MOTORES HIDRAULICOS

  El nombre que se da generalmente a actuador hidráulico giratorio es motor hidráulico. La construcción de los motores se parece mucho a la de las bombas. En vez de suministrar fluido como lo hace una bomba, son impulsados por ésta y desarrollan un par y un movimiento continúo de rotación, es decir, convierten la energía hidráulica en torque y como resultado Fuerza. Como los dos orificios del motor, de entrada y de salida, pueden ser ambos presurizados (motores bidireccionales). Muchos de los motores hidráulicos llevan drenaje externo.

  Todos los motores hidráulicos poseen varias características en común que pueden ser:

  1.Cada tipo debe tener una superficie sometida a presión diferencial . En los motores de paleta, engranajes y orbitales esta superficie es rectangular. En los motores de pistones axiales y radiales la superficie es Circular. 

  2.En cada diseño la presión aplicada a área (A) (superficie), debe estar conectada mecánicamente a un eje de salida que aplica la energía mecánica al equipo accionado por el motor. 

  3.La aplicación del fluido bajo presión a esta superficie debe proporcionarse en cada tipo de motor hidráulico para poder mantener una rotación continua.

  El funcionamiento óptimo del motor esta determinado por: 

  1. Capacidad de soportar presiones y grandes fuerzas hidráulicas.

  2. Características de las fugas de las partes en movimiento.

  3. Eficacia de los métodos utilizados para conectar la superficie bajo presión al eje de salida.

  El funcionamiento óptimo de un motor varía en cada tipo de diseño por la capacidad de soportar de presión y grandes fuerzas, caudal, par de salida, velocidad, rendimiento, duración elevada y configuración física viene determinado por: 

  Características nominales de los Motores

  Los motores hidráulicos se clasifican según su desplazamiento (tamaño), capacidad de par, velocidad y limitaciones de la presión máxima. 

  Desplazamiento

  Es la cantidad de fluido requerida por el motor para que su eje gire una revolución. El desplazamiento del motor es igual a la capacidad de una cámara multiplicada por la cantidad de cámaras que el motor contiene. Este desplazamiento se expresa Volumen, en pulgadas cúbicas por revolución (in^3/rev), o centímetros cúbicos por revolución, (cm^3/rev).

  El desplazamiento de los motores hidráulicos puede ser fijo o variable para un mismo caudal de entrada y presión de trabajo constantes. El motor de desplazamiento fijo suministra un par constante (Torque constante) a velocidad constante. 

  Bajo las mismas condiciones, el motor de desplazamiento variable proporciona un par variable (Torque variable) a velocidad variable. 

  Par (Torque)

  El Par es el componente de fuerza a la salida del motor. Su concepto es equivalente al de fuerza en un cilindro. Se define como un esfuerzo giratorio o de torsión. No se requiere movimiento para tener un par, pero este movimiento se efectuará si el par es suficiente para vencer el rozamiento y resistencia de la carga.

 El par de salida se puede expresar en Newton metro, en libras - pulgadas o en libras – pie, y es función de la presión del sistema y del desplazamiento del motor. Los valores del par de un motor se dan generalmente para una diferencia específica de presiones, o caída de presión a través del mismo. Los valores teóricos indican el par disponible en el eje del motor suponiendo un rendimiento del 100%.

  El par de arranque con carga es el par requerido para conseguir que gire una carga en reposo. Hace falta más Par para empezar a mover una carga que para mantenerla moviéndose.

  El par de giro puede referirse a la carga del motor o al motor mismo. Cuando se utiliza con referencia a una carga, indica el par requerido para mantenerla girando. Cuando se refiere al motor, este par indica el par que el motor puede realmente realizar para mantener una carga girando. El par de giro toma en consideración el rendimiento del motor y se expresa como un porcentaje del par teórico. El par de giro de los motores normales de pistones, paletas y engranajes es aproximadamente un 90% del teórico.

  El par de arranque sin carga se refiere a la capacidad de un motor hidráulico. Indica el valor del par que el motor puede desarrollar para empezar a mover una carga. En algunos casos, este par es mucho menor que el par de giro. Este par de arranque se expresa también como un porcentaje del par teórico y para los motores corrientes de pistones, paletas y engranajes suele estar comprendido entre el 60 y el 90% del par teórico.

  El rendimiento mecánico es la relación entre el par real desarrollado y el par teórico. 

  Velocidad

  La velocidad del motor depende de su desplazamiento y del volumen de fluido que se le suministra. Su velocidad máxima es la velocidad a una presión de entrada específica que el motor puede mantener durante un tiempo limitado sin dañarse. 

  La velocidad mínima es la velocidad de rotación suave, continua y más baja de su eje. El drenaje es la fuga interna a través del motor, o el fluido que lo atraviesa sin realizar ningún trabajo. La velocidad puede ser expresada en revoluciones por minuto. El motor hidráulico debe ser operado dentro de sus rangos de eficiencia.

  El sistema hidráulico puede sufrir daños si el motor es sobre-revolucionado o provocar un desgaste prematuro/ acelerado.

  Presión

  La presión necesaria para el funcionamiento de un motor hidráulico depende del par y del desplazamiento. Un motor con gran desplazamiento desarrollará un par determinado con menos presión que un motor con un desplazamiento más pequeño. 

  El par desarrollado por un motor se expresa generalmente en pulgadas - libra por 100 psi de presión (newton – metro por bar)

  Clases de motores hidráulicos

  En Los motores hidráulicos pueden clasificarse según su aplicación, en tres categorías:

  ● Motores de velocidad elevada y par bajo (HSLT)

  ● Motores de baja velocidad y par elevado (LSHT)

  ● Motores de rotación limitada (Generadores de par)

  Motores HSLT. (High Speed, Low Torque) motores de alta velocidad y bajo torque pueden utilizarse en aplicaciones cuando se requiere que funcione continuamente a velocidades relativamente elevadas. Como ejemplos, ventiladores, accionamiento de generadores y compresores. Mientras que la velocidad es elevada y relativamente constante, la carga puede ser fija, como en ventiladores, o completamente variable como en compresores y generadores. Los motores HSLT son excelentes para este tipo de aplicaciones. Los cuatro tipos mayormente utilizados son los motores de pistones en línea y en ángulo, los de paletas y los engranajes.

  Motores LSHT. (Low speed, High Torque) Motores de baja velocidad y alto torque, pueden utilizarse en algunas aplicaciones, cuando el motor debe mover cargas relativamente elevadas a velocidades bajas y a un par sensiblemente constante. 

  Algunos de ellos funcionan suavemente hasta una o dos rpm y son de diseño sencillo con un número mínimo de piezas, completamente fiables y generalmente de menos costo que los motores de velocidad elevadas utilizados con dispositivos de reducción de la velocidad.

  Idealmente, los motores LSHT deben tener rendimiento elevado con relación a sus pares de arranque y funcionamiento, y buenos rendimientos volumétricos y mecánicos. Deben arrancar suavemente bajo carga total y suministrar el par total en todo el intervalo de funcionamiento. Estos motores deben presentar poco o ninguna caída de par a la salida en todo el intervalo de funcionamiento, y la variación de velocidad con relación a la velocidad media, a presión constante, debe ser mínima.

  Los diseños básicos de los motores LSHT son los motores de engranajes internos, paletas, una paleta giratoria, pistones radiales y pistones axiales, en línea y en ángulo 

  Motores Hidráulicos con Gerotor de caudal fijo, alto torque y bajas rpm

  ● Series TC, TB, TE, TJ, TF, TG, TH de alta eficiencia volumétrica y extensa vida útil en tamaños compactos. 

  ● Presiones máximas de uso continuo hasta 224 bar (3250 psi), e intermitentes hasta 275 bar (4000 psi), en construcción robusta de rodamientos de trabajo pesado. 

  ● RPM máximas hasta 940 rpm 

  ● Caudales hasta 1103 cc/revolución (67.3 cu in/rev) 

  ● Torque máximo de uso continuo hasta 10,000 lb-in, y hasta 15,000 lb-in en uso intermitente

  Motores Hidráulicos con Gerotor de caudal fijo, y altas rpm

  ● Aptos para el comando de ventiladores, ruedas y aplicaciones donde se necesite capacidad de altas rpm, inclusive con alto torque inicial 

  ● Series M2 y M4, de larga vida útil y operación silenciosa. 

  Velocidades hasta 7500 rpm según el modelo.

  Tipos de motores hidráulicos.

  En las aplicaciones industriales, se utilizan una variedad de motores hidráulicos. El tipo de motor utilizado depende de los requerimientos de cada aplicación individual. La siguiente es un listado de los tipos de motores:

   1.Motores de engranajes – los motores de engranajes externos e internos (gerotor u orbital) 

  2.Motores de paletas – Motores de tipos equilibrados y desequilibrados hidráulicamente, fijos, variables, y de cartucho (funcionamiento elevado). 

  3.Motores de pistones – Motores en línea, en ángulo y radiales (fijos, variables y tipo leva 

  4.Generadores de par - incluyendo los tipos de pistones y de paletas