Oleohidràulica: Guia Completa de Conceptes i Components

Oleohidràulica: Definició i Conceptes Bàsics

La oleohidràulica es basa en l'ús d'oli com a fluid transmissor d'energia per accionar mecanismes.

Avantatges Respecte la Pneumàtica

• Regulació fàcil de la velocitat: Com que l'oli és incompressible, es pot canviar la velocitat de manera ràpida i precisa.
• Transmissió de grans potències: La potència és P=P·S; per tant, com que es pot treballar a altes pressions, també es genera més potència.
• Control de la posició: Gràcies a la incompressibilitat, podem aturar un actuador hidràulic precisant molt la posició.
• Protecció del sistema: La vàlvula de seguretat i els amortidors eviten possibles danys al circuit.
• Reversibilitat dels accionaments: Mitjançant una bomba o vàlvula, podem canviar el gir del circuit instantàniament.
• Possibilitat d'arrencada i aturada de càrrega: Es pot bloquejar bruscament el circuit, així com l'arrencada posterior en càrrega.

Inconvenients de l'Oleohidràulica

• Els accionaments oleohidràulics són més cars, lents i complicats.
• No permeten acumular energia, només la transmissió.

Sistemes Híbrids: Pneumàtic-Hidràulics

En les instal·lacions on es necessita puntualment una funció oleohidràulica, s'usa un circuit pneumàtic amb components hidràulics. Aquests s'anomenen convertidors pneumàtic-hidràulics aire-oli i cilindres oleopneumàtics. Aquests sistemes es poden usar per:

• Raons econòmiques.
• Governar la màquina amb un únic sistema de control.
• No complicar la instal·lació amb una central de cada tipus.

Característiques dels Fluids Hidràulics

Els fluids hidràulics tenen propietats altament lubricants i gran estabilitat química per resistir l'oxidació.

Principi de Pascal

La pressió exercida en un punt d'un fluid incompressible en repòs es transmet en totes direccions. Fórmula: F1/A1 = F2/A2.

Cabal i Potència Hidràulica

El cabal és la quantitat de fluid que travessa una secció per unitat de temps. En funció de si s'expressa en massa o volum, parlem de cabal màssic o volumètric. Fórmula: Q = A · v.

La potència hidràulica és l'energia de pressió per unitat de temps.

Circuit Oleohidràulic: Components

Un circuit oleohidràulic és un conjunt d'elements disposats de manera que, usant un oli, s'executi un treball a través de mecanismes. Està format per: Motor - Bomba - Elements de transport - Dispositius de regulació i control - Elements de treball.

Dividim els components en 4 grups principals:

• Elements de potència: Transformen energia mecànica (Em) en energia hidràulica (Eh) (Ex: Bomba).
• Elements de regulació i control: Regulen paràmetres del sistema (cabal, velocitat, sentit...).
• Elements de treball: Transformen energia hidràulica (Eh) en energia mecànica (Em).
• Condicionadors i accessoris: La resta de components com dipòsits, filtres o manòmetres.

Grup o Central Oleohidràulica

El grup o central oleohidràulica produeix i controla l'energia oleohidràulica.

Bombes Hidràuliques

Les bombes hidràuliques converteixen energia mecànica (Em) en energia hidràulica (Eh) i donen moviment al fluid.

Característiques de les Bombes

• Pressió de treball: Valor de la pressió màxima contínua de treball a una velocitat determinada.
• Cabal o desplaçament geomètric: Producte de la cilindrada pel nombre de cicles; és el volum bombat en una volta completa.
• Rendiment volumètric i total: Relació entre cabal real i teòric. El total és el producte del rendiment mecànic i el volumètric.

Tipus de Bombes Hidràuliques

• Bombes hidrodinàmiques: No s'usen en circuits oleohidràulics, només hidràulics. Funcionen amb la força centrífuga. El fluid entra per un eix giratori i s'expulsa a l'exterior. S'usen quan la resistència a vèncer és petita.
• Bombes hidrostàtiques: Bomben la mateixa quantitat de líquid per cicle independentment de la pressió.

Bombes d'Engranatges Externs

Les bombes rotatives d'engranatges externs produeixen cabal en transportar el fluid entre les dents de dos engranatges perfectament acoblats. Aquests es mouen per l'accionament d'un motor. Molt emprades en instal·lacions oleohidràuliques per la seva senzillesa i economia.

Bombes Rotatives de Paletes

Les bombes rotatives de paletes són un tipus de bomba hidrostàtica de cabal fix o variable. Treballen a baixa pressió i velocitats entre 500 i 3000 min⁻¹. Es basen en un eix rotor en el qual s'allotgen unes paletes que giren dins d'un anell.

Bombes Rotatives de Pistons

Les bombes rotatives de pistons són bombes hidrostàtiques que disposen de molts conjunts pistó-cilindre. Part del mecanisme de la bomba gira provocant l'entrada de fluid al pistó, i que s'expulsa en el procés de compressió. Distingim les bombes de pistons axials i radials.

Vàlvules: Regulació i Control

Les vàlvules són elements de regulació i control que permeten regular els paràmetres pressió, cabal, sentit, etc.

Tipus de Vàlvules

Poden adoptar diverses posicions, representades mitjançant un quadrat. Els tipus principals són:

• Vàlvules distribuïdores o direccionals.
• Vàlvules reguladores de cabal.
• Vàlvules reguladores de pressió.

Vàlvules Distribuïdores o Direccionals

Les vàlvules distribuïdores o direccionals són components hidràulics que obren i tanquen el pas per dirigir el fluid on ens interessa.

Vàlvules Unidireccionals

Les vàlvules unidireccionals només permeten circular el flux en un únic sentit.

Tipus de Vàlvules Unidireccionals

• Vàlvula Antiretorn: Vàlvula tancada amb un con, una bola o una molla, que no permet la circulació del fluid en sentit contrari.
• Vàlvula Antiretorn Pilotada: Només permet el flux de fluid en un sentit mitjançant pilotatge extern.

Vàlvula Distribuïdora 2/2

És la vàlvula més senzilla; pot ser oberta o tancada i governa el pas de fluid amb una clau de pas.

Vàlvula Distribuïdora 4/2

S'utilitza per governar cilindres de doble efecte. Permet el pas de fluid en ambdós sentits.

Vàlvula Distribuïdora 4/3

Governa cilindres de doble efecte, però tenen una posició intermèdia que permet diferents possibilitats. Poden ser d'inversió axial o radial.

Vàlvules Reguladores de Cabal

Les vàlvules reguladores de cabal permeten variar la velocitat dels actuadors oleohidràulics i regular el cabal d'alimentació.

Vàlvules Reguladores de Cabal Variable

En aquest tipus de vàlvula, el cabal depèn de la pressió. Per aquest motiu, a través de la pressió és possible canviar el cabal. Poden ser reguladores de cabal per cargol (senzilla), d'agulla, o de cabal compensades (les més usades).

Vàlvules Reguladores de Pressió

Les vàlvules reguladores de pressió mantenen la pressió a un valor constant de treball. Són vàlvules de dues vies i poden ser d'acció directa o pilotades, però tenen uns desavantatges:

• Necessiten una vàlvula limitadora de pressió addicional.
• Si no hi ha circulació per part de l'actuador, no poden ajustar una pressió baixa.

Vàlvules Limitadores de Pressió

Les vàlvules limitadores de pressió són un dispositiu de seguretat contra sobrepressions i sobrecàrregues. També anomenada vàlvula de seguretat. Es col·loquen després de la bomba per limitar la pressió màxima.

Servovàlvules

Les servovàlvules són vàlvules direccionals de més d'una via que, en funció del senyal de realimentació subministrat per un transductor, controlen la posició de l'actuador.

Vàlvules Proporcionals

Les vàlvules proporcionals regulen el cabal o la pressió de manera proporcional al senyal elèctric rebut.

Cilindres: Elements de Treball

Els cilindres transformen l'energia hidràulica (Eh) en energia lineal.

Tipus de Cilindres

• Cilindres de Simple Efecte: El fluid entra i surt per una única cambra, i per tant la força es fa en un únic sentit. La recuperació s'efectua per una molla.
• Cilindres de Doble Efecte: Es fa treball tant en l'avanç com en el retrocés.

Motors Hidràulics i Oleohidràulics

Els motors hidràulics i oleohidràulics transformen l'energia hidràulica (Eh) en energia mecànica (Em) rotativa.

Tipus de Motors Hidràulics

• Motors de pistons (els més usats).
• Motors d'engranatges (els més senzills i econòmics).