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⚙️ Calculadora de Oleohidráulica Industrial
Bombas · Cilindros · Motores hidráulicos · Tuberías · Acumuladores · Térmica · Eléctrica
A. GRUPO DE BOMBEO Y ACCIONAMIENTO
1. Caudal de la Bomba (teórico y real)
$$ Q_{teo}=\frac{V_g \times n}{1000} \qquad Q_{real}=Q_{teo}\times\eta_v $$
Variables:
- Vg: Cilindrada o desplazamiento por revolución.
- n: Velocidad de giro [rpm] (típico 1450 rpm a 50 Hz · 1750 rpm a 60 Hz).
- ηv: Rendimiento volumétrico [0,85–0,97]. Engranajes ≈0,90 · Paletas ≈0,92 · Pistones ≈0,95.
2. Potencia Hidráulica de la Bomba
$$ kW=\frac{p \times Q}{600}\;\text{(Métrico)} \quad\Big|\quad HP=\frac{P \times Q}{1714}\;\text{(Inglés)} $$
Variables:
- p: Presión de trabajo · Q: Caudal.
- Es la potencia útil del fluido, sin considerar rendimientos.
3. Potencia de Accionamiento y Motor Requerido
$$ P_{eje}=\frac{p \times Q}{600 \times \eta_t} \qquad P_{el\acute{e}c}=\frac{P_{eje}}{\eta_{motor}} $$
Variables:
- ηt: Rendimiento total de la bomba (ηv×ηmh) [0,80–0,92].
- ηmotor: Rendimiento del motor eléctrico [0,85–0,95].
- Factor de servicio: margen para arranques y picos [1,10–1,25].
4. Par (Torque) en el Eje de la Bomba
$$ M=\frac{V_g \times \Delta p}{62,83 \times \eta_{mh}}\quad[N\cdot m] $$
Variables:
- Δp: Diferencial de presión que vence la bomba.
- ηmh: Rendimiento mecánico-hidráulico [0,88–0,95].
- M: Par resistente que debe entregar el motor de accionamiento.
5. Potencia Eléctrica (Motor Trifásico)
$$ P_{(kW)}=\frac{\sqrt{3}\,V\,I\,FP\,\eta}{1000} \qquad I=\frac{P_{(kW)}\times 1000}{\sqrt{3}\,V\,FP\,\eta} $$
Variables:
- V: Voltaje de línea [VCA] · I: Corriente [A].
- FP: Factor de potencia (cos φ), típico 0,80–0,88.
- Se reportan además kVA y kVAR para dimensionar banco de capacitores.
B. ACTUADORES LINEALES (CILINDROS)
6. Áreas, Fuerzas y Volúmenes del Cilindro
$$ A_1=\frac{\pi D^2}{4} \qquad A_2=\frac{\pi (D^2-d^2)}{4} \qquad F=p\times A\times\eta_{cil} $$
Variables:
- D: Diámetro del émbolo · d: Diámetro del vástago.
- A1: Área de empuje (avance) · A2: Área anular (retroceso).
- ηcil: Rendimiento por fricción de sellos [0,90–0,95].
- φ = A1/A2: relación de áreas; gobierna fuerza y velocidad en cada carrera.
7. Velocidad, Tiempo de Ciclo y Caudal de Retorno
$$ v=\frac{Q}{6\times A}\;[m/s] \qquad t=\frac{c}{v} \qquad Q_{ret}=Q\times\frac{A_2}{A_1} $$
Variables:
- Qret: caudal que vuelve al tanque — determina el tamaño de la línea de retorno y del filtro.
- En retroceso el caudal de salida se multiplica por φ: es el valor crítico de diseño.
8. Intensificación de Presión
$$ p_2=p_1\times\frac{A_1}{A_2}=p_1\times\frac{D^2}{D^2-d^2} $$
Concepto:
- Al presurizar el lado del émbolo con la salida anular bloqueada, la presión en la cámara anular se multiplica por φ.
- Es una causa clásica de reventones de mangueras y fallos de sellos en circuitos con válvulas de bloqueo.
9. Pandeo del Vástago (Euler)
$$ F_k=\frac{\pi^2 E J}{L_k^2} \qquad J=\frac{\pi d^4}{64} \qquad F_{adm}=\frac{F_k}{S} $$
Variables:
- E: Módulo de Young del acero = 210.000 N/mm².
- Lk: Longitud libre de pandeo = L × k, según el tipo de fijación.
- S: Coeficiente de seguridad recomendado [3,5–4].
C. ACTUADORES ROTATIVOS (MOTORES HIDRÁULICOS)
10. Motor Hidráulico: Velocidad, Par y Potencia
$$ n=\frac{1000\,Q\,\eta_v}{V_g} \qquad M=\frac{V_g\,\Delta p\,\eta_{mh}}{62,83} \qquad P=\frac{M\times n}{9550} $$
Variables:
- Vg: Cilindrada del motor · Δp: Diferencia de presión entrada–salida.
- n: Velocidad de salida [rpm] · M: Par de salida · P: Potencia mecánica.
D. CONDUCCIONES: TUBERÍAS Y PÉRDIDAS
11. Velocidad del Fluido y Diámetro Recomendado
$$ v=\frac{21,22\times Q}{d_i^2}\;[m/s] \qquad d_i=\sqrt{\frac{21,22\times Q}{v_{rec}}}\;[mm] $$
Velocidades recomendadas:
- Aspiración: 0,5–1,2 m/s (evita cavitación).
- Retorno: 1,5–3,0 m/s · Drenajes: < 1,5 m/s.
- Presión: 3–6 m/s (hasta 7–8 m/s en tramos cortos).
- di es el diámetro interior, no el nominal.
12. Número de Reynolds y Régimen de Flujo
$$ Re=\frac{v\times d_i}{\nu}=\frac{21220\times Q}{d_i\times\nu} $$
Interpretación:
- ν: Viscosidad cinemática [cSt = mm²/s]. ISO VG 46 a 40 °C ≈ 46 cSt.
- Re < 2300: laminar (deseable) · 2300–4000: transición · > 4000: turbulento.
13. Caída de Presión (Darcy–Weisbach)
$$ \Delta p=\lambda\times\frac{L}{d_i}\times\frac{\rho v^2}{2} \qquad \lambda_{lam}=\frac{64}{Re},\; \lambda_{turb}=\frac{0,3164}{Re^{0,25}} $$
Variables:
- ρ: Densidad del aceite ≈ 870 kg/m³ (campo fijo, no se convierte).
- Longitud equivalente: codos, tés y válvulas expresados como metros de tubo recto.
- Criterio: la caída en la línea de presión no debería superar el 3–5 % de la presión de trabajo.
E. ACUMULADORES, TÉRMICA Y DEPÓSITO
14. Acumulador de Vejiga / Pistón
$$ V_0=\frac{\Delta V}{\left(\frac{p_0}{p_1}\right)^{1/k}-\left(\frac{p_0}{p_2}\right)^{1/k}} $$
Variables (introduce presiones MANOMÉTRICAS; el programa suma 1 bar para pasarlas a absolutas):
- V0: Volumen nominal del acumulador a comprar.
- ΔV: Volumen útil de aceite requerido por el ciclo.
- p0: Precarga de N₂ — regla práctica: p₀ ≈ 0,90 × p₁ (vejiga) · 0,95 × p₁ (pistón).
- k: 1,0 isotérmico (ciclos lentos) · 1,4 adiabático (ciclos rápidos).
- Relación máxima recomendada p₂/p₀ ≤ 4:1 para no dañar la vejiga.
15. Balance Térmico y Depósito
$$ P_{calor}=P_{inst}\times f_p \qquad Q_{disip}=k\times A\times\Delta T \qquad V_{tanque}=(3\;a\;5)\times Q_{bomba} $$
Variables:
- fp: Fracción de potencia convertida en calor [0,20–0,35].
- k: Coef. de disipación del depósito ≈ 0,012 kW/(m²·°C) en aire quieto.
- Temperatura ideal del aceite: 45–55 °C · máximo admisible 70 °C.
- Si el calor generado supera al disipado ⇒ hace falta intercambiador.
- Superficie estimada: A ≈ 0,06 × V2/3 (V en litros, A en m²).
F. CONVERSIONES DE UNIDADES
16. Conversor Universal de Unidades
Instrucciones: elige la magnitud, escribe el valor y su unidad de origen. Se muestran todas las equivalencias de esa familia.
17. Tabla de Referencia Rápida
| Magnitud | Equivalencias |
|---|---|
| Presión | 1 bar = 14,5038 PSI = 100 kPa = 0,1 MPa = 1,0197 kg/cm² |
| Caudal | 1 l/min = 0,264172 GPM (US) · 1 m³/h = 16,667 l/min |
| Potencia | 1 kW = 1,34102 HP = 1,35962 CV · 1 HP = 0,7457 kW |
| Fuerza | 1 kN = 101,97 kgf = 224,809 lbf · 1 ton-f = 9,80665 kN |
| Par | 1 N·m = 0,737562 lbf·ft = 8,8507 lbf·in |
| Cilindrada | 1 cm³/rev = 0,0610237 in³/rev · 1 in³/rev = 16,387 cm³/rev |
| Viscosidad | 1 cSt = 1 mm²/s · ISO VG 46 = 46 cSt @ 40 °C |
| Temperatura | °F = (°C × 1,8) + 32 · °C = (°F − 32) / 1,8 |
| Volumen | 1 litro = 0,264172 gal (US) = 61,0237 in³ |
| Longitud | 1 in = 25,4 mm · 1 ft = 0,3048 m |
