el cobre con fines de ornamentación. Con el paso del tiempo se tuvo la necesidad de realizar trabajos de metales no solo con el fin mencionado sino para la manufactura de productos de primera necesidad para el hombre: envases, herramientas, etc. Por esta necesidad y con el desarrollo del Principio de Pascal se empezaron a desarrollar burdamente prensas utilizadas para diversas operaciones como embutido, doblado, estampado, etc. PRENSAS HIDRÁULICAS EN MÉXICO. Hoy en día las prensas hidráulicas es la selección preferida. Durante los últimos 30 años, ha habido un crecimiento en el uso de prensas hidráulicas. Por muchos años se favorecía el uso de prensas mecánicas; la cual usa el sistema de un cigüeñal que rueda rota. Desde el año 1991 los envíos de las prensas hidráulicas han superado a las prensas mecánicas que hoy en día son las preferidas en la manufactura mundial. Fig. 1.1 Fig. 1.2 Prensa hidráulica 1

12 PRENSAS HIDRÁULICAS. Más rápidas y más Fiables que nunca. Hoy se ven aún más rápidas y más confiables que nunca debido al mejoramiento de la tecnología, inclusive: los nuevos sellos, mejores bombas, las mangueras reforzadas y los acoplamientos mejorados. También el uso de controles PLC (Control Lógico Programable) y otros controles electrónicos ha mejorado la velocidad y la flexibilidad de estas prensas en el proceso de manufactura, con la integración de las prensas con Interfaces con la computación y monitoreo. Más productivas en alimentaciones manuales. Las prensas mecánicas son a menudo rápidas en alimentaciones automáticas, carreras cortas, y alimentaciones cortas para operaciones de troquelado. Entonces, la alimentación manual, y las prensas hidráulicas ofrecen obvias ventajas competitivas en alimentaciones manuales. Prensa hidráulica 2

13 CAPÍTULO I. (GENERALIDADES) 1.1 TROQUELES. (INTRODUCCIÓN) Definición: Herramienta empleada para dar forma a materiales sólidos, y en especial para el estampado de metales en frío. Se define como troquelado o estampado al conjunto de operaciones con las cuales sin producir viruta, sometemos una lámina plana a ciertas transformaciones a fin de obtener una pieza de forma geométrica propia. Este trabajo se realiza con troqueles en máquinas llamadas prensas (generalmente de movimiento rectilíneo alternativo). En el estampado se utilizan los troqueles en pares. El troquel más pequeño, o cuño, encaja dentro de un troquel mayor, o matriz. El metal al que va a darse forma, que suele ser una lámina o una pieza en bruto recortada, se coloca sobre la matriz en la bancada de la prensa. El cuño se monta en el pistón de la prensa y se hace bajar mediante presión hidráulica o mecánica. En las distintas operaciones se emplean troqueles de diferentes formas. Los más sencillos son los troqueles de corte o punzonado, utilizados para hacer agujeros en la pieza. Los troqueles de flexión o doblado están diseñados para efectuar pliegues simples o compuestos en la pieza en bruto. Los troqueles de embutir se emplean para crear formas huecas. Para lograr una sección reducida en una parte hueca, como el cuello de un cartucho de fusil, se utilizan troqueles reductores especiales. Cuando la pieza terminada debe tener una protuberancia en la parte inferior o central suelen emplearse troqueles hidráulicos. En éstos el cuño se sustituye por un pistón que introduce en la pieza agua o aceite a presión, lo que obliga al metal a doblarse hacia fuera contra la matriz. Los troqueles de rebordeado forman un reborde curvo en piezas huecas. Un tipo especial de troquel de rebordeado, llamado troquel de costura con alambre, enrolla firmemente los bordes externos del metal alrededor de un alambre que se inserta para dar resistencia a la pieza. Los troqueles combinados están diseñados para realizar varias de las operaciones descritas en un único recorrido de la prensa; los troqueles progresivos permiten realizar diversas operaciones sucesivas de modelado con el mismo troquel. El proceso es de alta producción y los materiales más usados son láminas de acero y aleaciones ligeras. Prensa hidráulica 3

14 En la acuñación de monedas se obliga al metal a pasar entre dos troqueles coincidentes, en los que figura un huecograbado del dibujo que debe formarse en la moneda. Fig Descripción de un troquel El corte de la chapa se realiza mediante una matriz de corte o hierro de cortar. Se compone la matriz de dos pares: Punzón Matriz (propiamente dicha) Además si es completa: Mazo (guía del punzón) Dos chapas (pasillo de circulación de la tira de chapa) Sistema de tope Fig. 1.4 Prensa hidráulica 4

15 1.1.2 Punzonado o corte de la chapa. El punzonado es una operación mecánica con la cual, mediante herramientas especiales aptas para el corte, se consigue separar una parte metálica de otra obteniéndose instantáneamente una figura determinada. Es una operación que va unida a los fenómenos de la transformación plástica y que, por otra parte, en la practica, resulta casi siempre ligada al proceso de estampado propiamente dicho. El punzón, en el primer tiempo y prosiguiendo la presión que ejerce sobre la plancha, completa su labor con una compresión del material, con lo cual da lugar a una deformación plástica del medio interpuesto; se origina, en esta primera fase, un vientre cóncavo. Luego, el punzón encontrando libre el camino en la matriz, prosigue su acción ocasionando una expansión lateral del medio plástico, sin remontar el material. El esfuerzo de compresión se convierte, un instante, igual a la resistencia a la cortadura. En estas condiciones, sobreviene un brusco desgarro y el trozo de plancha sujeto al punzón, se separa del resto y cae al fondo de la matriz; hemos realizado un trabajo de cortadura. Durante el punzonado se ha comprobado que, en la proximidad de los hilos cortantes de las herramientas, las fibras de la chapa se doblan hacia abajo siguiendo, por breves instantes, el movimiento del punzón y después reaccionan para oponerse a la acción del corte; pero, siendo la acción superior a la reacción, vence toda reacción pasiva y origina, como ya se ha dicho anteriormente, la escisión de las fibras. Estas fibras, por haber sido castigadas, quedan deformadas y comprimidas a lo largo de todo el perfil cortado. Debido a la elasticidad del material, tienen lugar reacciones internas que se manifiestan en las fibras cortadas, con lo que se produce un frotamiento dentro de las paredes de deslizamiento; como es natural, tal frotamiento dificulta la salida dificulta la salida del cortado de la matriz y la extracción del punzón del agujero de la chapa. Consideremos la relación entre el espesor e de la chapa y el diámetro d del punzón. Se ha hallado teóricamente que tal relación e/d para la chapa de hierro y punzón de acero templado, toma el valor de 1.2; en otros términos: emax = 1. 2d En la condición límite Podemos decir el concepto práctico siguiente: la chapa de hierro, para que pueda ser cortada con punzón de acero templado, debe tener un espesor menor o igual al diámetro del punzón mismo. Prensa hidráulica 5

16 Fig. 1.5 Chapa sometida a la operación de corte (En la zona solicitada se originan interiormente las fuerzas radiales que actúan según las flechas.) El punzonado de la chapa ha encontrado frecuentes aplicaciones en el campo de la industria metalúrgica. Con este procedimiento se puedo obtener también la forma cuadrada o hexagonal de algún tipo de tuercas para tornillos y pernos. Dichos elementos, en lugar de obtenerse mediante el torneado de una barra de sección cuadrada o hexagonal (los cuales resultarían muy caros por el tiempo requerido para el mecanizado) se obtiene directamente de una tira de chapa del mismo espesor que la tuerca. Mediante punzones convenientemente dispuestos, en relación con las matrices, se cortan también directamente los agujeros para el tornillo; se recurre a la maquina herramienta solo para el roscado. Fig. 1.6 Presentación de una arandela cortada: a) Antes del aplanado; b) después del aplanado. Mediante el corte también se pueden obtener tres tuercas a la vez, disminuyendo el coste de producción por el ahorro de tiempo y material. La idea del punzonado ha surgido evidentemente de la necesidad productiva. Por este motivo, dicho procedimiento viene aplicándose en la preparación de trozos de chapa, cartón u otros materiales. Con el punzonado se separa simplemente, mediante útiles adecuados, un trozo de chapa sin alterar el espesor. Si por el contrario, la transformación se realizara de tal modo que también el espesor del material se modificara y las herramientas de dar forma presentasen, ya en una, ya en otra, o en ambas, las puntas en relieve o huecas y sin que una cara se semejara a la otro, entonces deberíamos utilizar el término acuñar. Este último término se ha hecho con el objeto de no confundir dos Prensa hidráulica 6

17 operaciones distintas. El punzonado es, en general, la primera operación que se realiza para la obtención de una pieza de chapa. La figura obtenida también puede representar la primera fase en el desarrollo de una pieza para embutir, reproduciendo exactamente la forma en que debe ser cortada la chapa; con el punzonado se evita al operario la necesidad de conocer el dibujo y el que pueda equivocarse en la interpretación de las cotas; además se elimina la necesidad de repetir el recortado a mano y se realiza la operación de un modo rápido y sencillo, pudiéndose confiar a operarios no especializados Corte o punzonado. (Partes de un troquel sencillo de punzonar) El corte de la chapa se realiza mediante el empleo de útiles especiales denominados matriz de corte o hierro de cortar. A los efectos del trabajo de corte de la chapa, estas matrices componen el utillaje mas completo. En la figura 1.7 está representada esquemáticamente una matriz sencilla. Esta se compone de dos partes fundamentales: el punzón A y la matriz B propiamente dicha. Fig. 1.7 Esquema de una estampa para cortar. El punzón A según su sección, define el contorno de la pieza de cortar. El filo de corte lo constituye el perímetro exterior del punzón y el perímetro interior del agüero de la matriz B. Una matriz compleja se compone además: de un bloque o mazo C, que actúa de guía del punzón; de dos chapas D, que tienen por objeto crear un pasillo por el que se hace deslizar la tira o cinta de chapa a cortar; de un sistema de tope destinado a fijar el paso según el cual debe avanzar la tira de la chapa por cada carrera del órgano móvil de la prensa. Los bordes de la chapa D, sirven también para guiar la tira de la chapa. Por cada carrera vertical del elemento móvil de la prensa y, naturalmente, del punzón se realiza la operación de corte. De esto se deduce que el sistema admite la repetición continua del proceso, gracias al cual se puede obtener, admitiendo Prensa hidráulica 7

18 igual destreza y realizándolo con dispositivos mecánicos una eficaz y regular producción continua de piezas iguales Desarrollo de la ecuación para obtener el punzonado. (Fuerza mínima necesaria para el corte). El punzón, en el momento de tomar contacto con la chapa, inicia sobre el material su acción de compresión seguida de la de corte. En todo el contorno del punzón y de la matriz, sobrevine una presión continua de parte del punzón y una reacción por parte del material. El punzón, continuando en su descenso, presiona con su cabeza una porción de chapa y la separa completamente del resto; esto se debe a la acción de los filos cortantes de la herramienta, tal como ocurre similarmente durante el corte con tijeras. En esta acción hemos vencido a la chapa con un esfuerzo superior a sus posibilidades de resistencia molecular interior, a pesar de haber habido una reacción en todo el contorno de la figura y en todo el espesor de la chapa. La fuerza necesaria para el corte puede determinarse fácilmente. Sean: p = Perímetro de la figura, en mm. s = Espesor de la chapa, en mm. σ = Esfuerzo de rotura del material por corte, en N/mm 2. T Q = Fuerza necesaria para el corte, en N. σ = Esfuerzo de rotura del material por tensión, en N/mm 2. R El valor de Q viene dado por: Q = p s σ T ec.1 Donde: σ = T 3 4 a 4 5 deσ R ec. 2 En la práctica es bueno tomar en cuenta el rozamiento que el material dilatado genera a lo largo de las paredes de la matriz durante el corte; al elegir la prensa se deberá por consiguiente tener en cuenta el mayor esfuerzo Q debido a dichos rozamientos multiplicando la presión teórica Q por un coeficiente que puede variar de 1.1 a 1.2. Por consiguiente se tendrá la siguiente expresión tomando en cuenta el coeficiente mayor: Q ' = 1.2Q ec.3 Prensa hidráulica 8

19 1.2 LA PRENSA. La prensa es una máquina herramienta que tiene como finalidad lograr la deformación permanente o incluso cortar un determinado material, mediante la aplicación de una carga. Una de las causas que han hecho posible la producción y popularidad de muchos objetos de uso diario y de lujo que actualmente consideramos como de utilización normal en nuestra vida, es la aplicación creciente de las prensas a la producción en masa. Uno de los ejemplos más notables que podemos poner en este sentido es el desarrollo de la industria de fabricación de automóviles. Los primeros automóviles se fabricaron con relativamente poco equipo y maquinando cada una de las partes metálicas que actualmente se obtienen en el proceso que nos ocupa. Prensas hidráulicas se basan en el conocido principio de Pascal alimentándose un pistón de gran diámetro con fluido a alta presión y bajo caudal consiguiendo altísimas fuerzas resultantes. La entrega de energía es controlada en cada momento tanto en fuerza como en velocidad por lo que mantenemos el control constante del proceso. Se usan en operaciones de embutición profunda y en procesos de altas solicitaciones como acuñado. Fig. 1.8 Fig. 1.9 Es notable observar el trabajo de una prensa de gran tamaño que de un solo golpe nos produce el techo de un automóvil cuya forma puede ser sencilla y que sale de la prensa sin un arañazo o falla, a pesar de la importancia del trabajo efectuado y de la velocidad de la operación, la prensa es capaz de producir piezas semejantes cada 12 segundos. Para la producción en masa, las prensas son empleadas cada día en mayor número, sustituyendo a otras máquinas. Existe además la razón adicional de que con una buena operación y calidad de las prensas, se pueden obtener productos de mucha homogeneidad, con diferencias de acabado entre unas y otras piezas Prensa hidráulica 9

20 de 0.002" y aun menos, lo cual es una buena tolerancia hasta para piezas maquinadas. El secreto de la economía de operación en las prensas estriba fundamentalmente en el número de piezas que se produzcan. No es económico fabricar un costoso dado para producir una pocas piezas, pero cuando se produzcan ó un millón de piezas, bien puede justificarse la fabricación o compra de un dado costoso, ya que este se amortiza a través de un elevado número de unidades. Hay prensas que pueden producir 600 piezas por minuto o más. En esta forma se puede ver que las prensas a pesar de su alto costo pueden sustituir ventajosamente los sistemas anteriores de fundir las piezas y acabarlas maquinándolas. Claro que en cada caso hay que hacer un estudio económico siguiendo los lineamientos generales apuntados anteriormente, antes de tomar una decisión. El progreso de la técnica de fabricación con prensas está íntimamente ligado al progreso de las técnicas de laminación de metales, que ha permitido obtener láminas y soleras de diferentes metales cada día más uniformes con técnicas de fabricación más sencillas y tolerancias cada vez menores. En el diseño de prensas y dados hay mucho trabajo experimental, mucho más de lo necesario normalmente en otras industrias. Una prensa troqueladora es una máquina en la cual materiales laminados pueden ser troquelados, doblados, planchados, cortados, embutidos, perforados, etc. La acción de las prensas se lleva a cabo por medio de una herramienta que es impulsada a presión contra el material laminado. La herramienta puede ser maciza o hueca, afilada o sin filo y de formas variadas según el caso Tipos de prensas y su clasificación. No es muy correcto llamar a una prensa, prensa dobladora, prensa de repujado, o prensa cortadora, entre otras, pues los tres tipos de operaciones se pueden hacer en una maquina. A algunas prensas diseñadas especialmente para un tipo de operación, se le puede conocer por el nombre de la operación, prensa punzonadora o prensa acuñadora. La clasificación esta en relación a la fuente de energía, ya sea operada manualmente o con potencia. Las maquinas operadas manualmente se usan para trabajos en lamina delgada de metal, pero la mayor parte de maquinaria para producción se opera con potencia. Otra forma de agrupar a las prensas, esta en función del número de arietes o los métodos para accionarlos. Prensa hidráulica 10

21 Para seleccionar el tipo de prensa a usar en un trabajo dado, se deben considerar: el tipo de operación a desarrollar, tamaño de la pieza, potencia requerida, y la velocidad de la operación. Para la mayoría de las operaciones de punzonado, recortado y desbarbado, se usan generalmente prensas del tipo manivela o excéntrica. En estas prensas, la energía del volante se puede transmitir al eje principal, ya sea directamente o a través de un tren de engranes. La prensa de junta articulada se ajusta idealmente a las operaciones de acuñado, prensado o forja. Tienen una carrera corta y es capaz de imprimir una fuerza extrema. La clasificación esta en relación a la fuente de energía: Manuales Potencia. Mecánica Vapor, gas, neumática. Hidráulica Ariete. Vertical de simple efecto Vertical de doble efecto En cuatro correderas De banco Inclinable De escote De puente De costados rectos Yunque Columna VENTAJAS DE LAS PRENSAS HIDRÁULICAS. La fuerza total por toda la carrera. Más capacidad a menos costo. Menos el costo de compra. Menos costo de mantenimiento. Seguridad de sobrecarga incluido. Mayor flexibilidad en control y versatilidad. Más compactas. Menos gastos en herramientas. Menos ruido. La seguridad SELECCIÓN DE UNA PRENSA. Para seleccionar el tipo de prensa a usar en un trabajo dado, se deben considerar: El tipo de operación a desarrollar Tamaño de la pieza Potencia requerida La velocidad de la operación Prensa hidráulica 11

22 1.3 FUNDAMENTOS DE LA PRENSA HIDRÁULICA Principios fundamentales de las prensas hidráulicas. El principio de Pascal fundamenta el funcionamiento de las genéricamente llamadas máquinas hidráulicas como la prensa, entre otras. Este dispositivo, llamado prensa hidráulica, nos permite prensar, levantar pesos o estampar metales ejerciendo fuerzas muy pequeñas. El recipiente lleno de líquido de la fig consta de dos cuellos de diferente sección cerrados con sendos tapones ajustados y capaces de res-balar libremente dentro de los tubos (pistones). Si se ejerce una fuerza (F 1 ) sobre el pistón pequeño, la presión ejercida se transmite, tal como lo observó Pascal, a todos los puntos del fluido dentro del recinto y produce fuerzas perpendiculares a las paredes. En particular, la porción de pared representada por el pistón grande (A 2 ) siente una fuerza (F 2 ) de manera que mientras el pistón chico baja, el grande sube. La presión sobre los pistones es la misma, No así la fuerza. Como P 1 = P 2 (porque la presión interna es la misma para todos lo puntos). Entonces: F 1 = A 1 F A 2 2 ec.4 Por lo que despejando un término se tiene que: Fig Transmisiones y controles hidráulicos. La hidráulica industrial o potencia fluida, constituyen hoy en día una especialidad importante en la ingeniería. Las transmisiones y controles hidráulicos utilizan tres clases de fluido: aceites derivados del petróleo, fluidos sintéticos y agua. El agua se utiliza cada vez menos a fin de evitar corrosión, falta de lubricación, etc. En los derivados de petróleo se buscan buenas características de viscosidad, resistencia a la emulsión, resistencia a la oxidación, poder lubricante, etc. Los aceites derivados de petróleo son inflamables y a grandes presiones explosivos; por lo que, si existe ese peligro, se Prensa hidráulica 12

23 sustituye por fluidos hidráulicos sintéticos no inflamables. A veces se utiliza como fluido no inflamable agua con aditivos de glicol y otros anticongelantes inhibidores de corrosión, mejoradotes de las propiedades lubricantes, etc Principio de pascal. La hidráulica industrial nace en el siglo XVII con pascal, que formula su famoso principio: La presión en un punto de un fluido en reposo es igual en todas las direcciones. Corolario 1 : La presión que se ejerce sobre un líquido en reposo en un punto es transmitida por él a todos los puntos sin disminución. Corolario 2 : La presión en todos los puntos situados en un mismo plano horizontal de un líquido en reposo es idéntica. La aplicación técnica de este principio físico fue escasa hasta que se resolvió el problema de la estanquidad de un émbolo en el cilindro, sin cuya solución resultaba imposible trabajar a presiones un poco elevadas Evolución del esquema básico de Pascal al esquema de una transmisión hidráulica moderna. La evolución de la aplicación del principio básico de Pascal puede verse en los diez esquemas siguientes. 1. Fig. 1.11: Sobre los émbolos de área transversal A 1 y A 2 actúan los pesos W 1 y W 2. Fig Principio de pascal. Siendo en A 1 y A 2 la presión igual la fuerza sobre W 1 será A 1 veces la fuerza aplicada. A 2 Prensa hidráulica 13

24 Por el principio de Pascal p 1 = p 2 (La diferencia de presión debido a que los émbolos no estuvieran situados a la misma cota la supondremos despreciable). Luego W 1 W = 2 ec.5 A A 1 2 Y A W = 1 1 W2 ec. 5a A Siendo iguales los volúmenes desplazados por uno y otro cilindro 2 A 1l1 = A2l 2 ec. 6 Se tendrá: A l = 1 1 l2 ec. 6a A 2 La ecuación 5a y 6a demuestran que la fuerza es directamente proporcional a la relación de las áreas; mientras que el camino recorrido es inversamente proporcional a la misma relación. 2. Fig. 1.12: la presión p se ejerce más cómodamente mediante una palanca, y utilizando un brazo de palanca largo puede multiplicarse adicionalmente la fuerza aplicada. Fig La palanca sobre el émbolo pequeño hace más cómoda la aplicación de la fuerza y permite también su multiplicación. Prensa hidráulica 14

25 3. Fig El cilindro pequeño se sustituyo por una bomba hidráulica. Según la ecuación (5a) para aumentar la fuerza transmitida conviene hacer la relación A 1 /A 2 grande; pero entonces, según la ecuación (6a) la longitud del cilindro menor seria desmesuradamente grande. La bomba de la figura soluciona este problema. Fig El cilindro pequeño se ha sustituido por una bomba. 4. Fig. 1.14: La bomba se acciona con un motor. Fig La bomba de mano se ha sustituido por una bomba accionada por motor. 5. Fig Transmisión hidráulica que consta de: bomba accionada por motor eléctrico circuito de interconexión- motor hidráulico con su carga. Prensa hidráulica 15

26 Fig Esquema simplificado de una transmisión hidrostática. 6. Fig. 1.16: Esquema de circuito con acumulador. Con este esquema se puede reducir la dimensión de la bomba: si el motor hidráulico tiene un trabajo intermitente, una bomba pequeña, y por tanto barata, en funcionamiento continuo, almacena energía en el acumulador, que luego cederá al motor hidráulico de mucha mayor potencia que la bomba, durante su funcionamiento. Así, por ejemplo, en una prensa hidráulica mientras se prepara la pieza, la bomba, que funciona continuamente, carga el acumulador,, el cual cede luego su energía al pistón de la prensa. Fig Transmisión hidráulica con acumulador. El uso de un acumulador permite reducir el tamaño de la bomba y con ello el coste de la transmisión. Prensa hidráulica 16

27 7. Fig. 1.17: Esquema con válvula de seguridad, bomba y motor de desplazamiento fijo: La válvula de seguridad evita la sobrepresión en el circuito, descargado el aceite en el tanque. Si la bomba gira, como sucede normalmente, a velocidad constante, el motor trabajara también a velocidad constante; y la presión variará directamente con la carga del motor. Fig Transmisión hidráulica con bomba y motor de desplazamiento constante. 8. Fig. 1.18: Esquema con válvula de seguridad (limitadora de presión), válvula de estrangulamiento, bomba y motor de desplazamiento fijo. La válvula limitadora de presión es regulable y protege el circuito contra la sobrecarga que pueda producirse en el motor hidráulico, y la válvula de estrangulamiento regula la velocidad del motor. Como la bomba es de desplazamiento fijo el caudal que no va al motor vuelve al tanque por la válvula limitadora de presión. Este circuito es de coste bajo, pero gasta excesiva energía y calienta el aceite hasta el punto que las válvulas al variar la viscosidad del aceite con la temperatura pueden llegar a funcionar mal. Fig Transmisión hidráulica con válvula limitadora de presión o válvula de seguridad y válvula de estrangulamiento. Prensa hidráulica 17

28 9. Fig. 1.19: Esquema con bomba de desplazamiento variable y motor de desplazamiento constante. Variando el desplazamiento de la bomba de cero al máximo de velocidad el motor variara de cero a un máximo. La presión será proporcional a la carga del motor. Fig Transmisión hidráulica con bomba de desplazamiento variable y motor de desplazamiento constante. 10. Fig. 1.20: Esquema con bomba y motor de desplazamiento variable. Este circuito es teóricamente el más versátil de todos, logrando cualquier velocidad desde cero a infinito. Fig Transmisión hidráulica con bomba y motor de desplazamiento variable. Prensa hidráulica 18

29 CAPÍTULO II. (ELEMENTOS DE LA PRENSA HIDRÁULICA) 2.1 CIRCUITO HIDRÁULICO DE LA PRENSA. A continuación se muestra el circuito hidráulico con cada uno de los componentes que integran la prensa hidráulica que se desarrollará en este proyecto: Fig. 2.1 Fig. 2.2 Los equipos y materiales a usar son los mostrados en la tabla 2.1 para los cuales en los siguientes apartados se explicará de forma detallada las características de cada uno de los componentes. ELEMENTO 1.Cilindro 2.Válvula de contrabalance 3.Válvula direccional 4.Válvula de alivio 5.Válvula Check 6.Válvula de descarga ELEMENTO 7.Bomba 8.Motor eléctrico 9.Filtro de retorno 10.Filtro (succión) 11.Tanque Tabla. 2.1 Elementos del sistema hidráulico para la prensa Prensa hidráulica 19

30 2.2 FUNCIONAMIENTO DEL CIRCUITO. El funcionamiento de nuestro sistema hidráulico se describirá a continuación: El fluido partirá su camino desde el tanque (11) donde este se almacena, el filtro de succión (10) llevará a cabo la función de retener las partículas que contenga el fluido ya que las impurezas y partículas sólidas son peligrosas para los sistemas hidráulicos causando descalibración y daño de los equipos (elementos de trabajo, y válvulas). Posteriormente el fluido es transportado por la bomba doble de paletas (7) hacia la electroválvula (3). Esta electroválvula mantendrá el fluido en recirculación cuando está en la posición cerrada (Tandem). Al momento de posicionar esta electroválvula de tal modo que el fluido se dirija hacia el puerto de salida del cilindro (1), este empezará su carrera se avance. En esta carrera tanto el cartucho de alta presión como el de baja presión de la bomba trabajan al mismo tiempo ofreciendo un caudal máximo para dar un avance rápido al vástago del cilindro. En el instante de que el vástago se encuentre con el material al punzonar (carrera de trabajo), la presión en el fluido se eleva y por lo tanto el caudal del cartucho de alta presión prevalece sobre el caudal del cartucho de baja presión, esta acción hace que la válvula check (5) se cierre y obstruya el paso del caudal del cartucho de baja presión y por lo tanto el fluido proveniente de este tenderá a salir por el camino que oponga menor resistencia al flujo y así la válvula de descarga (6) se abrirá por una señal de presión que el cartucho de alta presión le mande, transportando el flujo del caudal de baja presión hacia el tanque. Inmediatamente después de que el pistón realice el punzonado del material, este activará el interruptor de límite (S2) que mandará la señal para posicionar la electroválvula en la posición de flujo cruzado en la cual el fluido pasará por la válvula de contrabalance (2) para y después dirigirse al puerto B del cilindro y así este inicie la carrera de retorno. En esta carrera cesa la presión dentro del sistema y por lo tanto el cartucho de baja presión realiza la apertura de la válvula check y de este modo ambos cartuchos de alta y baja presión funcionan al mismo tiempo para ofrecer una carrera de retorno rápida proporcionando un caudal máximo. En el instante de que el vástago esté totalmente adentro del cilindro y active el interruptor límite (S1), éste interruptor mandará una señal de cambio de posición de la electroválvula en flujo lineal para repetir de nueva cuenta el ciclo de trabajo. La válvula de seguridad (4) tiene la función de proteger el sistema por alguna sobrepresión, es por eso que esta se encuentra conectada en la tubería del cartucho de alta presión. Ésta válvula está calibrada bajo una presión de 2000 psi tal que realice su apertura cuando sobrepase este límite y así descargue el fluido al tanque. Prensa hidráulica 20

31 2.3 CILINDROS HIDRÁULICOS. Los Cilindros Hidráulicos son actuadores mecánicos que aprovechan la energía de un Circuito o Instalación hidráulica de forma mecánica. Los Cilindros Hidráulicos son posiblemente la forma más habitual de uso de energía en instalaciones hidráulicas. Fig. 2.3 Cilindro hidráulico Tipos de cilindros hidráulicos. Básicamente, los Cilindros Hidráulicos se definen por su sistema de desplazamiento en: Cilindros Hidráulicos de Simple Efecto. (El movimiento de retorno del mismo se efectúa por un muelle o resorte, o en ocasiones por gravedad). Cilindros Hidráulicos de doble Efecto. (Se utiliza la presión Hidráulica para el movimiento en ambos sentidos). Cilindros Hidráulicos Telescópicos, cilindro que contiene otros de menor diámetro en su interior y que se expanden por etapas, muy utilizados en grúas, etc Elección del cilindro hidráulico. Fuerza, donde se define la fuerza necesaria para el actuador. Es importante elegir Cilindros Actuadores Hidráulicos sobredimensionados. Este sobredimensionamiento deberá ser calculado en función de la instalación, pero suele estar entre el 20% y el 100% de la fuerza a efectuar. Velocidad, dado que muchos cilindros forman parte de Sistemas Automatizados más complejos, y deben actuar a un ritmo calculado. Longitud de Carrera, dado que los Cilindros Hidráulicos tienen limitaciones constructivas y de diseño, por lo que deben elegirse de forma adecuada y calculada previamente a su instalación, o bien instalar limitadores y/o sistemas de control de carrera. Prensa hidráulica 21

32 2.3.3 Velocidad de un actuador Que tan rápido se desliza el cilindro o rote el motor depende de su tamaño y el porcentaje de aceite que fluya dentro de ellos. Para relacionar el porcentaje de flujo a la velocidad, considere el volumen que debe llenarse un actuador para efectuar un deslizamiento específico. De la ecuación de continuidad: Y sabemos que: Q = va 1 galón = 231 pulg 3 Para obtener la velocidad despejamos de la ec. anterior: Donde: 231 v = Q A ec. 7 V = Velocidad del vástago pu lg min Q = Caudal ( GPM ) A = Área efectiva de trabajo 2 ( pu lg ) Potencia en un sistema hidráulico. En el sistema hidráulico la velocidad y la distancia se indican por medio de los galones por minuto (gpm) que fluyen y la fuerza por presión. Así tenemos que podemos expresar la potencia hidráulica así: Potencia galones libras min pu lg = 2 Para cambiar la fórmula a las unidades mecánicas podemos usar estos equivalentes: 1 galón = 231pu lg 1pie = 12pu lg 3 Prensa hidráulica 22

33 Así tenemos que: 1galón 231pu lg Potencia = min 1galón 231lb pie Potencia = min 3 lb pu 1 pie lg 12 pu lg Esto nos da el equivalente de la potencia mecánica del fluido de 1 galón/min a 1 psi de presión. Para expresarlo como caballos de fuerza, dividido por 33,000 lbpie/min, tenemos: 1. lb pie 231 H P = min lb pie min Así que, el fluido de un galón por minuto a un psi es igual a El total de los caballos de fuerza en cualquier condición de fluido es: ( Q)( p). 8 P = ec Ésta fórmula de caballos de fuerza nos dicen la potencia exacta que se está usando en el sistema. Los caballos de fuerza requeridos para impulsar la bomba serán algo más altos que esto, ya que el sistema no es 100% eficiente. Si tomamos en cuenta un porcentaje de eficiencia de 80%, esta fórmula se puede usar para calcular la potencia de entrada requerida: ( Q)( p). 9 P = ec Donde: P = Potencia ( H. P) Q = Caudal ( GPM ) p = Pr esión ( psi) Prensa hidráulica 23

34 2.3.5 Ciclo de trabajo de un cilindro en la prensa hidráulica El ciclo de trabajo de un cilindro se puede explicar con el siguiente esquema: Fig. 2.4 Esquema representativo de las carreras de avance, trabajo y retorno. La carrera inicial del cilindro se compone de tres fases: La carrera de avance en la cual se suministra un alto caudal por parte de la bomba para que el vástago avance de manera rápida con una presión baja; esto es para que se tenga una reducción de tiempos en la carrera de salida. La carrera de trabajo donde el material opone resistencia a que el vástago del cilindro avance y por lo tanto éste reduce el caudal de flujo del fluido, pero aumenta la presión de salida para poder realizar el trabajo; es decir, la bomba suministra un bajo caudal pero una alta presión. La carrera de retorno de igual manera que en la carrera de avance se suministra un alto caudal para tener un retorno rápido del vástago, con el mismo fin de reducir el tiempo de operación entre el punzonado de una pieza y otra Tiempo utilizado en la carrera. De la fórmula del movimiento rectilíneo uniforme tenemos la ecuación para calcular el tiempo: L t = ec. 10 V Donde: t = tiempo L = Longitud V = Velocidad ( s) ( pu lg ) pu lg s Prensa hidráulica 24

35 Figura 2.5 Esquema de las velocidades de avance y de trabajo en la prensa. 2.4 ELEMENTOS DE POTENCIA. (Bombas y su clasificación) Una bomba hidráulica es un medio para convertir energía mecánica en energía fluida o hidráulica". Es decir las bombas añaden energía al agua. Las bombas se clasifican en: Bombas rotodinámicas. Son siempre rotativas. Su funcionamiento se basa en la ecuación de Euler y su órgano transmisor de energía se llama rodete. Se llaman rotodinámicas porque su movimiento es rotativo y la dinámica de la corriente juega un papel esencial en la transmisión de la energía. Bombas de desplazamiento positivo. Operan sobre este principio, es decir, cuando su órgano propulsor contiene elementos móviles de modo tal que por cada revolución se genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, independientemente de la contrapresión a la salida. En este tipo de bombas la energía mecánica recibida se transforma directamente en energía de presión que se transmite hidrostáticamente en el sistema hidráulico. De émbolo alternativo De émbolo rotativo Prensa hidráulica 25

36 2.4.1 Bombas de Leva y Pistón. También llamadas Bombas de émbolo rotatorio, consisten de un excéntrico con un brazo ranurado en la parte superior (Fig. 2.6). La rotación de la flecha hace que el excéntrico atrape el líquido contra la caja. Conforme continúa la rotación, el líquido se fuerza de la caja a través de la ranura a la salida de la bomba Bombas de engranes. Fig. 2.6 Estas constituyen el tipo rotatorio mas simple. Conforme los dientes de los engranajes se separan en el lado de succión de la bomba (Fig. 2.7), el líquido llena el espacio entre ellos. Este se conduce en trayectoria circular hacia fuera y es exprimido al engranar nuevamente los dientes Bombas lobulares Fig. 2.7 Éstas se asemejan a las bombas del tipo de engranajes en su forma de acción, tienen dos o mas motores cortados con tres, cuatro, o mas lóbulos en cada motor (Fig. 2.8 a, b y c). Los motores se sincronizan para obtener una rotación positiva por medio de engranajes externos. Debido al que el liquido se descarga en un numero mas reducido de cantidades mayores que en el caso de la bomba de engranajes, el flujo del tipo lobular no es tan constante como en la bomba del tipo de engranajes. (a) (b) (c) Fig. 2.8 Prensa hidráulica 26

37 2.4.4 Bombas de tornillo Estas bombas tienen de uno a tres tornillos roscados convenientemente que giran en una caja fija. Las bombas de un solo tornillo (Fig. 2.9a) tienen un motor en forma de espiral que gira excéntricamente en un estator de hélice interna o cubierta. Las bombas de dos y tres tornillos (Fig. 2.9b y 2.9c) tienen uno o dos engranajes locos, respectivamente, el flujo se establece entre las roscas de los tornillos, y a lo largo del eje de los mismos Bombas de paletas (a) (b) (c) Fig. 2.9 Las bombas de paletas oscilantes (Fig. 2.10a) tienen una serie de aspas articuladas que se balancean conforme gira el motor, atrapando al liquido y forzándolo en el tubo de descarga de la bomba. Las bombas de paletas deslizantes (Fig. 2.10b) usan aspas que se presionan contra la carcaza por la fuerza centrífuga cuando gira el motor. El liquido atrapado entre las dos aspas se conduce y fuerza hacia la descarga de bomba. (a) Fig (b) Existen varios tipos de bombas de paletas, ellas podrán ser: 1. De paletas deslizantes, con un número variante de ellas montadas en un rotor ranurado. Según la forma de la caja se subdividen en bombas de simple, doble o triple cámara, si bien raramente se emplean tales denominaciones. La mayoría de las bombas de paletas deslizantes son de una cámara. Como estas máquinas son de gran velocidad de capacidades pequeñas o moderadas y sirven para fluidos poco viscosos, se justifica el siguiente tipo de clasificación. 2. Bomba pesada de paleta deslizante, con una sola paleta que abarca todo el diámetro. Se trata de una bomba esencialmente lenta, para líquidos muy viscosos. 3. Bombas de paletas oscilantes, cuyas paletas se articulan en el rotor. Es otro de los tipos pesados de bomba de paleta. Prensa hidráulica 27

38 4. Bombas de paletas rodantes, también con ranuras en el rotor pero de poca profundidad, para alojar rodillos de elastómero en el lugar de paletas, se trata de un modelo patentado. 5. Bomba de leva y paleta, con una sola paleta deslizante en una ranura mecanizada en la caja cilíndrica y que, al mismo tiempo, encaja en otra ranura de un anillo que desliza sobre un rotor accionado y montado excéntricamente. El rotor y los anillos que ejercen el efecto de una leva que inicia el movimiento de la paleta deslizante. Así se elimina el rascado de las superficies. Se trata de una forma patentada que se emplea principalmente como bomba de vacío. 6. Bomba de paleta flexible, que abrazan un rotor de elastómero de forma esencial giratorio dentro de una caja cilíndrica. En dicha caja va un bloque en media luna que procura un paso excéntrico para el barrido de las paletas flexibles de rotor. 7. 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. Fig Bombas de paletas equilibradas de 2000 lb/pulg2 de presión (Vickers). La compañía Vickers Incorporated ha sido acreditada por haber desarrollado el diseño de bomba de paletas equilibrada. 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. Prensa hidráulica 28

39 (a) (b) Fig Bombas de paletas. a)no equilibrada, b)equilibrada 2.5 ELEMENTOS DE CONTROL DE FLUJO. (VÁLVULAS) Válvula de Seguridad. La válvula de seguridad o de alivio se encuentra virtualmente en todos los sistemas hidráulicos. Esta es una válvula normalmente cerrada conectada entre la línea de presión (salida de la bomba) y el depósito. Su propósito es limitar la presión en el sistema a un preajuste máximo, al desviar parte o toda la salida de la bomba al tanque cuando se llega al ajuste de presión. Una válvula de alivio sencilla, puede que solo consista de un balín o cabezal móvil asentado en el cuerpo de la válvula por medio de un resorte fuerte. Cuando la presión en la entrada no es suficiente para empujar el resorte, la válvula se conserva cerrada. Cuando alcanza la presión preajustada el balín o cabezal móvil se desasienta y permite que el fluido se dirija a través de la salida al tanque mientras se mantenga esa presión. La presión a la cual la válvula empieza a desviar el flujo se llama presión de apertura. Cuando aumenta el paso del flujo a través de la válvula, el cabezal móvil es desasentado de su asiento causando así, que aumente la compresión del resorte. Así que cuando la válvula esté pasando su porcentaje de flujo completo, la presión puede ser considerablemente más alta que la presión de apertura. Prensa hidráulica 29

40 Fig Válvula de seguridad Válvula de Contrabalance Tipo RC. Una válvula de contrabalance se usa para mantener el control sobre un cilindro vertical, para que éste pueda detener la carga y no se caiga. Cuando el abastecimiento de la bomba es dirigido a la parte superior del cilindro, el pistón del cilindro es forzado hacia abajo creando presión en el orificio principal para aumentar y levantar al carrete, abriendo así un paso de flujo para descarga a través del segundo orificio a la válvula direccional y subsecuentemente al tanque. En casos en donde se desea quitar presión de refuerzo al cilindro y aumentar la fuerza potencial a la parte de abajo de la carrera. Cuando se esta levantando el cilindro la válvula check integrada se abre para que pase flujo libre para regresar al cilindro. Las válvulas RC están construidas en 3/8 y 2 de tamaño con tuberías de rosca montadas con empaques o conexiones de brida. El porcentaje de capacidad de flujo promedia de 12 gpm para el tamaño de 3/8 a 125 gpm para el modelo de 2. Los ajustes de presión están limitados a 2000 psi aunque es permisible una presión operante de 3000 psi. Prensa hidráulica 30

41 Fig Válvula de contrabalance Válvula de Control Direccional. (Electroválvula 4/3) Las necesidades de control se complementan finalmente con la aplicación de una válvula direccional de tres posiciones. La función principal de este tipo de control es la de permitir el paso del fluido desde la bomba hasta los actuadores y de los actuadores al tanque. La operación de esta válvula permite dirigir el flujo del fluido de tal manera que en una posición permite el avance de los actuadores y en otra posición el retroceso de los mismos. En una tercera posición permite dejar a los actuadores en posición de reposo. En el caso de las electroválvulas el método para accionar el carrete es con un solenoide, que consiste en aplicar energía eléctrica a este para que se genere un campo magnético, que empuja la armadura dentro del espiral. El movimiento de la armadura se transmite por medio de un vástago de empuje el cual mueve el carrete. (a) Fig Válvula de control direcconal (b) Prensa hidráulica 31

42 2.5.4 Válvula de descarga. Es la válvula que envía fluido al depósito cuando se mantiene una presión predeterminada en su línea de pilotaje. Una causa de presión externa es la que se usa para mover el carrete y desviar el abastecimiento de la bomba a un segundo orificio. La conexión de drenaje se mantiene interna, ya que el segundo orificio sigue conectado al tanque. La válvula de alivio funciona en balance, manteniéndose abierta en una de sus numerosas posiciones infinitas por el flujo de aceite que pasa a través de él. Mantener la presión máxima en el orificio principal es determinado por el ajuste del resorte. Sin embargo, con la válvula de descarga el orificio de presión principal es independiente de la fuerza del resorte porque la causa de presión de distancia opera al carrete Válvula check. Fig Válvula de descarga Una válvula check pude funcionar de dos maneras, de control direccional o de presión. Sin embargo, en su forma más sencilla, la válvula check no es más que una válvula direccional de un paso. Esta permite el flujo libre en una dirección y obstruye el paso en la otra dirección. Nótese que los componentes del símbolo gráfico para una válvula check indican dos posiciones de la válvula (abierta y cerrada). Las válvulas check en línea se llaman así porque están conectadas a una línea y el aceite fluye derecho a través de ellas. El cuerpo de la válvula tiene rosca para tubería o tubo conector para conectarla, y es maquinado en su interior para formar un asiento para le cabezal móvil o balín. Un resorte ligero mantiene el cabezal móvil asentado en su posición cerrada normal lo cual permite montar la válvula en cualquier posición. En la dirección de fluido libre, el resorte está movido y la válvula se abrirá a una caída de presión aproximada de 5 psi. Los resortes no son ajustables, aunque si hay varios tamaños para distintos requerimientos tales como el que crea la presión piloto o como cambiadores de potencial o como filtros de aceite cuando se Prensa hidráulica 32

43 ocasionan remolinos o se atasca por mucho flujo. En esta circunstancia no se usa como válvula check, más bien se usa como válvula de alivio o de secuencia. Aunque es posible manejar presiones a 3000 psi las válvulas check en línea no se recomiendan para las aplicaciones en las que la válvula está sujeta a velocidades altas de flujo de retorno. (a) Fig Válvula check. (b) 2.6 TANQUES Y ACONDICIONADORES DE FLUIDO. El espacio adecuado para el fluido es el depósito de aceite. El fluido se mantiene limpio al usar coladores, filtros y placas magnéticas al grado que se necesite. El diseño de un circuito tiene un efecto considerable en la temperatura del fluido. Sin embargo a veces requieren controles para la temperatura, particularmente, en donde la temperatura de funcionamiento es critica o el sistema no puede disipar todo el calor que se genera Depósitos. El diseñador de los sistemas hidráulicos industriales tiene una ventaja sobre sus compañeros de aeronáutica o equipo móvil. Esta ventaja es la facilidad de diseñar a su gusto el depósito con casi ningún problema en su colocación o su tamaño, el depósito es una pieza que puede ser diseñada para hacer varias funciones. Se utiliza como almacén para el fluido hasta que el sistema lo necesita; también debe de tener un lugar para separar el aire del fluido y debe permitir que se asienten los contaminantes. Además, un depósito bien diseñado ayudara a disipar cualquier calor que se genere en el sistema. Prensa hidráulica 33

44 2.6.2 Construcción del depósito. Un depósito industrial típico conforme a los estándares industriales, se muestra en la fig El tanque se hace de una placa de acero soldado con extensiones de los extremos de los platos deteniendo la unidad en el suelo. Todo el interior del tanque se pinta con un sellador para reducir el moho que se crea con la constante humedad. Este sellador debe ser compatible con el fluido que se va a usar. El depósito se diseña para darle mantenimiento fácil al fluido. El fondo del tanque es combado y tiene un tapón de drenaje en el punto mas bajo para poder vaciar completamente el tanque. Cubiertas que sean fácilmente removibles, como se muestra para facilitar la limpieza. También es necesario un tubo indicador para estar revisando. El llenador debe tener una malla muy fina de acero para evitar la contaminación cuando es llenado el recipiente Respirador. En la mayoría de los depósitos se usa un respirador en la cubierta, el cual debe tener una malla fina de acero. El filtro-respirador debe ser de tamaño suficiente para permitir controlar la entrada del aire que el flujo necesita para mantener la presión atmosférica, estando vació o lleno el tanque. En general, mientras más alto es el promedio de flujo, más grande el respiradero Placa deflectora. Una placa deflectora se extiende hacia los lados a través del centro del tanque, esta es usualmente como de 2/3 partes de la altura del nivel del aceite y se usa para separar la línea de la entrada de la bomba, de la línea de regreso, para que así no se el mismo aceite el que recircula continuamente, y el cual debe hacer una ruta a través del tanque. Así tenemos que, la placa deflectora evita la turbulencia en el mismo, permite a los materiales extraños asentarse en el fondo y le da la oportunidad al aceite de liberarse del aire y aumenta la facilidad de disipar el calor a través de las paredes del tanque Conexiones y ajustes de la línea. La mayoría de las líneas que tiene el depósito terminan bajo el nivel del aceite. Las conexiones de las líneas de la cubierta frecuentemente están empacadas (selladas) con bridas tipo junta removible. Este diseño evita que el polvo entre a través de las aberturas y facilita el limpiar las coladeras de las líneas de entrada al ser fácil desmontarlas. Prensa hidráulica 34

45 Tanto las líneas de entrada como de regreso, deben estar bien abajo del nivel del fluido, de otro modo el aceite se puede airear y hacer espuma. Sin embargo, las líneas de drenaje pueden terminar arriba del nivel del fluido si es necesario para evitar el aumento de presión en los pasos de drenaje o crear sifones. Las conexiones que estén arriba del aceite deben estar perfectamente bien selladas para evitar que entre al aire al sistema. Las conexiones abajo del nivel del aceite necesitan solo estar lo suficientemente apretadas para que no se safen. Las líneas que terminan cerca del fondo del tanque y no están equipadas con coladores deben ser cortadas en un ángulo de 45 grados. Esto evita que la abertura de la línea tenga una capa de fundación en el tanque y que reduzca el flujo. En la línea de regreso, el ángulo de abertura frecuentemente esta dirigido para que el flujo sea descargado contra las paredes del tanque y alejado de la entrada de la línea de la bomba. Fig Partes constitutivas de un tanque Tamaño del depósito Un tanque grande siempre es lo adecuado para enfriar el aceite y separa los contaminantes. Como mínimo, al tanque le deben de caber todo el fluido que el sistema requiere y mantener el nivel lo suficientemente alto para evitar el efecto de un remolino en la línea de entrada de la bomba. Si esto ocurre el aire entrara junto con el fluido. La expansión del fluido debido al calor que se genera por el funcionamiento del sistema, hace que cambie el nivel del aceite dentro del tanque. El área interna del tanque esta expuesta a la condensación de la humedad; esto junto con la cantidad de calor generado en el sistema son factores que hay que considerar: al equipo industrial se acostumbra proveerlo con un depósito que tenga dos o tres galones de líquido por cada galón por minuto (gpm) de desplazamiento de la bomba. Prensa hidráulica 35

46 Regla general para el tamaño: Tamaño del tanque galones = gpm de la bomba x 2 ó x 3. En los sistemas móviles y de aeroespacio, el beneficio de un depósito grande puede ser que se tenga que sacrificar por las limitaciones de espacio. 2.7 FILTROS. Fig Hay filtros para la línea de entrada. Normalmente se montan fuera del depósito cerca de la entrada de la bomba. Estos también deben ser relativamente toscos. Un filtro fino crea mas caída de presión de la que se puede tolerar en una línea de entrada. Los filtros de la línea de retorno también pueden atrapar partículas muy finas antes de que el fluido regrese al tanque. Estos filtros son útiles en los sistemas que no tienen un deposito grande que permita a los contaminantes que se asienten. Un filtro en la línea de retorno es lo mejor en un sistema con una bomba de alto rendimiento que tenga tolerancias muy estrechas la cual usualmente no es suficiente protegida por un filtro de la línea de entrada. También algunos filtros han sido diseñados para ser instalados en la línea de presión y peden atrapar partículas mucho más pequeñas que los de la línea de entrada. Estos filtros pueden ser usados en donde los componentes del sistema son menos tolerantes al polvo que la bomba, tales como válvulas, este filtro atrapara la contaminación fina cuando el fluido deje la bomba. El filtro es de flujo-completo queremos decir que todo el fluido que pasa por la entrada, pasa a través del elemento filtrador. Sin embargo, en la mayoría de los filtros de flujo-completo hay una válvula de desvió ajustada para abrirse a cierta caída de presión y desvía el fluido del filtro. Esto evita que el depósito restrinja mucho flujo. Prensa hidráulica 36

47 Fig Partes constitutivas de un filtro. 2.8 TUBERÍA. Tubería es el término general que abarca las varias clases de líneas conductoras que llevan el fluido hidráulico entre los componentes más los ajustes y conectores usados entre los conductores. Los sistemas hidráulicos de hoy usan principalmente tres tipos de líneas conductoras: Tubería de acero Tubing de acero Manguera flexible Por el momento la tubería de acero es menos costosa de cualquiera de los tres mientras que el tubing y mangueras son más convenientes para hacer conexiones y para hacer efectiva la instalación. En el futuro puede que haya líneas de plástico la cual gradualmente se esta empezando a usar Tubería de acero. Tamaños de tubería. Los tamaños de la tubería y conexiones son clasificados por tamaño nominal y espesor de la pared. Originalmente un tamaño específico de tubería tenia solo un espesor de la pared y el tamaño dado era el diámetro real interior. Más adelante la tubería se fabrico con varios gruesos de paredes: estándar, extra pesado y doble extra pesados. Sin embargo el diámetro exterior no cambió. Para aumentar el espesor de la pared, el diámetro interior se cambió. Por eso solo el tamaño nominal de la tubería indica solamente el tamaño de la rosca para la conexión. Prensa hidráulica 37

48 Cédula de la tubería de acero. Normalmente, el grosor de la pared se expresa como un numero de la cédula. Los números de la cédula son especificados por el instituto nacional americano de estándares (ANSI). De 10 a 160. los números abarcan 10 juegos de gruesos de pared. Para comparar la cédula 40 corresponde aproximadamente a la estándar. Cédula 80 es extra pesado esencialmente. La cédula 160 son todas las tuberías con las paredes más gruesas de este sistema. Las anteriores clasificaciones: extra pesado y doble extra pesado son ligeramente mas gruesas que la cédula Tubería tipo tubing. Esta tubería de acero sin costura ofrece mayores ventajas para la plomería hidráulica. La tubería se puede doblar en cualquier forma, es mas fácil de manejar se puede volver a usar sin problema de sello. Normalmente se puede reducir el número de uniones. En los sistemas de bajo volumen, la tubería puede controlar mejor presiones más altas y fluir con mayor fluidez y menos peso, sin embargo es mas costoso lo mismo que las conexiones que este lleva. Tamaños de la tubería tipo tubing. Las especificaciones de los tamaños de las tuberías se refieren al diámetro exterior. Hay tubos de 1/16 pulgadas y aumentan 1/8 de pulgada hasta una pulgada O.D de diámetro exterior; y en aumentos de ¼ de pulgada a mas de una pulgada. Hay varios gruesos en la pared del tubo. El diámetro interior del tubo, como se dijo antes, es igual al diámetro exterior menos dos veces el grosor de la pared. Conexiones de tubería tipo tubing. La tubería nunca se sella con roscas, pero con varias clases de conexiones. Algunos de estos sellan al contacto de metal con metal. Estos son conocidos como conexiones de compresión y pueden ser de tipo acampanado o sin acampanar. Otros usan sellos O ring o comparable. Además de las conexiones roscadas o de brida también hay ajustes soldados en los tubos muy largos. 1. Conexiones acampanadas. El ajuste acampanado de 37 grades es el ajuste más común en la tubería que se puede acampanar. Las conexiones mostradas en la figura sella al comprimir en contra del extremo del acampanado cuando se va apretando el nudo. Una manga o extensión del nudo ayuda a que el tubo soporte y suavice las vibraciones. La conexión acampanada de 35 grades es el que se usa para presiones muy altas. También se hace en diseños invertidos con roscas machos en el nudo de compresión. 2. Conexiones de compresión de manga u o rings. Para la tubería que no se pede acampanar para evitar simplemente el acampanamiento, hay varias mangas o conexiones de compresión de tapa de contacto y las conexiones de compresión Prensa hidráulica 38

49 de o ring. Las conexiones de o ring permiten muchas variaciones en lo largo y cuadrado y corte del tubo. 3. Conector o ring de cuerda recta. Cuando los componentes hidráulicos están equipados con orificios de rosca. Estos son ideales para el uso de alta presión y que el sello se aprieta mas al aumentar la presión Manguera flexible. La manguera flexible es la que se usa cuando las líneas hidráulicas están sujetas a movimiento. Por ejemplo las líneas del motor de la cabeza del taladro. La manguera es fabricada en capas de hule sintético y tensado de alambre. Los trenzados de alambre permiten mayores presiones. La capa interior de la manguera debe ser compatible al aceite que se use. La capa exterior normalmente es de hule para proteger la capa de trenzas o puede tener múltiples capas, esto depende dela presión que se vaya a usar. Cuando haya varias capas de alambre estas se pueden alternar con capas de hule, o se pueden colocar todas, una encima de la otra. 1. Conexiones para las mangueras. Las conexiones para las mangueras, esencialmente son las mismas que para la tubería. La mayoría de los extremos de las mangueras tienen acoplamientos, aunque hay conectores que se atornillan o de mangueras con conexiones tipo unión las cuales tienen nudos de libre rotación. La unión se hace usualmente con la contra del conector pero puede hacerse en el acople de la manguera. Una manguera corta puede atornillarse a un conector rígido antes de que otro extremo sea conectado. Una manguera nunca debe instalarse doblada. 2. Considerando la presión y el flujo. Los estándares de la industria recomiendan como un factor de seguridad de cuando menos 4 a 1 y cuando mucho de 8 a 1 en la capacidad de presión. Si la capacidad de presión va a ser de 0 a 1000 psi deberá haber un factor de seguridad de 8 a 1. De 1000 psi a 2500 psi, el factor debe ser de 6 a 1 y en presiones mayores de 2500 psi el factor de seguridad recomendado deberá de ser de 4 a Consideraciones sobre el material Si el costo no es muy alto, el tubing es preferible a la tubería por su mejor sello y la conveniencia de su reuso y su rápido servicio. La manguera flexible debe ser limitada solo a uso de aplicaciones en donde habrá movimiento. El más conveniente en líneas cortas y tiene resistencia al golpe. Las conexiones hidráulicas deben ser de acero excepto las entradas, retornos y líneas de drenaje en donde la hembra y el macho de fierro no se deben usar porque el zinc puede tener reacción con algunos de los aditivos del aceite. Tampoco se debe usar tubería de cobre ya que la vibración de los sistemas Prensa hidráulica 39

50 hidráulicos puede desgastar y romper los extremos. Más aun, el cobre disminuye la vida del aceite Velocidad en la tubería. La velocidad a la que el fluido hidráulico fluye a través de las líneas es de una consideración importante en el diseño por el efecto de la velocidad en la fricción. Generalmente, los porcentajes de velocidad recomendados son: Línea de entrada de la bomba pies/s Línea de trabajo pies/s En esta consideración se debe tomar en cuenta que: 1. La velocidad del fluido varía inversamente. 2. Normalmente, la fricción del fluido que fluye a través de la línea es proporcional a la velocidad. Sin embargo si el flujo se vuelve turbulento la fricción varía con el cuadrado de la velocidad. Duplicando el diámetro interior de una línea cuadriplica el área de sección transversal aunque la velocidad es solamente una cuarta de la velocidad en la línea larga. Inversamente, angostando el diámetro disminuye el área a ¼ y cuadriplica la velocidad del aceite. La fricción crea turbulencia en el fluido del aceite y naturalmente se resiste al fluido, esto nos da como resultado una caída de presión, a través de la línea. Una velocidad muy baja se recomienda para la línea de la entrada de la bomba porque ahí se puede tolerar muy poca caída de presión Determinando el tamaño de tubería. En cualquier tubería de tamaño normal mientras más grande sea el numero de la cedula mas gruesas las paredes y más fuerza para la presión de estallar. Esto disminuye las áreas interiores de líneas cruzadas y aumenta la velocidad del fluido. Aunque es necesario ver que el conducir tenga el diámetro interior requerido para controlar el fluido mismo que el suficiente espesor de pared para la capacidad de presión. El nomograma del APÉNDICE B se puede usar para seleccionar el diámetro interior del conductor adecuado si se conoce el porcentaje de flujo o determinar exactamente cual será la velocidad si se sabe el tamaño de la tubería y el porcentaje del flujo. Normalmente los fabricantes de tubería dan los datos de capacidad de presión y el tamaño de sus conductores. Prensa hidráulica 40

51 2.8.7 Valores de presión y flujo para tubería hidráulica. La presión de operación del sistema es otro factor importante para determinar el tipo, y más importante, el tamaño de tubería que debe utilizarse. En general las tuberías de alta presión requieren materiales fuertes como el acero o el acero inoxidable. Tuberías más blandas de paredes gruesas como el cobre pueden usarse si existe compatibilidad química con el medio. Sin embargo a mayor fuerza del acero o acero inoxidable permite el uso de tubos más delgados sin reducción de la calidad final del sistema. De todos modos el conjunto de conectores de tubos nunca debe ser utilizado con presiones mayores que las presiones máximas de trabajo recomendadas. Los valores de presión para tuberías de acero al carbón (tubing) grado hidráulico tiene una resistencia a la tensión de 55, 000 psi (el tipo más frecuentemente usado para sistemas de tubería hidráulica). Los valores de presión son mostrados en el APÉNDICE C para factores de seguridad desde 2 hasta 6. Un factor de 4 es recomendado para tuberías de servicio general. En sistemas de bajo impacto se usa a veces un factor bajo. Los valores de galones por minuto (GPM) son mostrados para velocidades de flujo desde 10 hasta 30 pies/s. Por norma general lo conveniente es usar los siguientes valores de velocidades dependiendo de la presión a la que se encuentre el sistema: VELOCIDAD PRESIÓN (PIES/S) (PSI) < 3500 Tabla 2.2 Velocidades recomendadas para diversos rangos de presión El APÉNDICE C muestra una lista de presiones máximas de trabajo sugeridas de acuerdo al material y con varios tamaños de tubos. Los diámetros de tubos y el grosor de paredes aceptados son aquellos para los cuales se da un rango en la lista. Las combinaciones que no tengan dado un rango de presión no son recomendadas para uso con conectores de instrumentos. Prensa hidráulica 41

52 2.9 FLUIDOS HIDRÁULICOS. La selección que se haga y el cuidado que se tenga del fluido hidráulico de una máquina, ejercerán un efecto importante sobre el rendimiento de esta, así como por lo que respecta a la duración de los elementos hidráulicos Características de los fluidos. a) Viscosidad. La viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido que fluye, o bien, la medida inversa de su fluidez. Si un fluido fluye con facilidad, su viscosidad es baja, se puede decir que el fluido es delgado o que tiene poco cuerpo. Un líquido que fluye con dificultad posee una alta viscosidad, se dice que es grueso o que tiene mucho cuerpo. Para cualquier máquina la viscosidad que el fluido deba realmente tener ha de ser un compromiso. La alta viscosidad es deseable para mantener un sellamiento entre las superficies que encajan entre sí. Sin embargo, si la viscosidad es demasiado alta, aumenta la fricción, lo cual da como resultado: Alta resistencia al flujo Aumento en el consumo de potencia, debido a las pérdidas por fricción. Alta temperatura originada por la fricción. Aumento en la caída de presión, debido a la resistencia. La posibilidad de una operación perezosa o definitivamente lenta. Dificultad para separar el aire del aceite en el depósito. En caso de que la viscosidad fuera demasiado baja traería como consecuencia lo siguiente: Aumentan las fugas internas. Puede haber desgaste excesivo he incluso atascamiento bajo fuertes cargas, debido al rompimiento de la película de aceite que existe entre las piezas móviles. Puede disminuir la eficiencia de la bomba, ocasionando lentitud en la operación del actuador. Al existir pérdidas por fugas aumenta la temperatura. Los límites de componentes críticos o un adecuado funcionamiento de tipos específicos de unidades. Vickers recomienda asegurar que un rango de máximo y mínimo de viscosidad el arranque y durante la operación sea mantenida. Una muy alta viscosidad a la temperatura de arranque puede causar ruido y capitación dañina a la bomba. En la operación continua con una viscosidad alta moderada tendera a atrapar aire en suspensión en el aceite. Esto puede causar ruido y un Prensa hidráulica 42

53 pronto fracaso de la bomba, motor y erosión en las válvulas. Una baja viscosidad tiene como resultado una baja eficiencia del sistema y afectara la lubricación dinámica. b) Temperatura. Para obtener una vida de servicio optima de los dos aceites y del sistema hidráulico, se recomienda operar entre los 49 C (120 F) y los 54 C (130 F), pero normalmente es a los 66 C (150 F) la temperatura máxima que se recomienda en el aceite. c) Punto de fluidez. El punto de fluidez es la temperatura más baja a la que puede fluir un líquido. Esta es una especificación muy importante en los casos en el que el sistema hidráulico va a quedar expuesta a temperaturas sumamente bajas. Como regla general el punto de fluidez debe estar 20 F debajo de la temperatura más baja que se espera encontrar. d) Resistencia a la oxidación. La oxidación o unión química con el oxigeno, reduce gravemente la duración en servicio de un fluido. Los aceites derivados del petróleo son particularmente susceptibles a la oxidación, ya que el oxigeno se combina fácilmente tanto con el carbono como con el hidrógeno que son los elementos de que está constituido el aceite. La mayor parte de los productos de la oxidación son solubles en el aceite, ocurriendo nuevas reacciones de estos productos que originan la formación de gomosidades, sedimentos y barnices. Los productos de la primera fase que permanecen en el aceite son de naturaleza ácida y pueden causar corrosión en todo el sistema, además de aumentar la viscosidad del aceite. Las gomosidades, sedimentos y barnices insolubles obstruyen orificios, aumentan el desgaste y hacen que se atasquen las válvulas. e) Catalizadores. En un sistema hidráulico existe siempre cierto número de catalizadores de la oxidación, es decir, agentes que la favorecen. El calor, la presión, los contaminantes, el agua, las superficies metálicas y la agitación son todos ellos factores que aceleran la oxidación una vez que esta ha comenzado. La temperatura es en particular importante. Las pruebas de laboratorio han demostrado que por debajo de los 15}35 F el aceite se oxida muy lentamente. Pero la rapidez de oxidación (así como la de cualquier otra reacción química) aproximadamente se dobla por cada 18 F de aumento en la temperatura. Las compañías refinadoras incorporan aditivos a los aceites hidráulicos a fin de que estos se hagan resistentes a la oxidación, ya que muchos sistemas operan a temperaturas bastante más altas. Estos aditivos o bien: 1. Detienen la oxidación inmediata después de que comienza, evitando que continúe (es el tipo que rompe la cadena) o bien. 2. Reducen el efecto de los catalizadores de la oxidación (son deltipo que desactiva a los metales). Prensa hidráulica 43

54 f) Antiemulsibilidad. En la mayoría de los sistemas se puede tolerar pequeñas cantidades de agua. De hecho, ciertos compuestos antioxidantes favorecen cierto grado de emulsificación, es decir, de mezcla con el agua que pueda introducirse al sistema. Con ello se evita que el agua se asiente y penetre la película de antioxidante. Sin embargo, sí existe mucho agua en el aceite, se fomentara la acumulación de contaminantes que puedan originar que las válvulas se peguen y que se acelere el desgaste. Mediante un refinado adecuado se puede lograr que el aceite hidráulico cuente con un alto grado de antiemulsibilidad, es decir, de capacidad para mantener el agua separada. g) Antidesgaste. Los fluidos hidráulicos no sólo actúan como medio de transmisión de potencia, sino que también lubrican las piezas del sistema. Las bombas hidráulicas actuales están sujetas a altas presiones y altas velocidades. Esto puede crear condiciones de lubricación a película delgada y causar daños mecánicos eventuales a menos que el fluido contenga aditivos protectores especiales. Se pueden encontrar tres tipos de bombas en los sistemas hidráulicos: bombas a engranajes, a pistones (axiales o radiales) y de paletas. Las bombas de paletas son las más comunes y requieren la mayor protección antidesgaste, debido a las altas presiones de contacto desarrolladas en la punta de la paleta. Las bombas de engranajes y pistones usualmente no requieren aceites antidesgaste; sin embargo, debe consultarse al fabricante por requerimientos específicos. Las propiedades antidesgaste de un fluido hidráulico se ensayan típicamente mediante la operación de una bomba de paletas bajo condiciones de sobrecarga. Los resultados se miden en términos de horas a la falla o como la cantidad de desgaste (pérdida de peso de las paletas y anillos) luego de un número especificado de horas de operación. La experiencia muestra que un buen fluido antidesgaste puede reducir el desgaste un 95% o más comparado con aceites convencionales inhibidos contra la herrumbre y la oxidación. Fig Prensa hidráulica 44

55 Fig Propósito del fluido. El fluido hidráulico tiene cuatro finalidades importantes: transmitir potencia, lubricar las piezas móviles, sellar las tolerancias entre una pieza y otra y enfriar o disipar calor. a) Transmisión de potencia. Como medio de transmisión de potencia, debe fluir con facilidad a través de las líneas y orificios de los elementos. La excesiva resistencia al flujo crea perdidas de potencia considerables. El fluido debe ser tan incompresible como sea posible, a fin de que cuando se arranque una bomba o se cambie de posición una válvula la acción sea instantánea. b) Lubricación. En la mayoría de los elementos hidráulicos, la lubricación interna la proporciona el fluido. Los elementos de la bomba y otras piezas sujetas a desgaste deslizan entre si con una película de aceite de por medio. A fin de que los elementos tengan una larga duración el aceite debe de contener los aditivos necesarios para garantizar buenas características contra el desgaste. Vickers recomienda la nueva generación de aceites hidráulicos industriales que contienen las cantidades adecuadas de aditivos contra el desgaste. Para las aplicaciones comunes en bombas y motores, así como la ventaja de una larga duración en servicio. Además proporcionan una buena antiemulsividad y protección contra la oxidación. Comúnmente se les conoce como aceites hidráulicos del tipo antidesgaste. c) Sellamiento. En muchos casos, el fluido es el único sello contra la presión en el interior de un componente hidráulico. Son el estrecho ajuste mecánico y la viscosidad del aceite los factores que determinan el porcentaje de fuga que existiría. d) Enfriamiento. La circulación del aceite a graves de las líneas y alrededor de las paredes del depósito, hace que seda el calor que se genera en el sistema. Prensa hidráulica 45

56 2.9.3 Requisitos de calidad. Además de estas funciones primarias, al fluido hidráulico se le pueden exigir un gran número de otros requisitos de calidad. A continuación se mencionaran algunos de ellos: Evitar la oxidación. Evitar la formación de sedimentos, gomosidades y barnices. Inhibir la espuma Mantener su propia estabilidad y por ende, reducir el costo de cambio de aceite. Mantener un cuerpo relativamente estable en todo un amplio porcentaje de temperaturas. Evitar la corrosión y la picadura. Separa el agua. Compatibilidad con sellos y empaques. Pero las necesidades específicas de los sistemas hidráulicos difieren. Algunos requieren un fluido con mayor estabilidad térmica y a la oxidación, algunos necesitan mayor protección antidesgaste, algunos requieren estabilidad adicional en el lubricante en ambientes de temperaturas extremas, y algunos necesitan la seguridad de fluidos resistentes al fuego. Estos requisitos de calidad son a menudo el resultado de composiciones especiales y pueden no estar presentes en todos los fluidos. Prensa hidráulica 46

57 CAPÍTULO III (CÁLCULO Y SELECCIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO) 3.1 CÁLCULO DE LA FUERZA NECESARIA PARA EL PUNZONADO. Para calcular la capacidad que tendrá el sistema hidráulico de prensa es necesario considerar el tipo de material que va a ser punzonado, el perímetro de la pieza obtenida así como el espesor de la chapa utilizada. Estos datos son necesarios para poder hacer uso de la ec. 1 la cual nos ayudará a obtener la fuerza mínima requerida para realizar la operación. La empresa TROCALEX S.A de C.V. nos ha establecido los requerimientos a cerca de los datos mencionados en el párrafo anterior, por lo tanto en la tabla 3.1 se muestran los materiales y las especificaciones máximas de las piezas que comúnmente se manufacturan en esta empresa. MATERIAL UTILIZADO 1 Acero laminado con 0.1 % de C. Tabla 3.1 Materiales y requerimientos utilizados Con estos datos el siguiente paso es calcular la fuerza requerida para realizar la operación de punzonado para cada material, para esto hacemos uso de la ec. 1 y la ec. 3 para realizar este cálculo. Para el caso de la pieza de acero laminado con 0.1% de C tenemos: Q = Q = Considerando el rozamiento: p s σ T ( 85mm)( π )( 3mm)( 245 N 2 ) Q = N DIÁMETRO DE LA PIEZA (MM) Q' = 1.2Q ( N) Q' = Q' = N mm ESPESOR DE LA CHAPA (MM) 85 3 Aluminio Latón Las propiedades del material utilizado en esta operación fue proporcionado en el APÉNDICE A por parte del departamento de Ingeniería de Diseño de la empresa TROCALEX S.A. de C.V. Prensa hidráulica 47

58 Sabiendo que: 1 kg f = 9.81 N 1 N = lb f Haciendo la conversión a unidades en el sistema internacional y en el sistema inglés: 1kg f Q' = N kg f 24Ton. 9.81N = = lb f Q' = N = lb f 1 N Para el caso de la pieza de aluminio tenemos: Q = Q = Considerando el rozamiento: p s σ T ( 100mm)( π )( 3mm)( N 2 ) Q = N Q' = 1.2Q ( N) Q' = Q' = N Haciendo la conversión a unidades en el sistema internacional y en el sistema inglés: mm 1kg f Q' = N kg f 18.08Ton. 9.81N = = lb f Q' = N = lb f 1 N Para el caso de la pieza de latón tenemos: Q = Q = p s σ T ( 90mm)( π )( 3mm)( N 2 ) Q = N mm Prensa hidráulica 48

59 Considerando el rozamiento: Q' = 1.2Q ( N ) Q' = Q' = N Haciendo la conversión a unidades en el sistema internacional y en el sistema inglés: 1kg f Q' = N kg f 23.9Ton. 9.81N = = lb f Q' = N = lb f 1N La siguiente tabla sintetiza los cálculos realizados: MATERIAL UTILIZADO DIÁMETRO DE LA PIEZA (MM) ESPESOR DE LA CHAPA (MM) FUERZA MÍNIMA REQUERIDA (LB F ) FUERZA MÍNIMA REQUERIDA (TON) Acero laminado con 0.1 % de C Aluminio Latón Tabla 3.2 Habiendo realizado estos cálculos en la siguiente sección se mostrará el procedimiento para la selección del cilindro que nos proporcione esta fuerza requerida. Prensa hidráulica 49

60 3.2 SELECCIÓN DEL CILINDRO. Como podemos observar en la sección anterior en la tabla 7.2 la fuerza mínima requerida para la pieza de acero laminado de lb f = 24 Ton, por lo tanto para esta fuerza se basará la selección del cilindro ya que es la que resultó mayor a todas las fuerzas calculadas. Por consiguiente consultando la tabla D.1 del apéndice D que muestra la fuerza máxima proporcionada por los cilindros disponibles en el mercado trabajando a una presión de trabajo determinada, buscamos una fuerza que cumpla con la que nosotros requerimos. La fuerza que mejor se adapta a la que buscamos es la fuerza de lb f ubicada en la columna para una presión de trabajo de 2000 lb/pulg 2 (psi). Con la fórmula para calcular la presión: F P = A = A F P ec. 7 F P = A = A F P Obtenemos el área del pistón que se necesita para aplicar una fuerza de lb f ya que es la fuerza mínima requerida obtenida en los cálculos y teniendo por tablas una presión de trabajo de 2000 lb/pulg 2 (psi) tenemos lo siguiente: lb A = = pu lg 2000lb 2 pu lg 2 El diámetro del pistón lo calculamos de la forma siguiente: π d A = ( 4)( pu lg ) 4A d = = π π d = 5.805pu lg 6 pu lg Volviendo a la tabla D.1 del apéndice D buscamos un cilindro con área de pistón de pulg, pero ya que no existe alguno con el diámetro calculado por esa razón se busca un aproximado superior y por consiguiente el cilindro seleccionado es uno con un diámetro de pistón de 6 pulg., y que trabaje a una presión de 2000 psi. La tabla 3.3 muestra las características del cilindro seleccionado. Todos los datos asentados se obtuvieron a partir de las hojas técnicas del apéndice D. Prensa hidráulica 50

61 CARACTERÍSTICA ESPECIFICACIÓN CARACTERÍSTICA ESPECIFICACIÓN Diámetro Nominal del pulg. Tipo de Vástago Código 5 Cilindro Carrera 16 pulg. Diámetro del Vástago pulg. Área de Trabajo pulg 2 Tipo de Puerto y Código 3 Tamaño Fuerza Máxima de Empuje lb Localización de Puertos Orientación: 3 Cabeza: 3 Tapa: 3 Fuerza Máxima de Jalón lb Sistema de Sellado Código N Montaje TZ08 Tabla 3.3 Características del cilindro seleccionado a partir de hojas técnicas proporcionadas por el proveedor. Figura 3.1Dimensiones del cilindro hidráulico seleccionado. Prensa hidráulica 51

62 3.3 SELECCIÓN DE LA BOMBA. En base a la comparación realizada en la siguiente tabla de los diversos tipos de bombas que transmiten potencia hidráulica se realizó la selección de la bomba que llevará a cabo la función de suministrar el fluido en la prensa, tomando en cuenta la eficiencia que nos proporciona la bomba de paletas BOMBA Bomba de engrane Baja Presión AMPLITUD DE PRESIÓN (LB/PULG 2 ) VOLUMEN (GAL/MIN) AMPLITUD DE VELOCIDAD (RPM) EFICIENCIA VOLUMÉTRICA (%) EFICIENCIA TOTAL (%) Bomba engrane lb/pulg 2 Bomba engrane lb/pulg 2 Bomba Paleta equilib lb/pulg 2 Bomba Pistón Placa > 85 empuje angular >80 Diseño Dynex > Tabla 3.4 Comparación de diversos tipos de bombas Para este proyecto se va a trabajar con las siguientes velocidades, ya que son las recomendadas para realizar la operación de punzonado: Donde: Va= velocidad de avance = 240 pulg. / min. V W = velocidad de trabajo = 60 pulg. / min. Prensa hidráulica 52

63 3.3.1 Cálculo de caudales. Calculo del caudal de la carrera de avance: A partir de la ec. 7 tenemos: Q Q Q A A A ( A )( V ) P A = 231GPM = ( )( 240) 231GPM = GPM Calculo del caudal de la carrera de trabajo: De igual forma con la ec. 7 tenemos: ( A )( V ) Q Q Q W W W P W = 231GPM = ( )( 60) 231GPM = GPM Como podemos observar el sistema necesita un suministro de dos diferentes caudales por lo que es necesario seleccionar una bomba de paletas de doble cartucho para la cual esta bomba cuenta con los siguientes caudales: Q = caudal del cartucho del lado de la flecha (alto caudal / baja presión) [GPM] q = caudal del cartucho del lado de la cubierta (bajo caudal / alta presión) [GPM] Para realizar el cálculo de estos caudales se utiliza la siguiente relación: Q A = Q + q ec. 13 q = QW = 8GPM Donde: Q A = Caudal de avance. Q w = Caudal de trabajo. Tenemos que para el cartucho del lado de la flecha despejando de la ec. 13 el caudal es: Q = Q q A Q = 30 8 Q = 22 GPM Prensa hidráulica 53

64 A partir de estos caudales calculados nos basamos en las hojas técnicas para las bombas de doble cartucho mostradas en el apéndice E, para seleccionar la bomba que satisfaga mejor las necesidades de trabajo. Bomba Tipo de fluido CARACTERISTICA Velocidad de operación Caudal del cartucho lado de la flecha (Q) ESPECIFICACIÓN De doble cartucho Modelo 2520V Aceite hidráulico antidesgaste (Mobil DTE2025) 1200 RPM 21 GPM Caudal del cartucho lado de la cubierta (q) 8 GPM Tipo de árbol Código 1: Árbol con chavetero Tabla 3.5 Características de la bomba seleccionada. Fig. 3.2 Bomba de doble cartucho 2520V Fig. 3.3 dimensiones de la bomba de paletas seleccionada. Prensa hidráulica 54

65 3.4 SELECCIÓN DEL MOTOR. La siguiente tabla muestra las características de las carreras de avance, trabajo y retorno: AVANCE TRABAJO RETORNO LONGITUD (pulg.) 15 7/8 1/8 16 PRESION (psi) CAUDAL (GPM) Carrera de avance Tabla 3.6 Fig. 3.4 Carrera de avance. Para el caso de la carrera de avance usamos la ec. 9 para calcular la potencia requerida para realizar este trabajo. P = P = P = 10.5 H. P ( Q)( p) ( )( 500) Con la ec. 7 calculamos la velocidad de avance: 231 VA = Q A Ap x VA = x60 V pu lg A = 4.08 s Prensa hidráulica 55

66 Por medio de la ec.10 realizamos el siguiente cálculo: t t t L = V = = A A s Carrera de trabajo Fig. 3.5 Carrera de trabajo. Para el caso de la carrera de trabajo usamos la ec. 9 para calcular la potencia requerida para realizar este trabajo. P = P = P = 11.2 H. P ( Q)( p) ( )( 2000) Con la ec. 7 calculamos la velocidad de trabajo: V V V T T T 231 = Q T Ap x = x60 = 1.08 pu lg s Prensa hidráulica 56

67 Por medio de la ec.10 realizamos el siguiente cálculo: t t t T T T L = V A A = = s Carrera de retorno Fig. 3.6 Carrera de retorno. Para el caso de la carrera de retorno usamos la ec. 10 para calcular la potencia requerida para realizar este trabajo: P = P = P = 10.5 H. P ( Q)( p) ( )( 500) Calculando el área efectiva de presión en la carrera de retorno: A A A presión presión presión = A piston A vastago = = pu lg 2 Prensa hidráulica 57

68 Con la ec. 7 siguiente calculamos la velocidad de retorno: 231 VR = Q A Ap x VR = x60 V pu lg R = s Por medio de la ec.10 realizamos el siguiente cálculo: t R L = V 16 tr = tr = s. Al momento de que el vástago regresa a su posición, la válvula direccional se encuentra en su posición cerrada y realiza la función de retornar el fluido al tanque. Considerando que en este instante se lleva a cabo la manipulación de material para el suministro de este a la prensa y así siga con su trabajo, se toma un tiempo de manipulación de material de 10 s y suponiendo que en este lapso de tiempo la potencia que consume el motor es igual a la potencia de avance, tenemos entonces la siguiente tabla donde se muestran la potencia que consume el motor en cada una de sus fases, así como el tiempo; calculado anteriormente. ETAPA R R POTENCIA P (HP) TIEMPO T (S) P 2 T Avance Trabajo Retorno Manipulación de material Tabla. 3.7 Potencia y tiempo consumidos en cada fase del cilindro. Teniendo estos datos calculamos la potencia que debe tener el motor con la siguiente relación: 2 P t P motor ec.13 t = 2 P t = = t = = Prensa hidráulica 58

69 Pmotor = Pmotor = H. P Tenemos que nuestro motor debe tener una potencia de H.P, sin embargo en el mercado no existe esta potencia por lo que tomaremos la potencia inmediata superior para motores disponibles comercialmente, que por tablas encontramos que debe ser un motor de 15 H.P. En el apéndice F muestra las tablas de donde se basó la selección del motor contando con las siguientes características: 1 CARACTERISTICA ESPECIFICACIÓN Mca. Siemens Fases 3 Potencia 15 H.P Tensión nominal 220/440 V Velocidad 1200 RPM Frecuencia 60 Hz. Tipo de armazón NEMA 284T Tabla. 3.8 Características del motor seleccionado. Prensa hidráulica 59

70 3.5 SELECCIÓN DE VÁLVULAS. De acuerdo a las hojas técnicas proporcionadas por parte del proveedor se realizó la selección de cada una de las válvulas que intervienen en el sistema. Las características de cada válvula fueron elegidas de acuerdo a los requerimientos por parte del equipo hidráulico. Válvula de Contrabalance. Las hojas técnicas del apéndice G muestran los datos sobre los que se basó la selección de ésta válvula. CARACTERISTICA Tipo de Válvula Código Presión Máxima de operación Diámetro de tubería Rango de la Presión de Ajuste ESPECIFICACIÓN De Contrabalance con Check incluida RCS-06-F4-3* 3000 PSI 3 / 4 pulg PSI Tabla. 3.9 Características de la válvula de contrabalance Válvula Direccional. Las hojas técnicas del apéndice H muestran los datos sobre los que se basó la selección de ésta válvula. CARACTERISTICA Tipo de Válvula Capacidad Presión del Sistema Φ Tubería de la Bomba Φ Tubería al Tanque Φ Tubería al Puerto A Φ Tubería al Puerto B ESPECIFICACIÓN Tandem P to T Closed Crossover 30 GPM 2000 PSI ¾ plg ¾ plg ¾ plg ¾ plg Tabla Características de la válvula direccional. Prensa hidráulica 60

71 Válvula Check. Las hojas técnicas del apéndice I muestran los datos sobre los que se basó la selección de ésta válvula. CARACTERISTICA Código Presión Máxima de operación Capacidad Presión (Cracking Pressure) Diámetro de tubería Peso ESPECIFICACIÓN D*8P * 3000 PSI 50 GPM 30 PSI 1 1 / 4 inch 6.0 lb Válvula de Descarga. Tabla Características de la válvula check. Las hojas técnicas del apéndice J muestran los datos sobre los que se basó la selección de ésta válvula. CARACTERISTICA Tipo de Válvula Código Presión Máxima de operación Capacidad Tipo de Drenado Diámetro de tubería Rango de la Presión de Ajuste ESPECIFICACIÓN Válvula de Control de Presión URT2-10B** 3000 PSI 50 GPM Interno 1 1 / 4 pulg a 3000 PSI Válvula de seguridad. Tabla Características de la válvula de descarga Las hojas técnicas del apéndice K muestran los siguientes datos: CARACTERISTICA Tipo de Válvula Tipo de conexión Diámetro de tubería Rango de presión de trabajo ESPECIFICACIÓN De alivio NPTF 3/4 pulg psi Tabla Características de la válvula de contrabalance. Prensa hidráulica 61

72 3.6 SELECCIÓN DEL TANQUE Y DEL FILTRO. Nosotros nos basamos en tablas de la compañía Vickers para seleccionar nuestro tanque y nuestros filtros tanto el de succión como el de retorno. El tanque es el modelo T-100 debido a que para el tamaño del tanque es el ideal debido a que por la regla nosotros tenemos 30gpm multiplicado por 3 nos dan los 90gpm de aceite que debemos tener en nuestro tanque para que la bomba trabaje con una buena eficiencia. Fig. 3.7 Tanque. A partir de los datos del apéndice M obtenemos las características que cumple nuestro tanque. CARACTERISTICA ESPECIFICACIÓN Modelo T-100 Capacidad 100 galones Tabla Características del tanque. Los filtros fueron seleccionados para evitar la menor cantidad de contaminantes en el sistema y no lo dañen las que seleccionamos en succión la OFMT020-(3SV)- G8A10-H y al retorno la OFRS-60. El apéndice L muestra las características de los filtros tanto como el filtro de succión como el de descarga: CARACTERISTICA Filtro de succión Rango de flujo ESPECIFICACIÓN OFMT020-(3SV)-G8A10-H 13.2 GPM Rango de temperatura -25 a 110 C Material Cabeza: Aluminio Cubierta: Nylon Tazón: Nylon Peso en seco 0.5 kg (1.10 lb) Tabla Características del filtro de succión. Prensa hidráulica 62

73 CARACTERISTICA ESPECIFICACIÓN Filtro de retorno OFRS60*P1R05P Rango de flujo 30 GPM Rango de temperatura 40 a 107 C Material Cabeza: Aluminio Canister Peso en seco 4.4 kg (5.0 lb) Tabla Características del filtro de succión. 3.7 SELECCIÓN DE LA TUBERÍA PARA EL SISTEMA HIDRÁULICO. Nuestro sistema se compondrá de dos diferentes tipos de tubería: 1. Tubería tipo Tubing. La cual comprenderá y transportará el fluido desde el depósito hasta la válvula direccional. Esta selección de hizo en base a que tomando en consideración las ventajas que da la tubería tipo tubing en cuanto a su buen desempeño en altas presiones y por otra parte considerando el movimiento del sistema, podemos decir que en esta zona no existe movimiento alguno de los componentes por lo que se proseguirá a la selección de ésta tubería en esta sección. 2. Manguera flexible. La cual transportará el líquido desde la válvula direccional hasta el cilindro, que haciendo el mismo razonamiento aplicado en la selección de la tubería tipo tubing, en esta sección del sistema hidráulico de la prensa estará sujeto a movimiento por parte del cilindro que estará realizando de manera continua el trabajo en el material, por tal razón una manguera nos conviene en este caso para evitar una posible fatiga de la tubería rígida. Para el primer tipo de tubería a usar en este sistema proseguiremos a su selección a partir de la tabla 2.2 que muestra las velocidades en las líneas hidráulicas recomendadas para diversos rangos de presión. En este caso seleccionaremos la velocidad de 20 pies/s que se opera en rangos entre 2000 y 3000 psi, ya que nuestra presión de operación es de 2000 psi. Ahora sabiendo que nuestro flujo máximo en la línea es de 30 GPM y la velocidad que vamos a manejar es de 20 pies/s, hacemos uso del monograma del apéndice B para saber el diámetro de tubería a utilizar. Realizando el trazo de esta línea uniendo 30 GPM y 20 pies/s observamos que la tubería que debemos usar es de ¾ de diámetro. Prensa hidráulica 63

74 Para saber el grueso de la pared de la tubería de acuerdo al apéndice C buscamos un espesor para la tubería la cual resista la máxima presión a la que trabaja el sistema de 2000 psi. Tomando en cuenta un factor de seguridad de 4 que como se explicó en los capítulos anteriores es el valor estándar para tuberías de servicio general, tenemos que la tubería que nos conviene es la tubería tipo tubing de ¾ de diámetro con un espesor de pared de pulg., la cual soporta una presión máxima de trabajo de 2130 psi. Para el caso de la de la tubería flexible nos basaremos en la hoja N.1. En la cual se señalan las características de la tubería flexible FC que trabaja a una presión máxima de 2250 psi. 3.8 SELECCIÓN DEL FLUIDO HIDRÁULICO Datos generales. Los aceites en sistemas hidráulicos desempeñan la doble función de lubricación y transmisión de potencia. Constituye un factor vital en un sistema hidráulico y la cuidadosa selección de este debe de ser hecha con la asistencia de un proveedor. La adecuada selección de del aceite asegura la vida y operación satisfactoria de los componentes del sistema, con particular énfasis en las bombas hidráulicas y motores. Cualquier selección de aceite para usar con bombas o motores es aceptable para usarse con válvulas. Algunos de los factores especialmente importantes en la selección del aceite para el uso en la industria de los sistemas hidráulicos son: 1. El aceite debe de contener los aditivos necesarios para asegurar características antidesgaste altas. Notados los aceites hidráulicos contienen estos aditivos en cantidades suficientes. 2. El aceite debe tener una viscosidad adecuada para mantener un sellado suficiente y cualidades de lubricación a la temperatura de operación del sistema hidráulico esperado. 3. El aceite debe de tener inhibidores de oxidación y corrosión para un sistema satisfactorio de operación. Dos tipos específicos de aceite conocen los requerimientos que la industria moderna de los sistemas hidráulicos requiere: 1.- Aceites industriales hidráulicos del tipo antidesgaste. Una nueva generación de aceites hidráulicos industriales que contiene cantidades adecuadas de compuestos antidesgaste es recomendado por Vickers para servicios hidráulicos en general. Estos aceites son generalmente desarrollados y evaluados sobre la Prensa hidráulica 64

75 base de las pruebas de desgaste de bombas como la ASTM-D Estos aceites ofrecen protección superior contra el desgaste de bombas y motores y la ventaja de una larga vida de trabajo. Además, estos aceites proporcionan buena desenmulsificación tan buena como la protección contra la oxidación. 2.- Los aceites Automotive type crankcase han sido designados por letras SC, SD, SE, SF o Sopor SAE J183JUN 89. La clase de arriba de aceites en el rango de viscosidad 10W y 20-20W son excelentes para servicios hidráulicos severos donde hay poco desgaste o no hay desgaste. El único efecto adverso es que el aditivo detergente tiende a atrapar agua en pequeñas emulsiones y previene la separación de agua incluso encargos periodos de paro. Debe de ser mencionado que muy pocos problemas de agua han sido experimentados a la fecha en el uso de estos aceites en máquinas de sistemas hidráulicos. A lo largo de los años, las recomendaciones de Vickers en los aceites hidráulicos han sido basadas en aceites que (1) proveen protección adecuada al desgaste, (2) tienen viscosidad adecuada y (3) son suficientemente estables en soportar las agresiones de las sustancias químicas, térmicas y mecánicas del servicio hidráulico severo. Una ves que ya hemos mencionado las funciones que realiza el aceite y las características que debe de reunir el aceite, ahora nos corresponde seleccionar el aceite que en base a lo que ya hemos mencionado consideremos que es el mas adecuado para nuestro sistema. Hemos considerado que los aceites hidráulicos Mobil en su Serie Mobil DTE 20 son la mejor opción que tenemos, ya que reúne las características necesarias para el funcionamiento adecuado de nuestro sistema. Dentro de esta serie de aceites hemos seleccionado el aceite Mobil DTE 20, ya que nos garantiza un buen funcionamiento, así como una la conservación de los componentes del sistema. Aunado a esto este aceite tienen la característica de una larga vida de servicio, por lo que se prolongara el tiempo de cambio de fluido y esto reducirá los costos en lo que se refiere a mantenimiento. A continuación se describirá con detalle las características del aceite que seleccionamos Aceites hidráulicos serie Mobil DTE Descripción de producto. La serie Mobil DTE 20 es una línea de aceites hidráulicos anti-desgaste de rendimiento supremo que están diseñados para satisfacer un amplio rango de requerimientos de los equipos hidráulicos. Con esta serie de aceites se consigue una mayor vida del filtro y una óptima protección del equipo, reduciendo tanto los Prensa hidráulica 65

76 costes de mantenimiento como los costes de fabricación del producto. Han sido desarrollados en conjunto con los principales fabricantes de equipos hidráulicos con el fin de cumplir con las más estrictas exigencias de los sistemas hidráulicos severos que usan bombas de alta presión y alta potencia, así como para cumplir con los requerimientos de otros componentes de sistemas hidráulicos, como las servo válvulas y las herramientas de control numérico (NC). Estos productos cumplen los más rigurosos requerimientos de un amplio rango de los fabricantes de los sistemas hidráulicos y de los componentes que utilizan diseños con varios metales, permitiendo de esta manera un solo producto con unas características insuperables de funcionamiento. Los aceites de la serie DTE 20 están formulados con aceites base de alta calidad y un sistema de aditivos cuidadosamente elegido que neutraliza la formación de materiales corrosivos. Están diseñados para trabajar con sistemas que operan bajo condiciones severas donde se necesitan altos niveles de antidesgaste y una película de protección fuerte, incluso han sido formulados para trabajar en aquellos sistemas donde se recomiendan aceites hidráulicos sin antidesgaste Propiedades y Beneficios. Los aceites hidráulicos de la serie Mobil DTE 20 proporcionan una insuperable resistencia a la oxidación que permite unos mayores intervalos de cambio del aceite y del filtro. Su alto nivel de anti-desgaste y su excelente película de protección dan como resultado un rendimiento del equipo excepcional, a la vez que reducen las averías y aumentan la capacidad de producción. Su controlada emulsividad permite que estos aceites trabajen bien en sistemas contaminados con agua, en pequeñas o grandes cantidades Aplicaciones Sistemas hidráulicos donde la formación de depósitos sería crítica, como las máquinas de control numérico (NC), y particularmente aquellos sistemas donde se utilizan servo-válvulas. Sistemas donde la presencia de pequeñas cantidades de agua es inevitable. En sistemas con engranajes y cojinetes. Sistemas que requieren un alto nivel de protección anti-desgaste y de capacidad para soportar cargas. Aplicaciones donde se requiere una película de protección contra la corrosión, como en sistemas donde pequeñas cantidades de agua son inevitables. Maquinaria que emplea un amplio rango de componentes que utilizan varios metales. Aplicaciones donde se forman depósitos y lodos con los aceites convencionales. Prensa hidráulica 66

77 Tabla Propiedades de aceites hidráulicos serie Mobil DTE 20. Tabla Características de aceites hidráulicos serie Mobil DTE 20. Prensa hidráulica 67

78 CAPÍTULO IV. (SISTEMA DE CONTROL DE LA PRENSA) 4.1 FLIP-FLOPS RS SINCRONIZADOS. Un flip-flop RS sincronizado es aquel que responde a sus entradas R y S solo en el instante en que su Terminal hace una transición. Un flip-flop activado por flanco positivo responde a sus entradas estáticas (R y S) cuando la línea de reloj hace una transición positiva, de LO (estado bajo) a HI (estado alto). Un flip-flop activado por flanco negativo responde a sus entradas estáticas cuando su reloj hace una transición negativa, de HI a LO. Nosotros utilizaremos los flip-flop sincronizados de disparo por flanco negativo. El símbolo esquemático del tipo de caja negra que usaremos se muestra en la figura 4.1. En esa figura, y generalmente en todos los símbolos de dispositivos digitales, el triangulo pequeño dibujado dentro de la caja indica que el dispositivo se dispara por flanco, o por un dispositivo sincronizado. El pequeño círculo afuera de la caja es el símbolo digital general para distinguir un dispositivo sincronizado disparado por flanco negativo de un dispositivo sincronizado disparado por flanco positivo. CK S R Q n X X MANTENER ESTABLE 0 0 MANTENER ESTABLE (Qn-1) Ilegal Figura 4.1 Prensa hidráulica 68

79 4.2 TEMPORIZADORES En control industrial, frecuentemente es necesario introducir un retardo de tiempo entre la ocurrencia de dos eventos Retardos de tiempo en circuitos con relevadores. El cierre demorado del contacto de relevador puede llevarse a cabo por varios métodos. El método más popular ha sido el uso de un cilindro amortiguado neumático unido a la parte móvil del relevador. Cuando la bobina del relevador se energiza, un resorte ejerce una fuerza sobre la parte móvil intentando cerrar el contacto, pero un cilindro amortiguador neumático (lleno de aire) evita que haya movimiento. Como el aire atrapado sale por una válvula de aguja fuera del cilindra amortiguador, el movimiento necesario ocurre y los contactos se cierran. Así poscontactos normalmente abiertos no se cierran instantáneamente cuando el relevador se active. Entonces se cierran después de un cierto retardo, que es ajustable regulando la válvula de aguja. La tabla 4.1 da los nombres, símbolos y explicación breve de cada tipo de contacto. Los dos tipos de la parte superior a veces se llaman contactos de retardo al encender, y los relevadores que tienen tales contactos se llaman relevadores de retardo al encender, por que la acción retrasada tiene lugar cuando el relevador se energiza. Los dos contactos inferiores y los relevadores que los contienen se describen a veces como de retardo al apagarse por que la acción de retardo se lleva a cabo cuando el relevador se desenergiza. NOMBRE ABREVIATURA SÍMBOLO DESCRIPCIÓN Retardo al energizarse (retardo por encendido) Retardo al desenergizarse (retardo por apagado) Cierre temporizado normalmente abierto Apertura temporizada normalmente cerrada Apertura temporizada normalmente abierta Cierre temporizado normalmente cerrado Al energizarse el relevador, el contacto NA se retrasa antes de CTNA cerrarse. Cuando el relevador se desenergiza el contacto se abre al instante. Al energizarse el relevador, el contacto NC se retrasa antes de ATNC abrirlo. Cuando el relevador se desenergiza, el contacto se cierra al instante. Al energizarse el relevador, el contacto NA se cierra al instante. Cuando el relevador se ATNA desenergiza, el contacto se retrasa antes de regresar a la condición abierta. Al energizarse el relevador, el contacto NC se abre al instante. Cuando el relevador se CTNC desenergiza, el contacto se retrasa antes de regresar a la condición cerrada. Tabla 4.1 Relevadores de tiempo Prensa hidráulica 69

80 4.3 DISPOSITIVOS DE ENTRADA. La principal razón es que los interruptores mecánicos nunca hacen un cierre limpio de contacto. Las superficies de contactos siempre rebotan entre ellas varias veces antes de hacer un cierre permanente. Este fenómeno se llama rebote de control y se ilustra en la siguiente figura. (a) (b) Fig. 4.2 Representación gráfica de onda de un interruptor mecánico. En la figura 4.2(a), cuando el interruptor mecánico cierra para conectar el resistor R a través de la alimentación de V cd, la onda de voltaje a través de R tienen el aspecto que se ilustra en la figura b. El tiempo transcurrido entre el contacto inicial y el cierre permanente (t 2 t 1 en la onda) es por lo regular más bien corto, del orden de unos pocos milisegundos o menos. Aunque el rebote es bastante rápido, las compuertas lógicas responden rápidamente, de modo que es posible que una compuerta se encienda y apague cada vez que un rebote ocurre. El encendido y apagado injustificado puede ocasionar serias fallas en los circuitos lógicos Filtro capacitivo con interruptor La solución a este problema es instalar alguna tipo de dispositivo de filtrado entre el interruptor y la compuerta lógica. El dispositivo de filtro debe de tomar la entrada con rebotes y convertirla en una salida suavizada (uniforme). Un método directo de hacer esto se muestra en la figura siguiente. Fig. 4.3 Filtro capacitivo. Prensa hidráulica 70

81 Cuando el interruptor límite se cierra por primera vez, el capacitor C se empieza a cargar mediante la resistencia de Thévenin de R 1 II R 2. Debido a que poscontactos del interruptor limite permanecen cerrados solo muy poco tiempo en el primer rebote, la acumulación progresiva de carga sobre C no es lo bastante grande como para afectar la entrada de la compuerta. Lo mismo ocurre en los saltos subsecuentes el interruptor nunca permanece cerrado el tiempo suficiente para activar la compuerta a causa de la necesidad de que se cargue C. Cuando finalmente ocurre el cierre permanente, C puede cargarse al voltaje de umbral de la compuerta y encenderla. El filtro de la figura anterior también sirve para rechazar señales de ruido de fuentes externas. Esto es, si un pulso rápido de ruido ocurriera en la línea que viene del interruptor, será rechazado por el filtro paso bajas y no aparecerá en la entrada de la compuerta. Un símbolo esquemático que utilizaremos para un filtro será el que se muestra en la figura siguiente. Fig. 4.4 símbolo esqumático de un filtro 4.4 CONVERTIDORES DE SEÑAL En muchas circunstancias industriales es absolutamente necesario utilizar voltajes altos para controlar los dispositivos de entrada. Cuando esto se hace, debe de agregarse un dispositivo de enlace para convertir la señal de entrada de alto voltaje a una señal lógica de bajo voltaje. Tales dispositivos se llaman convertidores de señal, convertidores de entrada original, interfaces de entrada lógica, y otros. En la figura 4.5 siguiente mostramos la construcción interna de un convertidor de señal típica para convertir una entrada de 220-V a un nivel lógico de cd de +5-V. Fig. 4.5 Convertidor de señal. Prensa hidráulica 71

82 4.5 CIRCUITO DE OPERACIÓN DE LA PRENSA. El funcionamiento de nuestra prensa hidráulica es controlado por el siguiente circuito electrónico, el cual describiremos a continuación: Cuando alguno de los solenoides de nuestra electroválvula esta energizada el pistón se mueve hacia abajo; cuando se energiza la otra electroválvula el pistón se moverá hacia arriba. Cuando el pistón se mueve hacia abajo, una ves que ha realizado su trabajo, llega a la parte inferior y hace contacto con el interruptor de limite inferior, que indica al circuito que la electroválvula cambie deposición y por lo tanto el pistón se mueva hacia arriba; cuando se mueve hacia arriba y llega a la parte superior máxima que puede alcanzar hace contacto con el interruptor de limite superior, que indica al circuito que invierta la posición de nuestra electroválvula y por consiguiente hace que el pistón se mueva en sentido contrario. Esta acción continuara mientras sea necesario para realizar la operación de punzonado. Cuando el operador decide que el trabajo que esta realizando esta completado mueve los dos interruptores de selección a la posición de DETENER PUNZONADO. El pistón entonces continuara su movimiento hasta volver a su posición extrema superior. El circuito funciona de la siguiente manera: Suponga que el pistón se mueve a la derecha y los dos interruptores de dos posiciones del selector están en la posición continuar punzonado. El hecho de que el interruptor se dibuje cerrado en el circuito significa que el contacto esta cerrado cuando el operador selecciona esa posición. Por el contrario, el contacto esta abierto cuando el operador selecciona la posición DETENER PUNZONADO. Si el pistón gira a la derecha es por que el solenoide S1 esta energizada, lo que implica que FF1 esta encendido. También puesto que el solenoide S2 esta desenergizado necesariamente, significa que FF2 esta apagado. Por lo tanto, la situación es esta: El estado HI sobre el Q 1 pone un nivel HI en el S del FF2 y un nivel LO en el R del FF2 mediante el I2; el estado LO sobre el Q 2 pone un estado LO en la entrada 1 de la compuerta AND, que implica un LO al S de FF1 y un HI al R del FF1. Cuando el interruptor de limite inferior hace contacto, enciende su convertidor de señal, que aplica un nivel a la entrada 2 de la compuerta NOR. La salida de la compuerta NOR se vuelve LO y entrega un flanco negativo a ambas entradas CK. Como las entradas de del FF1 le ordenan apagarse, eso es lo que hace; el solenoide S1 de la electroválvula se desenergiza. Las entradas del FF2 en el instante en el que el flanco llega son S= 1, R= 0, y por consiguiente el FF2 se enciende. Cuando el Q 2 se vuelve HI activa su amplificador de salida y energiza el solenoide S2 de la electroválvula. El pistón por tanto invierte su dirección y se mueve hacia arriba. Prensa hidráulica 72

83 Ahora suponga que el operador decide terminar la operación de punzonado. En algún punto del recorrido se mueve el interruptor de dos posiciones a la posición detener punzonado. Esto quita el nivel HI de la entrada 2 de la compuerta AND, usando su salida hacia un estado LO. Por lo tanto, el FF1 tiene un nivel LO sobre S y un nivel HI sobre R, sin importar el estado de la entrada 1 de la AND. La próxima vez que el pistón haga contacto con el interruptor de límite superior, los FF1 y FF2 se apagarán porque ambos slip flor tendrán S=0 y R=1 esto será así en el caso del FF1 a causa de la salida de la compuerta AND que será LO; ocurrirá también con el FF2 porque el Q 1 estará en LO mientras el pistón se mueve hacia arriba. Con ambos slip flor apagados, Q 1 y Q 2 están en estado LO, y los dos solenoides de la electroválvula se desenergizan. Ocurriendo esta acción la electroválvula se pone en posición intermedia (tandem). Para iniciar nuevamente la operación solo se tienen que ponerlos dos interruptores de selección en su posición continuar punzonado, repitiéndose el ciclo de trabajo. Fig. 4.6 Circuito electrónico de operación de la prensa. Prensa hidráulica 73

84 4.6 CONTROL DEL MOTOR Arrancadores automáticos a tensión reducida tipo K Descripción Para el arranque de motores trifásicos hasta 300 H:P. a 440V con autotransformador, no reversibles, con bobinas de accionamiento por c.a. hasta 400 V, 60 Hz en caja de usos generales Aplicación Los arrancadores automáticos a tensión reducida K 981 tipo autransformador se utilizan para el arranque de motores con rotor de jaula de ardilla, para potencias hasta 150 C.P. a 220 V y 300 C.P. a 440 V, 60 Hz. Arrancadores de mayor potencia se fabrican solamente bajo pedidos especiales, (hasta 500 C.P. en 440 V). Estos arrancadores limitan la corriente en la tapa de arranque, evitando alcanzar corrientes que puedan causar fluctuaciones perjudiciales en la línea de alimentación. Con el arrancador a tensión reducida tipo autotransformador, se reduce la tensión en los bornes del motor según la relación de transformación del autotransformador. Por lo general, se utilizan autotransformadores con derivaciones de 50, 65 y 80% a la tensión nominal. La intensidad de corriente consumida por el motor en la etapa de arranque disminuye en la misma proporción que la tensión en bornes del motor, es decir, según la relación de transformación del autotransformador. La capacidad del secundario del autotransformador se puede -al no tomar en cuenta la corriente de excitación y las pérdidas de tensión en el autotransformador igualar nuevamente a su capacidad primaria obtenida de la red. De lo anterior resulta: Al reducir la tensión en los bornes del motor por medio de un autotransformador, baja la corriente tomada de la red cuadráticamente con la disminución de la tensión, es decir, en la misma proporción que el momento de rotación del motor Ejecución Los arrancadores K981 se componen de tres contactores, un relevador de tiempo, un relevador bimetálico tripolar de sobrecarga y un autotransformador con 3 derivaciones a 50, 65 y 80% de tensión nominal (los arrancadores vienen de fábrica conectados en la derivación de 65%). Si se desea, se suministran los arrancadores K 981 equipados también con un disyuntor para protección contra cortocircuito. Según el par de arranque necesario, se selecciona, una vez para siempre, entre las 3 derivaciones previstas en el autotransformador. Los arrancadores se suministran en una caja metálica para usos generales, con 2 botones arrancar y parar y una lámpara indicadora de sobrecarga en la puerta. Prensa hidráulica 74

85 Accionamiento. Los arrancadores automáticos a tensión reducida se pueden accionar por pulsadores, montados en la puerta de la caja, o se operan a control remoto mediante aparatos instalados por separado, como son, pulsadores, interruptores, termostatos, flotadores, etc. Solamente se necesita oprimir el botón arrancar para que el motor empiece a girar. Para garantizar una aceleración suave sin brusquedad y sin intervención del operador, el paso de tensión reducida a tensión de línea se efectúa automáticamente mediante relevador de tiempo definido. Los arrancadores se suministran con conexiones para accionamiento por pulsadores (contacto de corta duración). Para accionamiento por interruptor (contacto permanente), la conexión debe modificarse: (ver diagrama en pag. 2/16) Protección de motores. Para la protección de motores contra sobrecarga, los arrancadores K 981 se suministran con relevadores bimetálicos tripolares, que adicionalmente a la protección de sobrecarga en las 3 fases ofrecen compensación de temperatura ambiente y la protección contra falla de fase con retardo. Los arrancadores se suministran con alambrado para accionamiento por medio de pulsadores incorporados, y con relevador bimetálicos sin autobloqueo. Si el arrancador va a ser accionado por medio de un interruptor (contacto permanente, por ejemplo, termostato, interruptor de presión, flotador, etc.), hay que emplear el relevador bimetálico con autobloqueo. Para la protección contra cortocircuito se deben de instalar siempre antes del arrancador fusibles apropiados o utilizar la ejecución provista de interruptor. Prensa hidráulica 75

86 8 SIEMENS Tanque Filtro de succión Filtro de dscarga Motor eléctrico Bomba de paletas Válvula de descarga Válvula Check Válvula de seguridad Vàlvula direccional Vàlvula de contrabalance Cilindro hidráulico CANT. CLAVE HOJA NOMBRE O TAMAÑO MATERIAL PESO No. DE PARTE HOJA HOJAS ACOTACIÓN DISEÑO Jonathan Arroyo González REVISO FECHA DIBUJÓ DESCRIPCIÓN APROBÓ PRENSA HIDRÁULICA ESCALA DIVISIÓN ESIME AZCAPOTZALCO INGENIERÍA MECÁNICA Prensa hidráulica 76

87 COSTOS DE PROYECTO En la tabla siguiente se muestran los costos de los elementos hidráulicos que utilizaremos en la construcción del sistema hidráulico de la prensa. La cotización fue realizada por la empresa Vickers de México (VYCMEX S.A) ya que los cálculos y selección de los elementos hidráulicos del proyecto se realizo en base a los productos que este proveedor nos ofrece y las especificaciones que obtuvimos de cada producto en su catalogo de productos Vickers. Los productos que nos ofrece Vickers se cotizan en dólares por lo que los precios que se muestran en la tabla están dados en esta moneda. Es importante mencionar que el costo de cada elemento que se muestra en la tabla no incluye I.V.A. por lo que a cada valor se le tendrá que sumar el I.V.A. sin embargo al final de la tabla se muestra el subtotal de la suma de los precios de todos los elementos y el I.V.A. correspondiente a este subtotal y por lo tanto se muestra el total a pagar por todos los elementos con I.V.A. incluido. CANT. PIEZA CÓDIGO DE PROVEEDOR PRECIO 1 Cilindro TZ08LUAN3WF Bomba 2520V21A51AD Válvula de RCS-06-F4-3* contrabalance 1 Válvula DG5S-8-8CSMUD direccional 1 Válvula Check D*8P Válvula de CT-06-F seguridad 1 Válvula de URT2-10B** descarga 1 Filtro de succión OFMT020-(3SV)-G8A10-H Filtro de retorno OFRS60*P1R05P m. Tubería Tipo Tubing ¾ diam m. Tubería flexible 3/4 diám Motor eléctrico 15 H.P 220/440 V Tanque T Subtotal I.V.A Utilidades Total (Valor en dólares) Tabla. 5.1 Costos del proyecto Prensa hidráulica 77

88 CONCLUSIONES Como conclusiones podemos decir que los sistemas hidráulicos de transmisión de potencia, son una opción importante en la solución de una gran cantidad de problemas que se encuentran en la industria. Es por eso que el estudio de los sistemas hidráulicos de transmisión de potencia ha ido tomando cada ves mas importancia y por lo cual nosotros decidimos la aplicación de un sistema de este tipo. En lo que se refiere a la idea de las prensas hidráulicas hemos visto que en nuestro país son muy pocos los fabricantes de prensas hidráulicas, por lo que consideramos que puede ser una buena oportunidad el hacernos fabricantes de prensas hidráulicas. Hemos observado que estos sistemas son muy flexibles ya que estos sistemas nos ofrecen un amplio rango de presiones de trabajo, con lo cual, mediante la regulación de algunas variables podemos estar trabajando con presiones de trabajo muy variadas dependiendo las necesidades de la tarea a realizar. Pero estos sistemas de transmisión de potencia son tan flexibles que no solo podemos varias la presión de trabajo, sino que, también podemos variar otros parámetros como lo son la velocidad de trabajo, la carrera de trabajo, la disposición de los elementos hidráulicos y muchos otros. Es por esto que los sistemas hidráulicos nos resultan muy amigables y fáciles de adecuar a una gran cantidad de aplicaciones y de esta forma resolver de una forma más sencilla las necesidades que la industria tiene en todos sus campos. Tal ves un inconveniente de estos sistemas de transmisión de potencia puede ser el alto costo de los elementos hidráulicos, por lo cual resulta un tanto difícil poder construir este tipo de sistemas, sin embargo estos sistemas recuperaran su inversión en un corto tiempo. Hemos considerado que es necesario un estudio mas profundo de los sistemas de transmisión de potencia, ya que estos representan una buena opción para mejorar los sistemas de producción, y solo con su estudio podemos mejorar estos sistemas y de esta manera poder hacer mas eficientes, seguros, económicos y redituables. Por nuestra parte ha sido una buena experiencia ya que en este proyecto hemos podido aplicar algunos conocimientos que hemos aprendido a lo largo de nuestro estancia en esta institución educativa, pero al mismo tiempo hemos aprendido bastantes conocimientos nuevos en este proceso de la construcción de nuestro proyecto y a la ves nos hemos podido involucrar de alguna manera con la industria de la hidráulica. El enfoque que se le ha dedo a este proyecto a sido desde el punto de vista de la hidráulica, en especial a la rama de la hidráulica de potencia y es por esto que este proyecto siempre ha estado relacionado con nuestra especialidad que es la hidráulica. Prensa hidráulica 78

89 BIBLIOGRAFÍA. Mataix, Claudio. Mecánica de fluidos y máquinas hidráulicas, 2da. ed., Oxford: Alfaomega. L. Mott, Robert. Mecánica de fluidos, 6ta. ed., Prentice Hall. Rossi, Mario. Estampado en frío de la chapa, 9a. ed., Dossant S.A. De Groote, J.P. Tecnología de los circuitos hidráulicos, 4ta. ed., Biblioteca CEAC del automóvil. J. Tocci, Ronald. Sistemas digitales, 8a. ed., Prentice Hall. N. Alerich, Walter. Control de motores eléctricos, 1a. ed., Diana.. Manual de hidráulica Industrial Vickers, Ed. Vyckmex. J. Maloney, Timothy. Electrónica industrial moderna, 3ra. ed., Prentice Hall. Prensa hidráulica 79

90 APÉNDICE Prensa hidráulica 80

91 APÉNDICE A. Resistencia a la tensión y al corte de los materiales laminados más comunes. RESISTENCIA RESISTENCIA AL CORTE A LA ROTURA POR MATERIAL TENSIÓN σ σ R (N / MM 2 T (N / MM 2 ) ) recocido crudo recocido Crudo Acero lamin. con 0.1 % de C Acero lamin. con 0.2 % de C Acero lamin. con 0.3 % de C Acero lamin. con 0.4 % de C Acero lamin. con 0.6 % de C Acero lamin. con 0.8 % de C Acero lamin. con 1.0 % de C Acero lamin. acero inoxidable Acero lamin. al silicio Aluminio Anticorodal Avional (duraluminio) Aluminio lamin. en aleac (Siluminio) Alpaca laminada Bronce Zinc Cobre Estaño Fibra Latón Oro Plata laminada Plomo Prensa hidráulica 81

92 APÉNDICE B. Nomograma para seleccionar el tamaño de tubería hidráulica. Prensa hidráulica 82

93 APÉNDICE C. Dimensiones de tubería tipo TUBING. ESPESOR DE PARED (PULGADAS) /16" O.D TUBING (55,000 PSI) S.F = S.F = S.F = S.F = S.F = ,200 11,440 10f/s f/s f/s f/s /8" O.D TUBING (55,000 PSI) S.F = S.F = S.F = S.F = S.F = ,500 9,530 10,550 10f/s f/s f/s f/s /2" O.D TUBING (55,000 PSI) S.F = S.F = S.F = S.F = S.F = ,380 7, f/s f/s f/s f/s /8" O.D TUBING (55,000 PSI) S.F = S.F = S.F = S.F = S.F = ,100 5, Prensa hidráulica 83

94 ESPESOR DE PARED (PULGADAS) /8" O.D TUBING (55,000 PSI) 10f/s f/s f/s f/s /4" O.D TUBING (55,000 PSI) S.F = S.F = S.F = S.F = S.F = ,260 4, f/s f/s f/s f/s /8" O.D TUBING (55,000 PSI) S.F = S.F = S.F = S.F = S.F = f/s f/s f/s f/s " O.D TUBING (55,000PSI) S.F = S.F = S.F = S.F = S.F = f/s f/s f/s f/s Prensa hidráulica 84

95 ESPESOR DE PARED (PULGADAS) /4" O.D TUBING (55,000 PSI) S.F = S.F = S.F = S.F = S.F = f/s f/s f/s f/s /2" O.D TUBING (55,000 PSI) S.F = S.F = S.F = S.F = S.F = f/s f/s f/s f/s " O.D TUBING (55,000 PSI) S.F = S.F = S.F = S.F = S.F = f/s f/s f/s f/s Prensa hidráulica 85

96 APÉNDICE D CILÍNDRO HIDRÁULICO Prensa hidráulica 86

97 APÉNDICE D. Cilindro hidráulico. TABLA D.1 Capacidades de cilindros hidráulicos disponibles comercialmente. Prensa hidráulica 87

98 APÉNDICE D. Cilindro hidráulico. Hoja D.2 Características del cilindro Prensa hidráulica 88

99 APÉNDICE D. Cilindro hidráulico. Hoja D.2 (continuación). Características del cilindro Prensa hidráulica 89

100 APÉNDICE D. Cilindro hidráulico. Hoja D.3 Diversos tipos de montaje de cilindros. Prensa hidráulica 90

101 APÉNDICE D. Cilindro hidráulico. Hoja D.4 Dimensiones del cilindro con tipo de montaje TZ08. Prensa hidráulica 91

102 APÉNDICE D. Cilindro hidráulico. Hoja D.5 Dimensiones del Prensa hidráulica 92

103 APÉNDICE D. Cilindro hidráulico. Hoja D.6 Dimensiones de los puertos del cilindro. Prensa hidráulica 93

104 APÉNDICE D. Cilindro hidráulico. TABLA D.7 Velocidades máximas proporcionada por los cilinldros. Prensa hidráulica 94

105 APÉNDICE D. Cilindro hidráulico. TABLA D.8 Posiciones de los puertos. Prensa hidráulica 95

106 APÉNDICE E BOMBA DE PALETAS Prensa hidráulica 96

107 APÉNDICE E. Bomba de paletas. Hoja E.1 Características de la bomba de paletas. Prensa hidráulica 97

108 APÉNDICE E. Bomba de paletas. HOJA E.2 Curvas de desempeño de la bomba de doble cartucho. Prensa hidráulica 98

109 APÉNDICE E. Bomba de paletas. Hoja E.3 Dimensiones de la Bomba de doble cartucho. Prensa hidráulica 99

110 APÉNDICE E. Bomba de paletas. Hoja E.4 Dimensiones de la flecha de la bomba de doble cartucho. Prensa hidráulica 100

111 APÉNDICE F MOTOR ELÉCTRICO Prensa hidráulica 101

112 APÉNDICE F. Motor eléctrico Tabla F.1 Características del motor. Prensa hidráulica 102

113 APÉNDICE F. Motor eléctrico Tabla F.2 Dimensiones del motor según la Norma NEMA. Prensa hidráulica 103

114 APÉNDICE G VÁLVULA DE CONTRABALANCE Prensa hidráulica 104

115 APÉNDICE G. Válvula de contrabalance Hoja G.1 Características de la válvula de contrabalance. Prensa hidráulica 105

116 APÉNDICE G. Válvula de contrabalance Hoja G.2 Dimensiones de la válvula de contrabalance Prensa hidráulica 106

117 APÉNDICE G. Válvula de contrabalance Hoja G.3 Dimensiones de la válvula de contrabalance. Prensa hidráulica 107

118 APÉNDICE H VÁLVULA DIRECCIONAL Prensa hidráulica 108

119 APÉNDICE H. Válvula direccional. Hoja H.2 Características de la válvula direccional. Prensa hidráulica 109

120 APÉNDICE H. Válvula direccional. Hoja H.2 (Continuación).Características de la válvula direccional. Prensa hidráulica 110

121 APÉNDICE H. Válvula direccional. Tabla H.3 Curvas de desempeño de la válvula direccional. Prensa hidráulica 111

122 APÉNDICE H. Válvula direccional. Hoja H.4 Posiciones de la válvula direccional. Prensa hidráulica 112

123 APÉNDICE H. Válvula direccional. Hoja H.4 Rangos de flujo para la válvula direccional. Prensa hidráulica 113

124 APÉNDICE H. Válvula direccional. Hoja H.5 Dimensiones de la válvula direccional. Prensa hidráulica 114

125 APÉNDICE I VÁLVULA CHECK Prensa hidráulica 115

126 APÉNDICE I. Válvula Check. Hoja I.1 Características de la válvula check. Prensa hidráulica 116

127 APÉNDICE I. Válvula Check. Hoja I.2 Dimensiones de la válvula check. Prensa hidráulica 117

128 APÉNDICE J VÁLVULA DE DESCARGA Prensa hidráulica 118

129 APÉNDICE J. Válvula de descarga. Hoja J.1 Características de la válvula de descarga. APÉNDICE J. Válvula de descarga. Prensa hidráulica 119

130 Hoja J.2 instalación de la válvula de descarga. APÉNDICE J. Válvula de descarga. Prensa hidráulica 120

131 Hoja J.3 Dimensiones de la válvula de descarga. Prensa hidráulica 121

132 APÉNDICE K VÁLVULA DE SEGURIDAD Prensa hidráulica 122

133 APÉNDICE K. Válvula de seguridad. Hoja K.1 Características de la válvula de seguridad. Prensa hidráulica 123

134 APÉNDICE K. Válvula de seguridad. Hoja K.2 Rangos de operación de la válvula de seguridad. Prensa hidráulica 124

135 APÉNDICE K. Válvula de seguridad. Hoja K.3 Dimensiones de la válvula de seguridad. Prensa hidráulica 125

136 APÉNDICE L FILTROS Prensa hidráulica 126

137 APÉNDICE L. Filtros. Hoja L.1 Características del filtro de succión. Prensa hidráulica 127

138 APÉNDICE L. Filtros. Hoja L.2 Dimensiones del filtro de succión. Prensa hidráulica 128

139 APÉNDICE L. Filtros. Hoja L.3 Características del filtro de descarga. Prensa hidráulica 129

140 APÉNDICE L. Filtros. Hoja L.4 Dimensiones del filtro de descarga. Prensa hidráulica 130

141 APÉNDICE M TANQUE Prensa hidráulica 131

142 APÉNDICE M. Tanque. Hoja M.1 Características del depósito. Prensa hidráulica 132

143 APÉNDICE N TUBERÍA FLEXIBLE APÉNDICE N. Tubería flexible. Prensa hidráulica 133

144 Hoja N.1 Características de la tubería flexible. Prensa hidráulica 134