Este documento presenta los conceptos básicos de los sistemas hidráulicos. Explica los tres tipos de sistemas hidráulicos, sus componentes principales como bombas, válvulas y actuadores. También describe los diferentes tipos de fluidos hidráulicos y sus aplicaciones en aeronaves, donde se requieren grandes fuerzas y la seguridad del vuelo depende de sistemas hidráulicos independientes que controlan superficies de vuelo y tren de aterrizaje.
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Tipos de sistemas hidráulicos
Los sistemas hidráulicos de los equipos pueden ser de tres tipos: de
depósito separado, de depósito unitario y de depósito semiunitario.
•Sistema hidráulico de depósito separado: Es aquel en el que todos los órganos que lo
componen están disgregados, dispuestos en diferentes sitios del equipo.
•Sistema hidráulico de depósito unitario: Está diseñado de forma tal que todos los órganos
de control y trabajo estén ubicados en una sola unidad o cuerpo.
•Sistema hidráulico de depósito semiunitario: Este sistema es una combinación de los dos
anteriores; generalmente se caracteriza por tener depósito, la bomba y el control unidos en un
solo cuerpo, formando así una unidad. Los cilindros están ubicados en el equipo según los
diferentes lugares de trabajo.
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Componentes de un sistema hidráulico
• Bomba hidráulica
• Acumulador de presión
• Filtro
• Válvulas reguladoras de
presión
• Válvulas de control
• Actuadores
• Sensores de presión,
flujo, temperatura
• Tanque de reserva
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Fluidos hidráulicos
Características de los fluidos hidráulicos:
• Viscosidad adecuada para cada propósito
• Alta capacidad de lubricación y limpieza de los
componentes
• Estabilidad química a las temperaturas de trabajo
• No corrosividad con los materiales del sistema
hidráulico
• Impedir el crecimiento de bacterias
• Ecológicamente aceptable
• Baja compresibilidad
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Fluidos hidráulicos
Tipos de fluidos hidráulicos:
• Aceites de petróleo: Similares los aceites de motor de automóvil.
Requieren aditivos para mejorar sus propiedades de viscosidad, para
evitar el crecimiento de bacterias y mejorar la compatibilidad con sellos.
Son fluidos inflamables.
• Fluidos de silicona: Tienen alta estabilidad a altas temperaturas. Pueden
ser utilizados en ambientes como hornos, procesos calientes y sistemas
de frenos en vehículos.
• Fluidos altamente basados en agua: Son fluidos resistentes al fuego.
Dependiendo de las necesidades, pueden contener entre un 60% y un
90% de agua aproximadamente, mezclada con aceites y aditivos para
adaptar sus propiedades según sea necesario.
• Aceites sintéticos: Cadenas de moléculas creadas en laboratorio. Tienen
excelentes propiedades de viscosidad, lubricación y se desempeñan
bien a temperaturas y presiones extremas. Su costo es elevado.
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Bombas hidráulicas
Generan un flujo en el sistema hidráulico que puede ser
constante o por pulsos. Los tipos más comunes son:
• Bomba de pistón (a)
• Bomba de engranajes (b)
• Bomba de hélice doble (c)
• Bomba de vástago rotatorio (d)
• Bomba de pistón axial (e)
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Válvulas hidráulicas
Con la ayuda de válvulas hidráulicas la descarga de
fluido de la bomba puede controlarse respecto a la
dirección, volumen y presión
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Válvulas hidráulicas
Válvulas para control de dirección
Sirven para iniciar, detener, acelerar, desacelerar y
controlar la dirección de movimiento de los accionadores.
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Válvulas hidráulicas
Válvulas de control de presión
• Válvulas para regulación de presión: Sirven para
controlar la presión de operación en un circuito y
mantenerla en un valor constante.
• Válvulas limitadoras de presión: Se usan como
dispositivos de seguridad para limitar la presión
en un circuito abajo de cierto valor de seguridad.
• Válvulas de secuencia de presión: Estas válvulas
se usan para detectar la presión de una línea
externa y producir una señal cuando se alcanza un
valor establecido.
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Válvulas hidráulicas
Válvulas de control de volumen o flujo
Se usan para obtener velocidades menores que la máxima. El flujo se
controla por medio de estranguladores o por derivación. Ambos
métodos producen perdida de presión que se convierte en calor
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Actuadores hidráulicos
Un cilindro hidráulico es un actuador lineal. Consiste en un tubo
cilíndrico por el cual se desplaza un pistón.
Cilindro de acción simple
El fluido realiza trabajo en una
sola dirección. Se requiere una
fuerza externa (peso, resorte)
para regresar a la posición inicial.
Cilindro de acción doble
El fluido realiza trabajo en
ambas direcciones
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Motores hidráulicos
Existe otro tipo de actuadores hidráulicos que transforman la
presión hidráulica y el flujo en un par de torsión que genera
movimiento de rotación. Pueden entregar un par muy grande a
velocidades bajas de rotación, en comparación a los motores
eléctricos. Los más comunes son de engranajes, de pistón axial y de
vástago rotatorio.
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Sistemas hidráulicos en aeronaves
En las aeronaves se requieren grandes fuerzas para operar las superficies de
control primarias y secundarias, la extensión y retracción del tren de
aterrizaje, frenos y otros sistemas. Las aeronaves tienen dos o más sistemas
independientes para garantizar la seguridad del vuelo incluso si uno de los
sistemas falla completamente.
Componentes
controlados por cada
uno de los sistemas
hidráulicos en el
Airbus A320. Cada
uno de los sistemas
hidráulicos puede
actuar en las
superficies de control
del avión de manera
independiente .
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REFERENCIA
Cengel, Yanus A. and Cimbala, John M.,
“Fluid Mechanics Fundamentals and
Applications, McGraw-Hill, Second Edition,
USA, 2010.
Bolton, William, Mecatrónica: sistemas de
control electrónico en la ingeniería
mecánica y eléctrica, Alfaomega grupo
editor, Sexta edición, México, 2017.
González Sánchez, H. A. (1992). Sistemas
Hidráulicos. Ingeniería Agrícola.
