El convertidor hidroneumático.
Un hidroneumático es un
convertidor, su función es convertir la energía hidráulica en neumática o
viceversa, este se compone de un cilindro hidráulico y otro neumático unidos
solidariamente entre si, en síntesis este elemento convierte fuerza neumática
en hidráulica
Los Equipos Hidroneumáticos Residenciales (Para Casa) Sirven Para: Aumentar la presión en su regadera al momento de bañarse o en la llave de su fregadero al momento de lavar los trastes. Aumentar la presión del agua que alimenta sus aparatos electrodomésticos como lavadoras o lava vajillas, permitiendo que se llenen más rápido y que enjueguen la ropa o los trastes con mayor presión.
Pueden utilizarse en: Casas, Residencias, Conjuntos Habitacionales o para Riego por Aspersión (La Manguera de su Jardín), por dar algunos ejemplos.
Los Equipos Hidroneumáticos Para Aplicaciones Comerciales Sirven Para: Aumentar la presión en tramos de tuberías muy largos como por ejemplo en centros comerciales, hospitales o edificios de oficinas; permitiendo que hay una presión uniforme y constante en todas las llaves de agua del edificio o instalaciones. Aumentar la presión en cafeterías o restaurantes para que funcionen con mayor eficiencia las cafeteras o lavado.
Estos hidroneumáticos pueden utilizarse para: Restaurantes, Cafeterías, Escuelas, Edificios, Gimnasios, Centros Comerciales, por dar algunos ejemplos.
Los Equipos Hidroneumáticos Para Aplicaciones Industriales Sirven Para: Aumentar la presión en líneas hidráulicas que alimentan equipos de producción que requieren una presión específica para poder funcionar correctamente. Para aumentar la presión en las redes hidráulicas de protección contra incendios, Para aumentar la presión y poder trasladar el agua con mayor eficacia de un punto a otro en una planta industrial Para equipos de aire acondicionado y muchas aplicaciones más.
Pueden utilizarse en: Hospitales, Hoteles, Moteles, Plantas Industriales, Fábricas, Bodegas o Almacenes entre otras aplicaciones.
SINCRONIZACION DE 2
CILINDROS
Las válvulas fijas de control de flujo 1 , 2 , 3 y 4
son del tipo a presión compensadas no ajustables que hemos descrito.
Asumiendo de que los cilindros son del mismo diámetro, las válvulas de
control de flujo 1 y 3 están calibradas para la misma cantidad de flujo. ellas
permitirán una igual salida de flujo de ambos cilindros cuando estos se
extiendan.
Las válvulas 2 y 4 controlarán un igual flujo procedente de los
cilindros cuando estos se retraigan .
Estas válvulas permiten un flujo reverso pero no controlado.
Este circuito limita el comando al empleo de válvulas de dos posiciones
como la válvula 5, desplazándose los cilindros entre sus extremos normales de
carrera y no deteniéndose en puntos intermedios.
Si los cilindros se detuvieran en puntos intermedios quedando la bomba
aliviando en una posición intermedia de válvula de comando, un efecto de venteo
ocurriría entre ambas caras traseras de los cilindros como se ilustra en la
figura 5.44.
En la figura nº 5.43 observamos un circuito que emplea las
válvulas control de flujo compensadas de valor fijo vistas en el circuito
interior .
Las válvulas de retención 5 y 6 comandadas previenen el efecto de bombeo
de las caras traseras del cilindro cuando estos son detenidos por acción de la
válvula de comando 7. Los cilindros que se emplean aquí tienen vástagos de gran
diámetro por la tanto los volúmenes descargados en su retroceso por la cara
ciega de estos cilindros serán muchos mayores que el caudal que entrega la
bomba en tiempo unitario. Las pérdidas de control de flujo 1 y 3 controlan el
caudal de aceite que ingresa a los cilindros para su carrera de avance. Ellos
tiene en paralelo válvulas de retención que permiten el retorno libre de el
flujo cuando los cilindros descienden ya que este como hemos dicha es mucho más
elevado que el orificio de control de los restrictores.
Las válvulas de restricción 2 y 4 controlan la velocidad de retroceso de
los cilindros a un valor superior al de registro de las válvulas 1 y 3.
Fig. 5.44. : En ella observamos las condiciones de bombeo entre
las cámaras ciegas de dos cilindros, cuando las cargas que ellos mueven no
están uniformemente repartidas.
Estas válvulas pilotean al aceite de los cilindros pero son abiertas
para un rápido retorno cuando la válvula de cuatro vías es cambiada.
La sincronización de movimientos de dos cilindros puede ser obtenida
mediante la aplicación de dos circuitos de características idénticas como los
que apreciamos en la Fig.. 5.45.
Las bombas PF-1 y PF-2 del mismo caudal y accionadas por un mismo motor
eléctrico de doble eje alimentan a través de las válvulas de control
direccional 1 y 2 a los correspondientes cilindros. Estas válvulas deben estar
vinculadas mecánicamente a los efectos de obtener una simultaneidad de
movimientos salvo cuando ellas estén accionadas eléctricamente.
De la misma forma en que hemos empleados dos bombas actuadas eléctricamente
para la sincronización del movimiento de dos cilindros podemos sincronizar dos
cilindros empleando una bomba actuada manualmente, siempre que ella pasea dos
pistones del mismo diámetro y carrera.
La sincronización en este caso se efectúa en una sola dirección del
movimiento de los cilindros sin tener que adicionar una válvula de comando de
cuatro vías. Las válvulas de retención de la figura generalmente se encuentran
comprendidas en el cuerpo de la bomba manual tal como vemos en la Fig. 5.46 .
Empleando válvulas divisoras de caudal como las 1 y 2 de la Fig. 5.47.,
se divide el caudal en dos volúmenes exactamente iguales para cada uno de los
extremos del cilindro .
Estas válvulas están fabricadas para dividir el caudal en dos mitades
iguales o en distintas proporciones como por ejemplo: 25% y 75% u otras
relaciones.
CONTROL DE LA FUERZA Y VELOCIDAD DEL
CILINDRO REGULANDO LA PRESION DE AIRE
Los cilindros neumáticos se
usan para aportar movimiento lineal a máquinas y herramientas en operaciones industriales. Las ventajas clave de estos cilindros
son su velocidad, potencia, versatilidad, relación costo-efectividad, y el uso
de un medio limpio para impulsarlos. Sin embargo, el aire comprimido tiene
características casi explosivas cuando pierde repentinamente su contención. Por
lo tanto, en muchas aplicaciones de cilindros de aire, el control de flujo se
usa para limitar la velocidad del cilindro a un valor funcional que sea
consistente con los requerimientos operativos del resto de la máquina.
La fuerza efectuada por un
cilindro neumático es igual a la presión neta del aire en el lado presurizado
del pistón en libras por pulgada cuadrada (psi) multiplicado por el área de la
superficie del pistón. Para un pistón de 2 pulgadas (5 cm) de diámetro, la
superficie es un poco más de 3 pulgadas cuadradas (19 cm2). Si la presión de
aire está configurada a 80 psi, el cilindro aplicará una fuerza de más de 240
libras fuerza (110 kilogramos fuerza) muy rápidamente. Ésto empuja el pistón y
el mecanismo de
rodamiento del pistón fuera del cilindro, extendiéndolo en un movimiento
lineal, por ejemplo, como empujar una caja sobre una cinta transportadora. Si
la caja pesa sólo 60 libras (27 kg), será propulsada demasiado rápido, y
probablemente se caiga de la cinta, se convierta en un proyectil y cause daño a
cualquier cosa que se cruce en su camino. a solución al dilema de los cilindros
de aire es controlar el flujo neto de aire que empuja el cilindro, de manera
tal que se realice la fuerza necesaria para mover una carga pesada, pero en una
tasa de movimiento controlada. Se han hallado muchos métodos para controlar el
movimiento sin limitar la fuerza que puede ser aplicada si se requiere mover
una carga pesada. Mientras que el primer impulso puede ser restringir el flujo
de aire en el sistema, esto puede causar un movimiento espasmódico, ya que la
fricción estática y dinámica entran en juego. Los expertos de la industria
utilizan una restricción en el escape del aire en el extremo opuesto del
pistón, que suaviza e incrementa la presión diferencial contra el lado activo
del pistón, permitiéndole su desplazamiento positivo, pero uniforme, contra la
carga de resistencia.
El flujo de aire puede ser controlado por orificios fijos
o válvulas aguja, que limitan el aire mediante una pequeña restricción
ajustable en la válvula. Otro método, el control diferencial constante del
flujo, mantiene una pequeña presión diferencial en un orificio grande,
haciéndolo menos propenso a bloqueos. Estos métodos también mantienen la misma
velocidad de movimiento del pistón a través de todo su recorrido, porque el
flujo se mantiene constante mediante una presión diferencial fija. El control
de flujo funciona bién para pistones de efecto simple y doble (éstos últimos
proveen tiran y empujan, en tareas que requieren este tipo de acción). En caso
de un cilindro de doble acción, las funciones de suministro de aire y de
control del flujo de escape están totalmente entrecruzadas mediante una válvula
de cuatro vías, permitiendo que la velocidad del cilindro sea idénticamente
regulada en ambas direcciones.
COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRONEUMÁTICO
Un sistema hidroneumático debe estar constituido
por los siguientes componentes:
- Un tanque de presión: Consta de un orificio de entrada y uno de salida para el agua (en este se debe mantener un sello de agua para evitar la entrada de aire en la red de distribución), y otro para la inyección de aire en caso de que este falte.
- Un número de bombas acorde con las exigencias de la red. (Una o dos en caso de viviendas unifamiliares y dos o más para edificaciones mayores).
- Interruptor eléctrico para detener el funcionamiento del sistema, en caso de faltar agua en el estanque bajo.
- Llaves de purga en las tuberías de drenaje.
- Válvula de retención en cada una de las tuberías de descarga de las bombas al estanque hidroneumático.
- Conexiones flexibles para absorber las vibraciones.
- Llaves de paso entre la bomba y el equipo hidroneumático; entre este y el sistema de distribución.
- Manómetro.
- Válvulas de seguridad.
- Dispositivo para control automático de la relación aire/agua. (Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares)
- Interruptores de presión para arranque a presión mínima y parada a presión máxima, arranque aditivo de la bomba en turno y control del compresor.
- Indicador exterior de los niveles en el tanque de presión.(Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares)
- Tablero de potencia y control de motores.(Puede suprimirse en caso de viviendas unifamiliares)
- Dispositivo de drenaje del tanque hidroneumático y su correspondiente llave de paso.
- Compresor u otro mecanismo que reponga el aire perdido en el tanque hidroneumático.
LAS
BOMBAS
Cuando se selecciona el tipo o tamaño de bomba, se
debe tener en cuenta que la bomba por si sola debe ser capaz de abastecer la
demanda máxima dentro de los rangos de presiones y caudales, existiendo siempre
una bomba adicional para alternancia con la (o las) otra (u otras) y cubrir
entre todas, por lo menos el 140% de la demanda máxima probable. Además debe
trabajar por lo menos contra una carga igual a la presión máxima del tanque.
Cuando se dimensiona un tanque se debe considerar
la frecuencia del número de arranques del motor en la bomba, llamados Ciclos de
Bombeo. Si el tanque es demasiado pequeño, la demanda de distribución normal
extraerá el agua útil del tanque rápidamente y los arranques de las bombas
serán demasiado frecuentes, lo que causaría una desgaste innecesario de la
bomba y un consumo excesivo de potencia.
El punto en que ocurre el número máximo de
arranques, es cuando el caudal de demanda de la red alcanza el 50% de la
capacidad de la bomba. En este punto el tiempo que funcionan las bombas iguala
al tiempo en que están detenidas. Si la demanda es mayor del 50%, el
tiempo de funcionamiento será mas largo; cuando la bomba se detenga, la demanda
aumentada extraerá el agua útil del tanque más rápidamente. La potencia de la
bomba puede calcularse, de la siguiente manera:
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