FUNDAMENTOS
DE HIDRAULICA
GENERALIDADES DEL CURSO
GeneralidadesdelCurso
Generalidades
El objetivo de este módulo es enseña...
CONTENIDO
UNIDAD 1
Lección 1: Seguridad y equipo de capacitación de los
sistemas hidráulicos
UNIDAD 2
Lección 1: Principio...
FUNDAMENTOS
DE HIDRAULICA
Descripción del Curso
DescripcióndelCurso
Descripción
1. Curso de sistemas hidráulicos básicos
2...
FUNDAMENTOS
DE HIDRAULICA
Objetivos
ObjetivosdelCurso
Al terminar el curso, el estudiante estará en capacidad de:
1. Expli...
FUNDAMENTOS
DE HIDRAULICA
Material de Referencia
MaterialdeReferencia
Material de referencia
Diagnóstico de averías de la ...
FUNDAMENTOS
DE HIDRAULICA
Material de Ayuda de Capacitación
AyudasdeCapacitación
Material de ayuda de capacitación
1 - Bom...
El Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos usado en este
curso puede pedirse al siguiente proveedor:
TII Technical ...
UNIDAD 1
Hidráulica Básica - Seguridad y Equipo de
Capacitación de Sistemas Hidráulicos
Unidad1:HidráulicaBásica
Al termin...
Lección 1: Seguridad y Equipo de
Capacitación de Sistemas
Hidráulicos
SeguridadyEquipodeCapacitación
Introducción
La segur...
Procedimientos básicos de seguridad
Es importante seguir los procedimientos básicos de seguridad cuando
se encuentre en el...
Equipo de Capacitación Explorer II
El Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II
consta de un bastidor-A d...
Parte posterior del tablero del equipo Explorer II
La figura 1.1.2 muestra la parte posterior del tablero del equipo
Explo...
Explorer II: Acoplamientos y mangueras
Las mangueras del Equipo Explorer II están conectadas con
acoplamientos de desconex...
Otros componentes del equipo de capacitación (cont.)
Los componentes del equipo de capacitación mostrados en la figura
1.1...
UNIDAD 2
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos -
Principios de los Sistemas Hidráulicos
Unidad2:FundamentosdelosSistemas...
NOTAS
Lección 1: Principios de los Sistemas
Hidráulicos
PrincipiosdelosSistemasHidráulicos
Introducción
Todos sabemos que los pr...
Fig. 2.1.1 Recipientes para líquidos
LIQUIDO
FUERZA
PESO
50 lbs.
Fig. 2.1.2 Líquido bajo presión
Los líquidos son práctica...
FUERZA
GAS
50 lbs.
PESO
Fig. 2.1.3 Un gas puede comprimirse
Rad io 3 pulg . R adio 2 p ulg .
1.130 lbs
FUERZA
500 lbs
40 l...
Fuerza = Presión x Area
F
P A
Presión = Fuerza x Area
Area = Fuerza x Presión
Fig. 2.1.5 Ley de Pascal
Una fórmula simple ...
Ventaja mecánica
La figura 2.1.6 muestra de qué manera un líquido en un sistema
hidráulico provee una ventaja mecánica.
Ya...
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12000 120
FLUJO
1 gal EE.UU./min
Fig. 2.1.7 Sin restricción
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FLUJO
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Fig. 2.1.8 ...
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Fig. 2.1.9 Bloqu...
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lb /pul g2
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207 kPa (30 lb /pul g2 )
l b /pul g2
l b /pul g2
207 kPa (30 lb /p...
Cuando el flujo de aceite de la bomba llena el conducto ubicado a la
izquierda de las tres válvulas, la presión de aceite ...
NOTAS
PRACTICA DE TALLER 2.1.1: LEY DE PASCAL
Objetivo
El objetivo de la práctica de taller es demostrar la Ley de Pascal. Cuand...
PRACTICA DE TALLER 2.1.1: LEY DE PASCAL
Objetivo
El objetivo de la práctica de taller es demostrar la Ley de Pascal. Cuand...
PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICA
Objetivo
El objetivo de esta práctica de taller es demostrar el ...
PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICA (continuación)
12. Extienda el vástago del cilindro de calibre 1...
PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICA
Objetivo
El objetivo de este práctica de taller es demostrar el ...
PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICA (continuación)
12. Extienda el vástago del cilindro de calibre 1...
PRACTICA DE TALLER 2.1.3: AUMENTO DE LA PRESION DEL SISTEMA
Objetivo
El objetivo de esta práctica de taller es demostrar c...
PRACTICA DE TALLER 2.1.3: AUMENTO DE LA PRESION DEL SISTEMA
Objetivo
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PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO
Objetivo
El objetivo de esta práctica de taller es demost...
PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO
(continuación)
14. Gire a la derecha el tornillo de ajust...
PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO
Objetivo
El objetivo de esta práctica de taller es demost...
PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO
(continuación)
14. Gire a la derecha el tornillo de ajust...
EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
Llene los espacios correspondientes o encierre en un círculo la respuesta correcta.
. No...
EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA (continuación)
Nombre _________________________
Llene los espacios correspondientes o en...
EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA
Llene los espacios correspondientes o encierre en un círculo la respuesta correcta.
. No...
EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA (continuación)
Nombre _________________________
Llene los espacios correspondientes o en...
UNIDAD 3
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos -
Componentes de los Sistemas Hidráulicos
Unidad3:FundamentosdelosSistema...
NOTAS
Lección 1: Tanque Hidráulico
TanqueHidráulico
Introducción
En el diseño de máquinas y equipos para construcción son de gra...
TA PA DE LLENADO
M IRILLA
TU BERIAS DE
SUM INISTRO
Y RETO RNO
DR ENAJE
Fig. 3.1.1 Tanque Hidráulico
Tanque hidráulico
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Tanque presurizado
Los dos tipos principales de tanques hidráulicos son: tanque
presurizado y tanque no presurizado.
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TANQU E NO PRESURIZA DO
RETOR NO
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Fig. 3.1.3 Tanque no presurizado
TANQUE NO PRESURIZADO TANQUE ...
Nombre _________________________
SISTEMA HIDRAULICO BASICO - TANQUE HIDRAULICO - EXAMEN
Llene los espacios o encierre en u...
Nombre _________________________
SISTEMA HIDRAULICO BASICO - TANQUE HIDRAULICO - EXAMEN
Escriba en los espacios o encierre...
Lección 2: Fluidos Hidráulicos
FluidosHidráulicos
Introducción
La vida útil del sistema hidráulico depende en gran medida ...
Fig. 3.2.1 Fluidos hidráulicos
Funciones de los fluidos hidráulicos
Los fluidos prácticamente son incompresibles. Por tant...
Enfriamiento
El funcionamiento del sistema hidráulico produce calor a medida que
se transfiere energía mecánica a energía ...
Viscosímetro Saybolt
El equipo usado generalmente para medir la viscosidad de un fluido es el
viscosímetro Saybolt (figura...
Entre más bajo sea el número SAE, mejor es el flujo de aceite a bajas
temperaturas. Entre más alto sea el número SAE, mayo...
PRACTICA DE TALLER 3.2.1: VISCOSIDAD Y TEMPERATURA DE LOS FLUIDOS
Nombre _________________________
Objetivo
Medir la visco...
PRACTICA DE TALLER 3.2.1: VISCOSIDAD Y TEMPERATURA DE LOS FLUIDOS
Nombre _________________________
Objetivo
Medir la visco...
PRACTICA DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION
Objetivo
Medir la temperatura de un fluido a presión.
Materia...
PRACTICA DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION
(continuación)
9. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de ...
PRACTICAS DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION
Objetivo
Medir la temperatura de un fluido a presión.
Materi...
Nombre _________________________
PRACTICAS DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION
(continuación)
9. Gire a la...
Nombre: _________________________
SISTEMA HIDRAULICO BASICO - FLUIDO HIDRAULICO - EXAMEN
Llene los espacios correspondient...
Nombre: _________________________
SISTEMA HIDRAULICO BASICO - FLUIDO HIDRAULICO - EXAMEN
Llene los espacios correspondient...
Lección 3: Motores y Bombas Hidráulicos
Lección3:MotoresyBombasHidráulicos
Introducción
Los motores y las bombas hidráulic...
Bomba hidráulica
La bomba hidráulica convierte la energía mecánica en energía
hidráulica. Es un dispositivo que toma energ...
Motor hidráulico
El motor hidráulico convierte la energía hidráulica en energía
mecánica. El motor hidráulico usa el flujo...
Unidad 3 3-3-4 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
Lesson 3
Bombas no regulables
Las bombas no regulables tienen mayor...
Bomba de hélice axial
La bomba tipo hélice axial tiene un diseño como el de un ventilador
eléctrico, montada en un tubo re...
Eficiencia volumétrica
A medida que la presión aumenta, los espacios libres muy estrechos
entre las piezas de la bomba reg...
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Unidad 3 3-3-8 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
Lección 3
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Fig. 3.3.6 Bomba de engranajes
Bomb...
Flujo de la bomba de engranajes
El flujo de salida de la bomba de engranajes está determinado por la
profundidad de los di...
Unidad 3 3-3-10 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
Lección 3
ACEITE DE EN TR ADAAC EITE DE SA LIDA
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  1. 1. FUNDAMENTOS DE HIDRAULICA GENERALIDADES DEL CURSO GeneralidadesdelCurso Generalidades El objetivo de este módulo es enseñar los fundamentos de hidráulica básica; identificar y describir la función de las válvulas usadas en los sistemas hidráulicos Caterpillar y de las bombas de paletas, de engranajes y de pistones; desarmar y armar los componentes hidráulicos; identificar y describir la función de los símbolos hidráulicos ISO; trazar el flujo de aceite y describir la operación de los diferentes sistemas hidráulicos. Este curso fue desarrollado para usarse con el Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II aunque también puede usarse otro equipo de capacitación de sistemas hidráulicos. En caso de usarse un equipo de capacitación diferente al Explorer II, puede necesitarse adaptar los contenidos y las hojas de trabajo de las prácticas de taller al equipo usado. En los ejercicios de desarmado y armado de los componentes hidráulicos, se sugiere el uso de otros tipos de bombas, válvulas y cilindros. © 2000 Caterpillar Inc. Propiedad de Caterpillar Inc.
  2. 2. CONTENIDO UNIDAD 1 Lección 1: Seguridad y equipo de capacitación de los sistemas hidráulicos UNIDAD 2 Lección 1: Principios de hidráulica UNIDAD 3 Lección 1: Tanque hidráulico Lección 2: Fluidos hidráulicos Lección 3: Bombas y motores Lección 4: Válvulas de control de presión Lección 5: Válvulas de control de dirección Lección 6: Válvulas de control de flujo Lección 7: Cilindros UNIDAD 4 Lección 1: Sistema hidráulico del implemento de operación piloto GLOSARIO Glosario de términos y abreviaturas Contenido
  3. 3. FUNDAMENTOS DE HIDRAULICA Descripción del Curso DescripcióndelCurso Descripción 1. Curso de sistemas hidráulicos básicos 2. Número del curso______________ 3. Requisitos: Ninguno 4. Cuatro horas de clase teórica y seis horas de laboratorio semanales 5. Crédito: Tres horas semestrales Método de presentación del curso 1. Clases y temas de discusión 2. Demostraciones 3. Apoyo con ejercicios y hojas de trabajo de las prácticas de taller Evaluación sugerida para medir los logros del estudiante 1. Examen de la unidad _______% 2. Hojas de trabajo de las prácticas de taller _______% 3. Examen final _______% 4. Participación en clase y en las prácticas de taller _______%
  4. 4. FUNDAMENTOS DE HIDRAULICA Objetivos ObjetivosdelCurso Al terminar el curso, el estudiante estará en capacidad de: 1. Explicar y demostrar los principios fundamentales de hidráulica básica (fuerza = presión x área) 2. Explicar y demostrar los efectos de un flujo a través de un orificio 3. Explicar la operación de la bomba de engranajes, la bomba de paletas y la bomba de pistones 4. Desarmar, identificar y armar los componentes de la bomba de engranajes, de la bomba de paletas y de la bomba de pistones 5. Identificar los componentes y explicar la operación de las válvulas de alivio simple, de alivio de operación piloto, de control de flujo, reductora de presión, diferencial de presión, de retención, de compensación, de secuencia y la válvula de control direccional 6. Identificar los componentes y explicar la operación de los cilindros de acción simple y de acción doble 7. Usar el Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Básicos para montar sistemas hidráulicos de centro abierto y de centro cerrado 8. Identificar y explicar los símbolos hidráulicos ISO 9. Trazar el flujo de aceite usando los símbolos hidráulicos ISO 10. Trazar el flujo de aceite y explicar la operación del sistema hidráulico del implemento de operación piloto El contenido de este módulo se debe considerar como información general de los sistemas hidráulicos básicos usados en todas las máquinas Caterpillar.
  5. 5. FUNDAMENTOS DE HIDRAULICA Material de Referencia MaterialdeReferencia Material de referencia Diagnóstico de averías de la bomba de engranajes FEG45137 Diagnóstico de averías de la bomba hidráulica SEBD0501 Guía de recuperación y reutilización de piezas SEBF8080 Guía de identificación de la bomba hidráulica tipo paletas SEHS9353 Procedimiento de armado de la bomba de pistones SENR5207 Procedimientos de armado del motor de rotación y cadena SENR4939 Procedimiento de armado de los motores de los Cargadores de Cadenas 973 SENR4940 Guía de recuperación y reutilización de piezas SEBF8133 Guía de reutilización de piezas SEBF8136 Análisis de averías del motor y de la bomba de pistones axiales SEBD0641 Guía de recuperación y reutilización de piezas SEBF8253
  6. 6. FUNDAMENTOS DE HIDRAULICA Material de Ayuda de Capacitación AyudasdeCapacitación Material de ayuda de capacitación 1 - Bomba de engranajes (Serie 20) con diseño de sello y plancha de separación 1 - Bomba de engranajes (Serie 16) con diseño de aluminio/bronce 1 - Bomba de engranajes (FL7) con planchas compensadoras de presión 2 - Juegos de planchas compensadoras de presión y sellos (Series 20 y FP8) 1 - Bomba de paletas con planchas de flexión 1 - Bomba de paletas (VQ) con planchas de flexión 1 - Bomba de paletas (Serie 30) con paletas intercambiables y planchas de flexión 1 - Bomba Vickers PVE 1 - Bomba Vickers PVH 1 - Bomba o motor de pistones de ángulo fijo (Rexroth o Linde) 1 - Equipo de demostración de bomba de pistones 2 - Niples Caterpillar 5P8998 (NPT1/4 x 1/4 externo) 4 - Acoplamientos de desconexión rápida 4010-2 (1/4 externo, nariz de bola; NPT 1/4 interno) 4 - Acoplamientos de desconexión rápida Pioneer 4050-2 (1/4 interno, nariz de bola, NPT1/4 interno) 2 - Válvulas de retención 306 C-1 Kepner Products Co.* 16 onzas de agua de grifo 2 - Envases vacíos de 1 cuarto de galón EE.UU. 16 onzas de aceite hidráulico 1 - Cronómetro 1 - Juego de herramientas estándar de técnico de servicio * Pedir a: Kepner Products Co. 995 N. Ellsworth Avenue Villa Park, Illinois 60181 Teléfono: 630 279 1550 Fax: 630 279 9669 NOTA: Conecte dos acoplamientos de desconexión rápida Pioneer 4010-2 a cada válvula de retención Kepner 306C-1. Conecte dos acoplamientos de desconexión rápida Pioneer 4050-2 a cada niple Caterpillar 5P8998. Use sellante para tubería.
  7. 7. El Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos usado en este curso puede pedirse al siguiente proveedor: TII Technical Education Systems 814 Chestnut St. P.O. Box 1203 Rockford, IL 61105 Teléfono: 815-966-2525 Fax: 815-965-4836 Modelo: EXPII CAT Precio aproximado: US$7.000,00 (descuento especial disponible para instituciones de educación superior) Descripción: Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II con unidad principal y una bomba. Modificado por Caterpillar que añade los siguientes componentes al equipo básico: • Válvula de solenoide de doble extremo (en cambio de una válvula de solenoide de un solo extremo) • Conexiones a prueba de fugas (acoplamientos de niples y mangueras) • Una segunda válvula de alivio externa en el tablero • Tes externas en ambas válvulas de alivio Además del equipo básico y las modificaciones, se deben pedir también los siguientes componentes (adicionales): • Flujómetro, Modelo EXP-200410 • Válvula de retención de operación piloto, Modelo EXP- 200610 con cuerpo de válvula y plancha inferior Unidad 1 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
  8. 8. UNIDAD 1 Hidráulica Básica - Seguridad y Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Unidad1:HidráulicaBásica Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: 1. Usar en el trabajo diario los procedimientos de seguridad 2. Usar el Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II para montar circuitos hidráulicos básicos Introducción Existen reglas que definen los procedimientos correctos de seguridad que deben tenerse en cuenta en la clase, en el laboratorio y en el área de trabajo. Los procedimientos de seguridad deben practicarse hasta que se conviertan en hábitos. El Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II hace posible que el estudiante demuestre las funciones hidráulicas básicas e incremente su aprendizaje.
  9. 9. Lección 1: Seguridad y Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos SeguridadyEquipodeCapacitación Introducción La seguridad es uno de los aspectos más importantes que una persona debe aprender. Ya sea en el salón de clase, en el laboratorio o en el área de trabajo, existen reglas que determinan las prácticas aceptables de seguridad. El instructor hará un repaso de las prácticas apropiadas de seguridad. Para demostrar los diferentes temas relacionados con los sistemas hidráulicos, se usará el Equipo de Capacitación Explorer II. Los estudiantes deben familiarizarse con los componentes y la operación del equipo de capacitación. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Determinar las prácticas de seguridad que debe seguir en el área de trabajo 2. Ubicar e identificar los componentes del Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos 3. Operar el Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos SEG UR IDAD Y EQUIPO DE CA PAC ITACIO N D E SISTEMAS H IDR AU LIC O S SISTEM AS HIDRAULIC OS BASICO S
  10. 10. Procedimientos básicos de seguridad Es importante seguir los procedimientos básicos de seguridad cuando se encuentre en el laboratorio, taller u otra área de trabajo. Practique los siguientes procedimientos hasta que se conviertan en hábitos. En cualquier área de trabajo usted debe: 1. Mantener siempre limpia el área de trabajo 2. Mantener libre de alimentos y bebidas el área de trabajo 3. Manejar con precaución los componentes y las conexiones eléctricos 4. Usar SIEMPRE una fuente eléctrica a tierra de especificación apropiada. El equipo Explorer II funciona a 115V CA 5. Vestir apropiadamente. NO USAR ropa suelta o de tamaño inadecuado. NO USAR joyas Procedimientos adicionales de seguridad al trabajar con el Equipo de Capacitación Explorer II Es importante, al trabajar con sistemas hidráulicos, también tener en cuenta los siguientes procedimientos de seguridad. Usted debe: 1. Usar SIEMPRE gafas de seguridad. 2. Apagar SIEMPRE el equipo de capacitación antes de conectar o desconectar cualquier componente. 3. Secar SIEMPRE sus manos completamente, antes de tocar el equipo eléctrico, incluyendo las válvulas de solenoide y los interruptores que controlan el equipo de capacitación. 4. Mantener las partes del cuerpo y los objetos sueltos lejos del área de operación de los cilindros. 5. Si no está seguro de la operación de un circuito, consultar al instructor antes de poner en funcionamiento la bomba. 6. NO limpiar las mangueras o piezas plásticas con detergentes que contengan solventes químicos. Unidad 1 1-1-3 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  11. 11. Equipo de Capacitación Explorer II El Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II consta de un bastidor-A de acero, con componentes hidráulicos tipo industrial montados firmemente en el tablero frontal. Los componentes adicionales y las mangueras hidráulicas están en la parte posterior del tablero o en el cajón. Los componentes del sistema de suministro de fluido, excluyendo el conjunto de la bomba, están conectados detrás del tablero. El conjunto de la bomba es una característica adicional del equipo y no se tratará en esta lección. Unidad 1 1-1-4 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1 Fig. 1.1.1 Equipo de Capacitación Explorer II Componentes del Equipo de Capacitación Explorer II Para hacer uso eficaz del sistema de capacitación, usted necesitará familiarizarse con los nombres y la ubicación de todos los componentes del equipo de capacitación. La figura 1.1.1 indica los nombres de los componentes montados en el tablero. Usted debe estudiar esta ilustración antes de tratar de montar un circuito hidráulico.
  12. 12. Parte posterior del tablero del equipo Explorer II La figura 1.1.2 muestra la parte posterior del tablero del equipo Explorer II. Conecte una manguera de la unidad de la bomba y del tanque al orificio de presión (P) en la parte posterior del tablero. Conecte una manguera del orificio de retorno (T) en la parte posterior del tablero, al orificio de retorno de la unidad de la bomba y del tanque. Estas conexiones permiten el suministro de fluido al tablero. Un cable de potencia suministra electricidad a la unidad de la bomba y del tanque. Conecte SIEMPRE el cable de potencia a un receptáculo de 115V CA con conexión a tierra. NUNCA conecte el cable a una fuente de potencia que no tenga conexión a tierra. Otro cable de potencia suministra electricidad al convertidor de 24 V CC. En un extremo, a mano derecha del bastidor-A (parte frontal del equipo), hay un interruptor de volquete para el cable de potencia de 24V CC. Una luz indicadora de color amarillo se enciende cuando hay potencia en el interruptor y en las clavijas de la conexión de 24V CC. La caja de fusibles contiene un fusible de 1 amp para el equipo de suministro de potencia. El Equipo de Capacitación Explorer II tiene una válvula de alivio de protección de la unidad de la bomba y del tanque. La válvula se debe ajustar a 6.890 kPa (1.000 lb/pulg2) antes de hacer cualquier clase de capacitación en el equipo. Los estudiantes no deben ajustar nunca esta válvula. La válvula de alivio del sistema debe controlar la presión máxima del sistema. Coloque la válvula de alivio del sistema a la presión determinada en cada ejercicio de laboratorio. Aunque la presión del Equipo de Capacitación Explorer II no excede los 6.890 kPa (1.000 lb/pulg2), el sistema hidráulico almacena una gran cantidad de energía. Antes de quitar cualquier manguera o componente del equipo, se debe apagar el equipo y aliviar la presión. T P Fig. 1.1.2 Parte posterior del tablero del equipo Explorer II Unidad 1 1-1-5 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  13. 13. Explorer II: Acoplamientos y mangueras Las mangueras del Equipo Explorer II están conectadas con acoplamientos de desconexión rápida. Los acoplamientos tienen montados retenedores de bola para impedir el escape del fluido cuando las mangueras se desconectan. Para conectar una manguera a un componente, mantenga hacia atrás el manguito exterior del acoplamiento en la manguera, como se muestra en la figura 1.1.3. Luego, presione con firmeza el acoplamiento dentro del niple del componente. Al soltar el manguito exterior el acoplamiento se asegura en el niple. Para quitar una manguera de un componente, mantenga el manguito exterior del acoplamiento hacia atrás. El acoplamiento inmediatamente se separará del niple. Cuando el acoplamiento esté fuera del niple, suelte el manguito exterior . Fig. 1.1.3 Acoplamiento de desconexión rápida FLUJOMETRO (2) TERMOMETRO CONECTORES - T (2) ACOPLAMIENTOS DE MANGUERA (2) VALVULA DE CONTROL DIRECCIONAL MANUAL VISCOSIMETRO Fig. 1.1.4 Otros componentes del equipo de capacitación Unidad 1 1-1-6 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1 Otros componentes del equipo de capacitación Los componentes del equipo de capacitación mostrados en la figura 1.1.4 son: la válvula de control direccional manual, el viscosímetro, el termómetro, los acoplamientos de manguera, los conectores en T y los flujómetros.
  14. 14. Otros componentes del equipo de capacitación (cont.) Los componentes del equipo de capacitación mostrados en la figura 1.1.5 son: la válvula de retención de operación piloto, la válvula de retención de tubería y los acoplamientos de mangueras. Componentes del equipo de capacitación que no se muestran Otros componentes del equipo de capacitación, que no se muestran son: 1 - Motor hidráulico 1 – Juego de resortes de carga 7 – Mangueras hidráulicas de 24” 4 – Mangueras hidráulicas de 48” 2 - Mangueras hidráulicas de 72” 1 – Llave de boca de 7/8” AC OPLAM IENTO S D E M ANG U ERA (2) 2 1 3 VA LVULA DE RETENCIO N VA LVULA DE RETENCIO N DE LA TUB ERIA (2) D E O PERAC IO N PILOTO Fig. 1.1.5 Otros componentes del equipo de capacitación Unidad 1 1-1-7 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  15. 15. UNIDAD 2 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos - Principios de los Sistemas Hidráulicos Unidad2:FundamentosdelosSistemasHidráulicos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: 1. Entender y demostrar los principios de hidráulica básica. Introducción Los sistemas hidráulicos son indispensables en la operación de los equipos pesados. Los principios de hidráulica básica se aplican en el diseño de los sistemas hidráulicos de los implementos, sistemas de dirección, sistemas de frenos y sistemas del tren de fuerza. Se deben conocer los principios de hidráulica básica antes de ver los sistemas hidráulicos de la máquina.
  16. 16. NOTAS
  17. 17. Lección 1: Principios de los Sistemas Hidráulicos PrincipiosdelosSistemasHidráulicos Introducción Todos sabemos que los principios de hidráulica básica se pueden demostrar al ejercer presión controlada a un líquido para realizar un trabajo. Existen leyes que definen el comportamiento de los líquidos en condiciones de variación de flujo y aumento o disminución de presión. El estudiante debe estar en capacidad de describir y entender estas leyes, si desea tener éxito como técnico de equipo pesado. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Explicar por qué se usa un líquido en los sistemas hidráulicos. 2. Definir la Ley de Pascal aplicada a los principios de hidráulica. 3. Describir las características de un flujo de aceite que pasa a través de un orificio. 4. Demostrar y entender los principios de hidráulica básica. PR IN CIPIO S D E H IDR AULICA BASICA SISTEM AS HIDRAULICO S BAS IC OS
  18. 18. Fig. 2.1.1 Recipientes para líquidos LIQUIDO FUERZA PESO 50 lbs. Fig. 2.1.2 Líquido bajo presión Los líquidos son prácticamente incompresibles Un líquido es prácticamente incompresible. Cuando una sustancia se comprime, ocupa menos espacio. Un líquido ocupa el mismo espacio o volumen, aun si se aplica presión. El espacio o volumen ocupado por una sustancia se llama “desplazamiento”. Uso de líquidos en los sistemas hidráulicos Se usan líquidos en los sistemas hidráulicos porque tienen entre otras las siguientes ventajas: 1. Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene. 2. Los líquidos son prácticamente incompresibles. 3. Los líquidos ejercen igual presión en todas las direcciones. Unidad 2 2-1-4 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1 Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene Los líquidos toman la forma de cualquier recipiente que los contiene. Los líquidos también fluyen en cualquier dirección al pasar a través de tuberías y mangueras de cualquier forma y tamaño.
  19. 19. FUERZA GAS 50 lbs. PESO Fig. 2.1.3 Un gas puede comprimirse Rad io 3 pulg . R adio 2 p ulg . 1.130 lbs FUERZA 500 lbs 40 lb/p ulg 2 FUERZA Fig. 2.1.4 Sistema hidráulico en funcionamiento Sistema hidráulico en funcionamiento De acuerdo con la Ley de Pascal, “la presión ejercida en un líquido, contenido en un recipiente cerrado, se transmite íntegramente en todas las direcciones y actúa con igual fuerza en todas las áreas”. Por tanto, en un sistema cerrado de aceite hidráulico, una fuerza aplicada en cualquier punto, transmite igual presión en todas las direcciones a través del sistema. En el ejemplo de la figura 2.1.4, una fuerza de 226,8 kg (500 lb) actuando sobre un pistón de 5,1 cm (2 pulgadas) de radio, crea en un líquido contenido en un recipiente cerrado, una presión aproximada de 275,6 kPa (40 lb/pulg2). Las mismas 275,6 kPa (40 lb/pulg2) actuando sobre un pistón de 7,62 cm (3 pulgadas) de radio, soporta un peso de 512,6 kg (1.130 libras). En este punto, realice la práctica de taller 2.1.1 Un gas puede comprimirse Cuando un gas se comprime ocupa menos espacio y su desplazamiento es menor. El espacio que deja el gas al comprimirse puede ser ocupado por otro objeto. Un líquido se ajusta mejor en un sistema hidráulico, puesto que todo el tiempo ocupa el mismo volumen o tiene el mismo desplazamiento. Unidad 2 2-1-5 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  20. 20. Fuerza = Presión x Area F P A Presión = Fuerza x Area Area = Fuerza x Presión Fig. 2.1.5 Ley de Pascal Una fórmula simple permite calcular la fuerza, presión o área, si se conocen dos de estas tres variables. Es necesario entender estos tres términos para entender los fundamentos de hidráulica. Una fuerza es la acción de ejercer presión sobre un cuerpo. La fuerza se expresa generalmente en kilogramos (kg) o libras (lb). La fuerza es igual a la presión por el área (F = P x A). La presión es la fuerza de un fluido por unidad de área y se expresa generalmente en unidades de kilopascal (kPa) o libra por pulgada cuadrada (lb/pulg2). El área es una medida de superficie. El área se expresa en unidades de metro cuadrado o pulgada cuadrada. Algunas veces el área se refiere al área efectiva. El área efectiva es la superficie total usada para crear una fuerza en una dirección deseada. El área de un círculo se obtiene con la fórmula: Area = Pi (3,14) por radio al cuadrado Si el radio del círculo es de 2 pulgadas, figura 2.1.4, A = Pi x r2 A = 3,14 x (2" x 2") A = 12,5 pulg2 Conociendo el área, es posible determinar qué presión se necesitará en el sistema para levantar un peso dado. La presión es la fuerza por unidad de área y se expresa en unidades de kilopascales (kPa) o libra por pulgada cuadrada (lb/pulg2). Si una fuerza de 500 libras actúa sobre un área de 12,5 pulg2, se produce una presión de 40 lb/pulg2 La presión se obtiene con la fórmula: Presión = Fuerza dividida por la unidad de área P = 500 lb/12,5 pulg2 P = 40 lb/pulg2 Unidad 2 2-1-6 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  21. 21. Ventaja mecánica La figura 2.1.6 muestra de qué manera un líquido en un sistema hidráulico provee una ventaja mecánica. Ya que todos los cilindros están conectados, todas la áreas deben llenarse antes de presurizar el sistema. Use la fórmula hidráulica y calcule el valor de los elementos que están con signo de interrogación. Los cilindros se numeran de izquierda a derecha. Para calcular la presión del sistema, debemos usar los dos valores conocidos del segundo cilindro a la izquierda. Se usa la fórmula “presión igual a fuerza dividida por área”. Presión = Fuerza Presión = 50 lb Presión = 50 lb/pulg2 Area 1 pulg2 Conocida la presión del sistema, podemos calcular la fuerza de la carga de los cilindros uno y tres y el área del pistón del cilindro cuatro. Calcule las cargas de los cilindros uno y tres usando la fórmula, fuerza igual a presión por área (Fuerza = Presión x Area). Calcule el área del pistón del cilindro cuatro usando la fórmula, área igual a fuerza dividida por la presión (Area = Fuerza/Presión). Las respuestas correctas son: la carga del cilindro uno es 250 libras, la carga del cilindro tres es 150 libras y el área del pistón del cilindro es 2 pulg2. En este punto, realice la práctica de taller 2.1.2 50 lbs FUERZA 5 pu lg2 ? FUERZA 100 lbs DE LA BO M BA ? ? ? ? FUERZA FUERZA 1 pu lg 2 3 pulg2 Fig. 2.1.6 Ventaja mecánica Si aplicamos la fórmula para el cilindro más grande (figura 2.1.4) encontramos: Presión x Area = Fuerza 40 x (3x3) x 3,14 = Fuerza 40 x 28,26 = 1.130 lb. Unidad 2 2-1-7 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  22. 22. 60 60 12000 120 FLUJO 1 gal EE.UU./min Fig. 2.1.7 Sin restricción 60 60 12000 120 30 90 FLUJO 1 gal EE.UU./min Fig. 2.1.8 Un orificio restringe el flujo Un orificio restringe el flujo Un orificio restringe el flujo de la bomba. Cuando un aceite fluye a través de un orificio, se produce presión corriente arriba del orificio. En la figura 2.1.8 hay un orificio en la tubería entre los dos manómetros. El manómetro corriente arriba del orificio indica que se necesita una presión de 207 kPa (30 lb/pulg2), para enviar un flujo de 1 gal EE.UU./min a través del orificio. No hay restricción de flujo después del orificio. El manómetro ubicado corriente abajo del orificio indica presión de cero. EFECTO DEL ORIFICIO Cuando hablamos en términos hidráulicos, es común usar el término "presión de la bomba". Sin embargo, en la práctica, la bomba no produce presión. La bomba produce flujo. Cuando se restringe el flujo, se produce la presión. En las figuras 2.1.7 y 2.1.8, el flujo de la bomba a través de la tubería es de 1 gal EE.UU./min. En la figura 2.1.7, no hay restricción de flujo a través de la tubería, por tanto, la presión es cero en ambos manómetros. Unidad 2 2-1-8 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  23. 23. 60 0 120 30 90 60 0 120 30 90 FLUJO 1 gal EE.UU./min 60 0 120 30 90 60 0 120 30 90 FLUJO 1 gal EE.UU./min Fig. 2.1.9 Bloqueo del flujo Bloqueo del flujo de aceite al tanque Cuando se tapa un extremo de la tubería, se bloquea el flujo de aceite al tanque. La bomba regulable continúa suministrando un flujo de 1 gal EE.UU./min y llena la tubería. Una vez llena la tubería, la resistencia a cualquier flujo adicional entrando a la tubería produce una presión. Esta presión se comporta de acuerdo con la Ley de Pascal, definida como “la presión ejercida en un líquido que está en un recipiente cerrado se transmite íntegramente en todas las direcciones y actúa con igual fuerza en todas las áreas”. La presión será la misma en los dos manómetros. La presión continúa aumentando hasta que el flujo de la bomba se desvíe a otro circuito o al tanque. Esto se hace generalmente usando una válvula de alivio. Si el flujo total de la bomba continúa entrando a la tubería, la presión seguiría aumentando hasta el punto de causar la explosión del circuito. Unidad 2 2-1-9 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  24. 24. 60 0 120 30 90 lb /pul g2 60 0 120 30 90 60 0 120 30 90 207 kPa (30 lb /pul g2 ) l b /pul g2 l b /pul g2 207 kPa (30 lb /pul g2 ) 207 kPa (30 l b /pul g2 ) FLUJO 1 gal EE.UU./min 60 0 120 FLUJO 1 gal EE.UU./min 30 90 60 0 120 30 90 60 0 120 30 90 lb /pul g2 lb /pulg2l b /pul g2 Fig. 2.1.10 Restricción del flujo en un circuito en serie 207 kPa (30 lb/p ulg 2) 414 kPa (60 lb /pu lg2) 620 k Pa (90 lb /p u lg 2) DE L A B OMBA CIRCUITO UNO CIRCUITO DOS CIRCUITO TRES Fig. 2.1.11 Restrictions In Parallel Restricción de flujo en un circuito en paralelo En un sistema con circuitos en paralelo, el flujo de aceite de la bomba de aceite sigue el paso de menor resistencia. En la figura 2.1.11, la bomba suministra aceite a los tres circuitos montados en paralelo. El circuito número tres tiene la menor prioridad y el circuito número uno la mayor prioridad. Restricción del flujo en un circuito en serie Hay dos tipos básicos de circuitos: circuito en serie y circuito en paralelo. En la figura 2.1.10, se requiere una presión de 620 kPa (90 lb/pulg2) para enviar un flujo de 1 gal EE.UU./min a través de los circuitos. Los orificios o las válvulas de alivio ubicados en serie en un circuito hidráulico ofrecen una resistencia similar a las resistencias en serie de un circuito eléctrico, en las que el aceite debe fluir a través de cada resistencia. La resistencia total es igual a la suma de cada resistencia individual. En este punto, realice la práctica de taller 2-1-3 Unidad 2 2-1-10 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  25. 25. Cuando el flujo de aceite de la bomba llena el conducto ubicado a la izquierda de las tres válvulas, la presión de aceite de la bomba alcanza 207 kPa (30 lb/pulg2). La presión de aceite de la bomba abre la válvula al circuito uno y el aceite fluye en el circuito. Una vez lleno el circuito uno, la presión de aceite de la bomba comienza a aumentar. La presión de aceite de la bomba alcanza 414 kPa (60 lb/pulg2) y abre la válvula del circuito dos. La presión de aceite de la bomba no puede continuar aumentando sino hasta cuando el circuito dos esté lleno. Para abrir la válvula del circuito tres, la presión de aceite de la bomba debe exceder los 620 kPa (90 lb/pulg2). Para limitar la presión máxima del sistema, debe haber una válvula de alivio del sistema en uno de los circuitos o en la bomba. En este punto, realice la práctica de taller 2.1.4 Unidad 2 2-1-11 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  26. 26. NOTAS
  27. 27. PRACTICA DE TALLER 2.1.1: LEY DE PASCAL Objetivo El objetivo de la práctica de taller es demostrar la Ley de Pascal. Cuando las tuberías están conectadas y llenas con aceite bloqueado, la presión es igual en todo el circuito. Material necesario 1. Equipo de capacitación de hidráulica básica. Procedimiento 1. Use la manguera más corta posible al realizar las conexiones de mangueras. 2. Conecte una manguera de la salida de la bomba al orificio No. 1 de la válvula de alivio del sistema. 3. Conecte una manguera del orificio al No. 1 opuesto en la válvula de alivio del sistema al múltiple de presión. 4. Conecte una manguera del orificio No. 2 de la válvula de alivio del sistema al múltiple de retorno. 5. Conecte una manguera del múltiple de presión al orificio del primer manómetro en línea del lado izquierdo. 6. Conecte una manguera del primer manómetro de la tubería del lado derecho al orificio del segundo manómetro en línea del lado izquierdo. 7. Gire al máximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la válvula de alivio de presión del sistema. Luego gire dos vueltas a la derecha el tornillo de ajuste. 8. Active el equipo de capacitación y espere 10 segundos. 9. Lea las presiones en el manómetro del sistema y en los dos manómetros en línea. Anote a continuación cada presión en el espacio correspondiente. Presión del sistema _____________ Presión del segundo manómetro en línea _______ Presión del primer manómetro en línea_________ 10. Desactive el equipo de capacitación y desconecte las mangueras. Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Práctica de Taller 2.1.1 CopiadelInstructor:PrácticadeTaller2.1.1 BOM BA TA NQ UE VALVULA DE A LIVIO DEL SISTEM AVA LV U LA D E A LIV IO D E R E SPA LDO M AN OM ETRO D EL SISTEM A PRIM ER M AN O METRO EN LINEA SEG UN DO MA NO METRO EN LINEA 1 1 2 Fig. 2.1.12
  28. 28. PRACTICA DE TALLER 2.1.1: LEY DE PASCAL Objetivo El objetivo de la práctica de taller es demostrar la Ley de Pascal. Cuando las tuberías están conectadas y llenas con aceite bloqueado, la presión es igual en todo el circuito. Material necesario 1. Equipo de capacitación de hidráulica básica. Procedimiento 1. Use la manguera más corta posible al realizar las conexiones de mangueras. 2. Conecte una manguera de la salida de la bomba al orificio No. 1 de la válvula de alivio del sistema. 3. Conecte una manguera del orificio al No. 1 opuesto en la válvula de alivio del sistema al múltiple de presión. 4. Conecte una manguera del orificio No. 2 de la válvula de alivio del sistema al múltiple de retorno. 5. Conecte una manguera del múltiple de presión al orificio del primer manómetro en línea del lado izquierdo. 6. Conecte una manguera del primer manómetro en línea del lado derecho al orificio del segundo manómetro de la tubería del lado izquierdo. 7. Gire al máximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la válvula de alivio de presión del sistema. Luego gire dos vueltas a la derecha el tornillo de ajuste. 8. Active el equipo de capacitación y espere 10 segundos. 9. Lea las presiones en el manómetro del sistema y en los dos manómetros en línea. Anote a continuación cada presión en el espacio correspondiente. Presión del sistema _____________ Presión del segundo manómetro en línea _______ Presión del primer manómetro en línea_________ 10. Desactive el equipo de capacitación y desconecte las mangueras. Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Práctica de Taller 2.1.1 CopiadelEstudiante:PrácticadeTaller2.1.1 BOM BA TA NQ UE VALVULA DE A LIVIO DEL SISTEM AVA LV U LA D E A LIV IO D E R E SPA LDO M AN OM ETRO D EL SISTEM A PRIM ER M AN O METRO EN LINEA SEG UN DO MA NO METRO EN LINEA 1 1 2 Fig. 2.1.12
  29. 29. PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICA Objetivo El objetivo de esta práctica de taller es demostrar el principio de hidráulica básica, Fuerza = Presión x Area. Material Necesario 1. Equipo de capacitación de hidráulica básica. Procedimiento En esta práctica de taller se usará un resorte de compresión para simular la carga del cilindro. Cuando se retrae el vástago del cilindro, el vástago comprime el resorte y produce la carga en el cilindro. Antes de iniciar la práctica de taller, trate de comprimir el resorte con la mano. Esto le dará una idea de la cantidad de fuerza que puede producir un cilindro pequeño. 1. Use la manguera más corta posible al realizar las conexiones de mangueras. 2. Conecte una manguera de la salida de la bomba al orificio No. 1 de la válvula de alivio del sistema. 3. Conecte una manguera del orificio No. 2 de la válvula de alivio del sistema al múltiple de retorno. 4. Conecte una manguera del orificio No. 1 opuesto en la "T" de la válvula de alivio del sistema al múltiple de presión. 5. Active el equipo de capacitación. 6. Ajuste la válvula de alivio de presión del sistema a 5.856 kPa (850 lb/pulg2). 7. Desactive el equipo de capacitación. 8. Conecte una manguera del múltiple de presión al orificio No. 1 de la válvula de alivio del extremo del vástago. 9. Conecte una manguera del orificio No. 1 opuesto en la válvula de alivio del extremo del vástago al extremo del vástago del cilindro de calibre 1-1/16”. 10. Conecte una manguera del orificio No. 2 en la válvula de alivio del extremo del vástago al múltiple de retorno. 11. Conecte una manguera del extremo de la cabeza del cilindro de calibre 1-1/16” al múltiple de retorno. Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Práctica de Taller 2.1.2 CopiadelInstructor:PrácticadeTaller2.1.2 B OM BA TAN QU E VALVU LA DE AL IVIO DEL SISTEM A VA LV UL A D E A L IV IO D E RE S PA L D O M ANO M ETRO D EL SISTEMA VALVU LA DE A LIVIO DEL EXTREMO D EL VASTAG O C IL IND RO C AL IBR E 1-1/16" TU ER CA Y AR AN DELA S R ESORTE 1 1 1 1 2 2 AR A NDELA Fig. 2.1.13
  30. 30. PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICA (continuación) 12. Extienda el vástago del cilindro de calibre 1-1/16” (para extender el vástago desconecte ambas mangueras del cilindro, intercambie las mangueras conectando la manguera de suministro al orificio del extremo de la cabeza (parte inferior) y conecte la manguera de retorno al orificio del extremo del vástago (parte superior). Active el equipo de capacitación y déjelo así hasta cuando el vástago del cilindro esté totalmente extendido. Desactive el equipo de capacitación. Conecte de nuevo las mangueras como se indica en los pasos 9 y 11. 13. Conecte el conjunto de resorte de carga al vástago del cilindro hidráulico como se muestra en la figura 2.1.13. 14. Gire al máximo a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio de presión del extremo del vástago. 15. Active el equipo de capacitación. 16. Gire al máximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la válvula de presión del extremo del vástago. 17. Mida la longitud del resorte. 18. Anote la longitud del resorte y la presión del manómetro en la tabla de abajo. 19. Gire la válvula de presión del extremo del vástago a la derecha hasta cuando la presión del manómetro lea 1.380 kPa (200 lb/pulg2). 20. Mida la longitud del resorte. 21. Anote la medida del resorte y la presión del manómetro en la tabla de abajo. 22. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio de presión del extremo del vástago hasta cuando la presión del manómetro alcance 2.756 kPa (400 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y 18. 23. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio de presión del extremo del vástago hasta cuando la presión del manómetro alcance 4.134 kPa (600 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y 18. 24. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio de presión del extremo del vástago hasta cuando la presión del manómetro alcance 5.510 kPa (800 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y 18. Unidad 2 - 2 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Práctica de Taller 2.1.2 Presión k Pa (lb /pu lg2) Lo ng itu d del reso rte c m (pu lgadas) Cam b io en la lo n gitud del reso rte cm (p ulgadas ) 689 kp a (100 lb /p u lg2) 11,1 c m (4,4) 0,0 cm (0,0) 1.378 kPa (200 lb /pu lg 2) 10,6 c m (4,2) 0,508 cm (0,2) 2.756 kPa (400 lb/p u lg 2) 9,6 c m (3,8) 1,016 cm (0,4) 4.134 kPa (600 lb/p u lg 2) 8,6 c m (3,4) 1,016 cm (0,4) 5.512 k Pa (800 lb/pu lg 2) 7,6 c m (3,0) 1,016 cm (0,4) Las lecturas de esta tabla pueden ser ligeramente diferentes de las lecturas encontradas en el equipo de capacitación que esté trabajando. Los cambios en la longitud del resorte deben ser constantes. 25. Desactive el equipo de capacitación y desconecte las mangueras.
  31. 31. PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICA Objetivo El objetivo de este práctica de taller es demostrar el principio de hidráulica básica, Fuerza = Presión x Area. Material Necesario 1. Equipo de capacitación de hidráulica básica. Procedimiento En este práctica de taller se usará un resorte de compresión para simular la carga del cilindro. Cuando se retrae el vástago del cilindro, el vástago comprime el resorte y produce la carga en el cilindro. Antes de iniciar la práctica de taller, trate de comprimir el resorte con sus dedos. Esto le dará una idea de la cantidad de fuerza que puede producir un cilindro pequeño. 1. Use la manguera más corta posible al realizar las conexiones de mangueras. 2. Conecte una manguera de la salida de la bomba al orificio No. 1 de la válvula de alivio del sistema. 3. Conecte una manguera del orificio No. 2 de la válvula de alivio del sistema al múltiple de retorno. 4. Conecte una manguera del orificio No. 1 opuesto en la "T" de la válvula de alivio del sistema al múltiple de presión. 5. Active el equipo de capacitación. 6. Ajuste la válvula de alivio de presión del sistema a 5.856 kPa (850 lb/pulg2). 7. Desactive el equipo de capacitación. 8. Conecte una manguera del múltiple de presión al orificio No. 1 de la válvula de alivio del extremo del vástago. 9. Conecte una manguera del orificio No. 1 opuesto en la válvula de alivio del extremo del vástago al extremo del vástago del cilindro de calibre 1-1/16”. 10. Conecte una manguera del orificio No. 2 en la válvula de alivio del extremo del vástago al múltiple de retorno. 11. Conecte una manguera del extremo de la cabeza del cilindro de calibre 1-1/16” al múltiple de retorno. Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Práctica de Taller 2.1.2 CopiadelEstudiante:PrácticadeTaller2.1.2 B OM BA TAN QU E VALVU LA DE AL IVIO DEL SISTEM A VA LV UL A D E A L IV IO D E RE S PA L D O M ANO M ETRO D EL SISTEMA VALVU LA DE A LIVIO DEL EXTREMO D EL VASTAG O C IL IND RO C AL IBR E 1-1/16" TU ER CA Y AR AN DELA S R ESORTE 1 1 1 1 2 2 AR A NDELA Fig. 2.1.13
  32. 32. PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICA (continuación) 12. Extienda el vástago del cilindro de calibre 1-1/16” (para extender el vástago desconecte ambas mangueras del cilindro, intercambie las mangueras conectando la manguera de suministro al orificio del extremo de la cabeza (parte inferior) y conecte la manguera de retorno al orificio del extremo del vástago (parte superior). Active el equipo de capacitación y déjelo así hasta cuando el vástago del cilindro esté totalmente extendido. Desactive el equipo de capacitación. Conecte de nuevo las mangueras como se indica en los pasos 9 y 11. 13. Conecte el conjunto de resorte de carga al vástago del cilindro hidráulico como se muestra en la figura 2.1.13. 14. Gire al máximo a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio de presión del extremo del vástago. 15. Active el equipo de capacitación. 16. Gire al máximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la válvula de presión del extremo del vástago. 17. Mida la longitud del resorte. 18. Anote la longitud del resorte y la presión del manómetro en la tabla de abajo. 19. Gire la válvula de presión del extremo del vástago a la derecha hasta cuando la presión del manómetro lea 1.380 kPa (200 lb/pulg2). 20. Mida la longitud del resorte. 21. Anote la medida del resorte y la presión del manómetro en la tabla de abajo. 22. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio de presión del extremo del vástago hasta cuando la presión del manómetro alcance 2.756 kPa (400 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y 18. 23. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio de presión del extremo del vástago hasta cuando la presión del manómetro alcance 4.134 kPa (600 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y 18. 24. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio de presión del extremo del vástago hasta cuando la presión del manómetro alcance 5.510 kPa (800 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y 18. Unidad 2 - 2 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Práctica de Taller 2.1.2 Presión k Pa (lb /pu lg2) Lo ng itu d del reso rte c m (pu lgadas) Cam b io en la lo n gitud del reso rte cm (p ulgadas ) 689 kp a (100 lb /p u lg2) 1.378 kPa (200 lb/p u lg 2) 2.756 kPa (400 lb/p u lg 2) 4.134 kPa (600 lb/p u lg 2) 5.512 k Pa (800 lb/pu lg 2) Las lecturas de esta tabla pueden ser ligeramente diferentes de las lecturas encontradas en el equipo de capacitación que esté trabajando. Los cambios en la longitud del resorte deben ser constantes. 25. Desactive el equipo de capacitación y desconecte las mangueras.
  33. 33. PRACTICA DE TALLER 2.1.3: AUMENTO DE LA PRESION DEL SISTEMA Objetivo El objetivo de esta práctica de taller es demostrar cómo la fricción y restricción en las mangueras y conexiones producen un aumento de la presión del sistema. Material necesario 1. Equipo de capacitación de hidráulica básica. Procedimiento 1. Monte el circuito indicado en la figura 2.1.15. 2. Ajuste la presión del sistema a 5.860 kPa (850 lb/pulg2). (Para ajustar la presión del sistema, desconecte la manguera que conecta la válvula de alivio del sistema y el múltiple de presión. Active el equipo de capacitación y ajuste la válvula de alivio de presión del sistema. Desactive el equipo de capacitación y conecte nuevamente la manguera de la válvula de alivio del sistema al múltiple de presión). 3. Active el equipo de capacitación. 4. Tome las lecturas registradas por los manómetros y flujómetros. Anote los datos en los espacios suministrados en el numeral 6. 5. Desactive el equipo de capacitación. 6. Reste el valor de la presión de la tubería del valor de la presión del sistema. Anote este resultado en el espacio “caída de presión”. El valor de la caída de presión dependerá de las mangueras usadas y de la temperatura del aceite. Presión del sistema 1.034 kPa - 2.068 kPa(150 lb/pulg2 - 300 lb/pulg2) Flujo en el flujómetro 1 0,9 gal. Flujo en el flujómetro 2 0,9 gal. Presión en línea 345 kPa - 689 kPa (50 lb/pulg2 - 100 lb/pulg2) Caída de presión 689 kPa - 1378 kPa (100 lb/pulg2 - 200 lb/pulg2) 7. ¿A qué se debe la diferencia de presión en la presión del sistema y la presión en línea? La diferencia se debe a la resistencia del flujo de aceite al pasar por las mangueras y conexiones. Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Práctica de Taller 2.1.3 CopiadelInstructor:PrácticadeTaller2.1.3 C ON EXION - T AC O PLA MIENTO ACO PL AMIEN TO CO NEXION - T B OM BA TA NQU E VA LVU LA DE ALIVIO DEL SISTEM AVA LVUL A DE A L IVIO DE RESPAL DO MA NO METRO D EL SISTEM A FLU JOM ETRO 2 M AN OM ETRO D E L A TUB ER IA FLU JO METRO 1 LABO RATO RIO 3 1 1 2 Fig. 2.1.15
  34. 34. PRACTICA DE TALLER 2.1.3: AUMENTO DE LA PRESION DEL SISTEMA Objetivo El objetivo de esta práctica de taller es demostrar cómo la fricción y restricción en las mangueras y conexiones producen un aumento de la presión del sistema. Material necesario 1. Equipo de capacitación de hidráulica básica. Procedimiento 1. Monte el circuito indicado en la figura 2.1.15. 2. Ajuste la presión del sistema a 5.860 kPa (850 lb/pulg2). (Para ajustar la presión del sistema, desconecte la manguera que conecta la válvula de alivio del sistema y el múltiple de presión. Active el equipo de capacitación y ajuste la válvula de alivio de presión del sistema. Desactive el equipo de capacitación y conecte nuevamente la manguera de la válvula de alivio del sistema al múltiple de presión). 3. Active el equipo de capacitación. 4. Tome las lecturas registradas por los manómetros y flujómetros. Anote los datos en los espacios suministrados en el numeral 6. 5. Desactive el equipo de capacitación. 6. Reste el valor de la presión de la tubería del valor de la presión del sistema. Anote este resultado en el espacio “caída de presión”. El valor de la caída de presión dependerá de las mangueras usadas y de la temperatura del aceite. Presión del sistema Flujo en el flujómetro 1 _____ _________ Flujo en el flujómetro 2 ______ _________ Presión en línea Caída de presión 7. ¿A qué se debe la diferencia de presión en la presión del sistema y la presión en línea? Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Práctica de Taller 2.1.3 CopiadelEstudiante:PrácticadeTaller2.1.3 C ON EXION - T AC O PLA MIENTO ACO PL AMIEN TO CO NEXION - T B OM BA TA NQU E VA LVU LA DE ALIVIO DEL SISTEM AVA LVUL A DE A L IVIO DE RESPAL DO MA NO METRO D EL SISTEM A FLU JOM ETRO 2 M AN OM ETRO D E L A TUB ER IA FLU JO METRO 1 LABO RATO RIO 3 1 1 2 Fig. 2.1.15
  35. 35. PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO Objetivo El objetivo de esta práctica de taller es demostrar la resistencia al flujo en un circuito en paralelo. Material necesario 1. Equipo de capacitación de hidráulica básica. Procedimiento 1. Monte el circuito de la figura 2.1.16. 2. Gire al máximo a la izquierda los tornillos de ajuste de ambas válvulas de alivio. 3. Desconecte la manguera que conecta el flujómetro 2 y el orificio de drenaje. 4. Active el equipo de capacitación. 5. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio del circuito 1 hasta cuando la presión del manómetro alcance 1.378 kPa (200 lb/pulg2). 6. Desactive el equipo de capacitación. 7. Conecte la manguera del flujómetro 2 al orificio de drenaje y desconecte la manguera que conecta el flujómetro 1 y el orificio de drenaje. 8. Desactive el equipo de capacitación. 9. Gire a la derecha el ajuste de la válvula de alivio del circuito 2 hasta cuando la presión del manómetro alcance 2.756 kPa (400 lb/pulg2). 10. Desactive el equipo de capacitación. 11. Conecte la manguera del flujómetro 1 al orificio de drenaje. 12. Desactive el equipo de capacitación. 13. Tome las lecturas del manómetro y de los flujómetros. Anote las lecturas en los espacios abajo. Presión ___200_____ Flujómetro 1 ___0,9_____ Flujómetro 2 ___0_____ Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Práctica de Taller 2.1.4 CopiadelInstructor:PrácticadeTaller2.1.4 FLU JO METRO 2 1 1 2 CO NEXIO N - T BO M BA TA NQ UE VALVU LA DE A LIVIO DEL C IRC U ITO 1 VA LVUL A DE A L IVIO DE RESPAL DO FLU JO METRO 1 LABO RATOR IO 4 2 1 1 VALVUL A DE AL IVIO D EL CIR CU ITO 2 M AN OM ETRO Fig. 2.1.16
  36. 36. PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO (continuación) 14. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio del circuito 1 hasta cuando la presión del manómetro alcance 2.756 kPa (400 lb/pulg2). 15. Tome las lecturas del manómetro y de los flujómetros. Anote las lecturas en los espacios abajo. Presión ___400___ Flujómetro 1 ___0,45___ Flujómetro 2 ___0,45___ 16. Gire una vuelta a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio del circuito 1. 17. Tome las lecturas del manómetro y de los flujómetros. Anote las lecturas en los espacios abajo. Presión ____400__ Flujómetro 1 ___0____ Flujómetro 2 ____0,9___ Explique las lecturas del manómetro y flujómetros mencionados en el paso 13. La presión del sistema de 1.378 kPa (200 lb/pulg2) no es suficiente para abrir la válvula de alivio del circuito 2. El flujo total de la bomba pasa por la válvula de alivio del circuito 1 y el flujómetro 1. Explique las lecturas del manómetro y flujómetros mencionados en el paso 15. La presión del sistema de 2.756 kPa (400 lb/pulg2) abre las válvulas de alivio de los circuitos 1 y 2. El flujo de la bomba se dirige por caminos paralelos por las dos válvulas de alivio y los flujómetros. Explique las lecturas del manómetro y de los flujómetros mencionados en el paso 17. La presión necesaria para abrir la válvula de alivio del circuito 1 excede la presión necesaria para abrir la válvula de alivio del circuito 2. El flujo de la bomba se dirige por el camino de menor resistencia por la válvula de alivio del circuito 2 y el flujómetro 2. Unidad 2 - 2 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Práctica de Taller 2.1.4
  37. 37. PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO Objetivo El objetivo de esta práctica de taller es demostrar la resistencia al flujo en un circuito en paralelo. Material necesario 1. Equipo de capacitación de hidráulica básica. Procedimiento 1. Monte el circuito de la figura 2.1.16. 2. Gire al máximo a la izquierda los tornillos de ajuste de ambas válvulas de alivio. 3. Desconecte la manguera que conecta el flujómetro 2 y el orificio de drenaje. 4. Active el equipo de capacitación. 5. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio del circuito 1 hasta cuando la presión del manómetro alcance 1.378 kPa (200 lb/pulg2). 6. Desactive el equipo de capacitación. 7. Conecte la manguera del flujómetro 2 al orificio de drenaje y desconecte la manguera que conecta el flujómetro 1 y el orificio de drenaje. 8. Desactive el equipo de capacitación. 9. Gire a la derecha el ajuste de la válvula de alivio del circuito 2 hasta cuando la presión del manómetro alcance 2.756 kPa (400 lb/pulg2). 10. Desactive el equipo de capacitación. 11. Conecte la manguera del flujómetro 1 al orificio de drenaje. 12. Desactive el equipo de capacitación. 13. Tome las lecturas del manómetro y de los flujómetros. Anote las lecturas en los espacios abajo. Presión ___ ___ Flujómetro 1 ___ _____ Flujómetro 2 ___ _____ Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Práctica de Taller 2.1.4 CopiadelEstudiante:PrácticadeTaller2.1.4 FLU JO METRO 2 1 1 2 CO NEXIO N - T BO M BA TA NQ UE VALVU LA DE A LIVIO DEL C IRC U ITO 1 VA LVUL A DE A L IVIO DE RESPAL DO FLU JO METRO 1 LABO RATOR IO 4 2 1 1 VALVUL A DE AL IVIO D EL CIR CU ITO 2 M AN OM ETRO Fig. 2.1.16
  38. 38. PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO (continuación) 14. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio del circuito 1 hasta cuando la presión del manómetro alcance 2.756 kPa (400 lb/pulg2). 15. Tome las lecturas del manómetro y de los flujómetros. Anote las lecturas en los espacios abajo. Presión ___ ___ Flujómetro 1 ___ ___ Flujómetro 2 __ ___ 16. Gire una vuelta a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio del circuito 1. 17. Tome las lecturas del manómetro y de los flujómetros. Anote las lecturas en los espacios abajo. Presión ____ __ Flujómetro 1 ___ ____ Flujómetro 2 ____ ___ Explique las lecturas del manómetro y de los flujómetros mencionados en el paso 13. Explique las lecturas del manómetro y de los flujómetros mencionados en el paso 15. Explique las lecturas del manómetro y de los flujómetros mencionados en el paso 17. Unidad 2 - 2 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Práctica de Taller 2.1.4
  39. 39. EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA Llene los espacios correspondientes o encierre en un círculo la respuesta correcta. . Nombre _________________________ 1. Anote tres sistemas del equipo pesado que usen en su diseño principios hidráulicos. Sistema del implemento. Sistema de la dirección. Sistema de frenos o sistema de tren de fuerza. 2. Anote dos ventajas de usar líquidos en los sistemas hidráulicos. Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene. Los líquidos son incompresibles. 3. El enunciado de la Ley de Pascal dice: “La presión ejercida en un líquido, contenido en un recipiente cerrado, se transmite íntegramente en todas las direcciones y actúa con igual fuerza en todas las áreas". Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Examen 2.1.1 CopiadelInstructor:Examen2.1.1 PISTON 8 PULG. PISTON PISTON 8 PULG. DE DIAMETRO VASTAGO 3 PULG. DE DIAMETRO EXTREMO DE LA CABEZA DEL PISTON EXTREMO DEL VASTAGO DEL PISTON 50.000 MANOMETRO A VASTAGO 4. ¿Cuál es el área del extremo de la cabeza del pistón? A = Pi x r2, A = 3,14 x 42 A = 50,24 pulg2 5. ¿Cuál es el área efectiva del extremo del vástago del pistón? Area = Area total del pistón menos el área del vástago = Area efectiva = 50,24 - 7,06 A = 43,18. 6. ¿Cuál es la presión en el manómetro A? Presión = Fuerza/Area, F = 50.000, Area= 50,24 P = 995,22 lb/pulg2 F P A
  40. 40. EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA (continuación) Nombre _________________________ Llene los espacios correspondientes o encierre en un círculo la respuesta correcta. . Unidad 2 - 2 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Examen 2.1.1 ori fic io 25 lb/pu lg .2 o rif icio 50 lb /pu lg.2 o rifi cio 75 lb/pulg .2 A B C 7. En la línea de encima de cada manómetro, indique la lectura correcta del manómetro. 150 lb/pul2 75 lb/pulg2 25 lb/pulg2
  41. 41. EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA Llene los espacios correspondientes o encierre en un círculo la respuesta correcta. . Nombre _________________________ 1. Anote tres sistemas del equipo pesado en cuyo diseño se usen principios hidráulicos. 2. Anote dos ventajas de usar líquidos en los sistemas hidráulicos. 3. El enunciado de la Ley de Pascal dice: Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Examen 2.1.1 CopiadelEstudiante:Examen2.1.1 PISTON 8 PULG. PISTON PISTON 8 PULG. DE DIAMETRO VASTAGO 3 PULG. DE DIAMETRO EXTREMO DE LA CABEZA DEL PISTON EXTREMO DEL VASTAGO DEL PISTON 50.000 MANOMETRO A VASTAGO 4. ¿Cuál es el área del extremo de la cabeza del pistón? __________________________ ________________________________________________________________________ 5. ¿Cuál es el área efectiva del extremo del vástago del pistón? ______________________ __________________________________________________________________________ 6. ¿Cuál es la presión en el manómetro A? F P A
  42. 42. EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA (continuación) Nombre _________________________ Llene los espacios correspondientes o encierre en un círculo la respuesta correcta. Unidad 2 - 2 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Examen 2.1.1 ori fic io 25 lb/pu lg .2 o rif icio 50 lb /pu lg.2 o rifi cio 75 lb/pulg .2 A B C 7. En la líneade de encima de cada manómetro, indique la lectura correcta del manómetro.
  43. 43. UNIDAD 3 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos - Componentes de los Sistemas Hidráulicos Unidad3:FundamentosdelosSistemasHidráulicos Objetivos Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de: 1. Describir el uso de los principios de hidráulica básica en la operación de los componentes de un sistema hidráulico. 2. Describir la función de los tanques, fluidos, bombas y motores, válvulas y cilindros hidráulicos. 3. Identificar los diferentes tipos de tanques, bombas y motores, fluidos, válvulas y cilindros hidráulicos. 4. Identificar los símbolos ISO del tanque, la bomba y/o el motor, válvulas y cilindros hidráulicos. Introducción Los equipos móviles de construcción se diseñan usando diferentes componentes hidráulicos (tanques, fluidos, bombas y motores, válvulas y cilindros). Los mismos componentes usados en diferentes partes de un circuito pueden realizar funciones diferentes. Aunque estos componentes pueden parecer iguales, generalmente tienen diferentes nombres. La capacidad de identificar los componentes y describir su función y operación le permitirá al técnico de servicio convertir circuitos complejos en circuitos más simples que pueden entenderse con mayor facilidad.
  44. 44. NOTAS
  45. 45. Lección 1: Tanque Hidráulico TanqueHidráulico Introducción En el diseño de máquinas y equipos para construcción son de gran importancia el tipo, el tamaño y la ubicación del tanque de aceite hidráulico. Una vez que la máquina o el equipo está en operación, el tanque hidráulico no es más que un lugar de almacenamiento del aceite hidráulico, un dispositivo para enfriar el aceite y un separador para remover el aire del aceite. En esta unidad se verán algunas de las principales características del tanque hidráulico. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar los componentes principales del tanque hidráulico y describir su función. 2. Describir las características de los tanques hidráulicos presurizados y no presurizados. Sistem as H idráulicos Básicos ¥ Fluidos hidráulicos ¥ Tanque hidráulico ¥ M otores y bombas hidráulicos ¥ Válvulas de control de presión ¥ Válvulas de control direccional ¥ Válvulas de control de flujo ¥ Cilindros
  46. 46. TA PA DE LLENADO M IRILLA TU BERIAS DE SUM INISTRO Y RETO RNO DR ENAJE Fig. 3.1.1 Tanque Hidráulico Tanque hidráulico La principal función del tanque hidráulico es almacenar aceite, aunque no es la única. El tanque también debe eliminar el calor y separar el aire del aceite. Los tanques deben tener resistencia y capacidad adecuadas, y no deben dejar entrar la suciedad externa. Los tanques hidráulicos generalmente son herméticos. La figura 1.3.1 muestra los siguientes componentes del tanque hidráulico: Tapa de llenado - Mantiene los contaminantes fuera de la abertura usada para llenar y añadir aceite al tanque. En los tanques presurizados la tapa de llenado mantiene hermético el sistema. Mirilla - Permite revisar el nivel de aceite del tanque hidráulico. El nivel de aceite debe revisarse cuando el aceite está frío. Si el aceite está en un nivel a mitad de la mirilla, indica que el nivel de aceite es correcto. Tuberías de suministro y retorno - La tubería de suministro permite que el aceite fluya del tanque al sistema. La tubería de retorno permite que el aceite fluya del sistema al tanque. Drenaje - Ubicado en el punto más bajo del tanque, el drenaje permite sacar el aceite en la operación de cambio de aceite. El drenaje también permite retirar del aceite contaminantes como el agua y sedimentos. Unidad 3 3-1-4 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  47. 47. Tanque presurizado Los dos tipos principales de tanques hidráulicos son: tanque presurizado y tanque no presurizado. El tanque presurizado está completamente sellado. La presión atmosférica no afecta la presión del tanque. Sin embargo, a medida que el aceite fluye por el sistema, absorbe calor y se expande. La expansión del aceite comprime el aire del tanque. El aire comprimido obliga al aceite a fluir del tanque al sistema. La válvula de alivio de vacío tiene dos propósitos: evita el vacío y limita la presión máxima del tanque. La válvula de alivio de vacío evita que se forme vacío en el tanque al abrirse y permite que entre aire al tanque cuando la presión del tanque cae a 3,45 kPa (0,5 lb/pulg2). Cuando la presión del tanque alcanza el ajuste de presión de la válvula de alivio de vacío, la válvula se abre y descarga el aire atrapado a la atmósfera. La válvula de alivio de vacío puede ajustarse a presiones de entre 70 kPa (10 lb/pulg2) y 207 kPa (30 lb/pulg2). Otros componentes del tanque hidráulico son: Rejilla de llenado - Evita que entren contaminantes grandes al tanque cuando se quita la tapa de llenado. Tubo de llenado - Permite llenar el tanque al nivel correcto y evita el llenado en exceso. Deflectores - Evitan que el aceite de retorno fluya directamente a la salida del tanque, y dan tiempo para que las burbujas en el aceite de retorno lleguen a la superficie. También evita que el aceite salpique, lo que reduce la formación de espuma en el aceite. Drenaje ecológico - Se usa para evitar derrames accidentales de aceite cuando se retira agua y sedimento del tanque. Rejilla de retorno - Evita que entren partículas grandes al tanque, aunque no realiza un filtrado fino. A LA BO M BA RETO RNO REJILLA DE RETO RN O REJILLA DE LLEN ADO VALVULA DE ALIVIO DE VAC IO TANQ UE PR ESU RIZAD O TAPA DE LLENA DO TUBO DE LLENA DO DEFLECTORES D RENAJE EC OLOG ICO Fig. 3.1.2 Tanque presurizado Unidad 3 3-1-5 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  48. 48. TANQU E NO PRESURIZA DO RETOR NO R ESPIR ADERO A LA BO M BA Fig. 3.1.3 Tanque no presurizado TANQUE NO PRESURIZADO TANQUE PRESURIZADO Fig. 3.1.4 Símbolos ISO del tanque hidráulico Símbolos ISO del tanque hidráulico La figura 3.1.4 indica la representación de los símbolos ISO del tanque hidráulico presurizado y no presurizado. El símbolo ISO del tanque hidráulico no presurizado es simplemente una caja o rectángulo abierto en la parte superior. El símbolo ISO del tanque presurizado se representa como una caja o rectángulo completamente cerrado. A los símbolos de los tanques hidráulicos se añaden los esquemas de la tubería hidráulica para una mejor representación de los símbolos. Tanque no presurizado El tanque no presurizado tiene un respiradero que lo diferencia del tanque presurizado. El respiradero permite que el aire entre y salga libremente. La presión atmosférica que actúa en la superficie del aceite obliga al aceite a fluir del tanque al sistema. El respiradero tiene una rejilla que impide que la suciedad entre al tanque. Unidad 3 3-1-6 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 1
  49. 49. Nombre _________________________ SISTEMA HIDRAULICO BASICO - TANQUE HIDRAULICO - EXAMEN Llene los espacios o encierre en un círculo la respuesta correcta. 1. Escriba tres funciones del tanque hidráulico. Almacenar aceite Eliminar calor Separar el aire del aceite 2. Relacione los siguientes componentes del tanque con su función correspondiente. Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Examen 3.1.1 CopiadelInstructor:Examen3.1.1 F 1. Tapa de llenado J 2. Mirilla I 3. Tubería de suministro H 4. Tubería de retorno G 5. Drenaje ecológico C 6. Rejilla de llenado B 7. Tubo de llenado E 8. Deflectores D 9. Símbolo ISO del tanque presurizado A 10.Rejilla de retorno A. Impide que entren partículas grandes al tanque. B. Permite llenar correctamente el tanque, sin que se llene en exceso. C. Evita que entren contaminantes grandes al tanque cuando se quita la tapa de llenado. D. Se representa como una caja o rectángulo completamente cerrado. E. Permite que las burbujas del aceite de retorno lleguen a la superficie. F. Mantiene los contaminantes fuera de la abertura usada para llenar o añadir aceite al tanque. G. Impide derrames accidentales de aceite cuando se drena el agua o el sedimento del tanque. H. Permite que el aceite fluya del sistema al tanque. I. Permite que el aceite fluya del tanque al sistema. J. Permite revisar el nivel de aceite.
  50. 50. Nombre _________________________ SISTEMA HIDRAULICO BASICO - TANQUE HIDRAULICO - EXAMEN Escriba en los espacios o encierre en un círculo la respuesta correcta. 1. Escriba tres funciones del tanque hidráulico. 2. Relacione los siguientes componentes del tanque con su función correspondiente. Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Examen 3.1.1. CopiadelEstudiante:Examen3.1.1 1. Tapa de llenado 2. Mirilla 3. Tubería de suministro 4. Tubería de retorno 5. Drenaje ecológico 6. Rejilla de llenado 7. Tubo de llenado 8. Deflectores 9. Símbolo ISO del tanque presurizado 10. Rejilla de retorno A. Impide que entren partículas grandes al tanque. B. Permite llenar correctamente el tanque, sin que se llene en exceso. C. Evita que entren contaminantes grandes al tanque cuando se quita la tapa de llenado. D. Se representa como una caja o rectángulo completamente cerrado. E. Permite que las burbujas del aceite de retorno lleguen a la superficie. F. Mantiene los contaminantes fuera de la abertura usada para llenar o añadir aceite al tanque. G. Impide derrames accidentales de aceite cuando se drena el agua o el sedimento del tanque. H. Permite que el aceite fluya del sistema al tanque. I. Permite que el aceite fluya del tanque al sistema. J. Permite revisar el nivel de aceite.
  51. 51. Lección 2: Fluidos Hidráulicos FluidosHidráulicos Introducción La vida útil del sistema hidráulico depende en gran medida de la selección y del cuidado que se tenga con los fluidos hidráulicos. Al igual que con los componentes metálicos de un sistema hidráulico, el fluido hidráulico debe seleccionarse con base en sus características y propiedades para cumplir con la función para la cual fue diseñado. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Describir las funciones de los sistemas hidráulicos. 2. Medir la viscosidad de los fluidos. 3. Definir el índice de viscosidad. 4. Nombrar los tipos de fluidos hidráulicos resistentes al fuego. Sistem as H idráulicos Básicos ¥ Fluidos hidráulicos ¥ Tanque hidráulico ¥ M otores y bombas hidráulicos ¥ Válvulas de control de presión ¥ Válvulas de control direccional ¥ Válvulas de control de flujo ¥ Cilindros
  52. 52. Fig. 3.2.1 Fluidos hidráulicos Funciones de los fluidos hidráulicos Los fluidos prácticamente son incompresibles. Por tanto, en un sistema hidráulico los fluidos pueden transmitir potencia en forma instantánea. Por ejemplo, por cada 2.000 lb/pulg2 de presión, el aceite lubricante se comprime aproximadamente 1%, es decir, el aceite lubricante puede mantener su volumen constante cuando está bajo una presión alta. El aceite lubricante es la materia prima con que se produce la mayoría de los aceites hidráulicos. Las principales funciones de los fluidos hidráulicos son: • Transmitir potencia • Lubricar • Sellar • Refrigerar Transmisión de potencia Puesto que un fluido prácticamente es incompresible, un sistema hidráulico lleno de fluido puede producir potencia hidráulica instantánea de un área a otra. Sin embargo, esto no significa que todos los fluidos hidráulicos sean iguales y transmitan potencia con la misma eficiencia. Para escoger el fluido hidráulico correcto, se deben tener en cuenta el tipo de aplicación y las condiciones de operación en las que funcionará el sistema hidráulico. Lubricación Los fluidos hidráulicos deben lubricar las piezas en movimiento del sistema hidráulico. Los componentes que rotan o se deslizan deben poder trabajar sin entrar en contacto con otras superficies. El fluido hidráulico debe mantener una película delgada entre las dos superficies para evitar el calor, la fricción y el desgaste. Acción sellante Algunos componentes hidráulicos están diseñados para usar fluidos hidráulicos en lugar de sellos mecánicos entre los componentes. La propiedad del fluido de tener acción sellante depende de su viscosidad. Unidad 3 3-2-2 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 2
  53. 53. Enfriamiento El funcionamiento del sistema hidráulico produce calor a medida que se transfiere energía mecánica a energía hidráulica y viceversa. La transferencia de calor en el sistema se realiza entre los componentes calientes y el fluido que circula a menor temperatura. El fluido a su vez transfiere el calor al tanque o a los enfriadores, diseñados para mantener la temperatura del fluido dentro de límites definidos. Otras propiedades que debe tener un fluido hidráulico son: evitar la oxidación y corrosión de las piezas metálicas; resistencia a la formación de espuma y a la oxidación; mantener separado el aire, el agua y otros contaminantes; y mantener su estabilidad en una amplia gama de temperaturas. Viscosidad La viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido para fluir a una temperatura determinada. Un fluido que fluye fácilmente tiene una viscosidad baja. Un fluido que no fluye fácilmente tiene una viscosidad alta. La viscosidad de un fluido depende de la temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la viscosidad del fluido disminuye. Cuando la temperatura disminuye, la viscosidad del fluido aumenta. El aceite vegetal es un buen ejemplo para mostrar el efecto de la viscosidad con los cambios de temperatura. Cuando el aceite vegetal está frío, se espesa y tiende a solidificarse. Si calentamos el aceite vegetal, se vuelve muy delgado y tiende a fluir fácilmente. Unidad 3 3-2-3 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 2
  54. 54. Viscosímetro Saybolt El equipo usado generalmente para medir la viscosidad de un fluido es el viscosímetro Saybolt (figura 3.2.2). El viscosímetro Saybolt debe su nombre a su inventor George Saybolt. La unidad de medida del viscosímetro Saybolt es el Segundo Universal Saybolt (SUS). En el viscosímetro original, un recipiente de fluido se calienta hasta una temperatura específica. Cuando se alcanza la temperatura, se abre un orificio y el fluido drena a un matraz de 60 ml. Un cronómetro mide el tiempo que tarda en llenarse el matraz. La viscosidad se lee como los segundos que el matraz tarda en llenarse, tomando como referencia la temperatura del líquido. Si un fluido calentado a 23,5 0C (75 0F) tarda 115 segundos en llenar el matraz, su viscosidad Saybolt es de 115 SUS a 23,5 0C (75 0F). Si el mismo fluido, calentado a 37,5 0C (100 0F) tarda 90 segundos en llenar el matraz, su viscosidad Saybolt es de 90 SUS a 37,5 0C (100 0F). Indice de Viscosidad El Indice de Viscosidad (IV) de un fluido es la relación del cambio de viscosidad con respecto al cambio de temperatura. Si la viscosidad del fluido cambia muy poco en una amplia gama de temperaturas, el fluido tiene un Indice de Viscosidad alto. Si a temperaturas bajas el fluido se vuelve muy espeso y a temperaturas altas se vuelve muy delgado, el fluido tiene un Indice de Viscosidad bajo. Los fluidos de la mayoría de los sistemas hidráulicos deben tener un Indice de Viscosidad alto. Aceite lubricante Todos los aceites lubricantes se adelgazan cuando la temperatura aumenta y se espesan cuando la temperatura disminuye. Si la viscosidad de un aceite lubricante es muy baja, habrá un excesivo escape por las juntas y los sellos. Si la viscosidad del aceite lubricante es muy alta, el aceite tiende a “pegarse” y se necesitará mayor fuerza para bombearlo a través del sistema. La viscosidad del aceite lubricante se expresa con un número SAE, definido por la Society of Automotive Engineers. Los números SAE están definidos como: 5W, 10W, 20W, 30W, 40W, etc. TE R M OM ET RO R ES IS T EN C IA O RIFICIO VISCO SIM ETRO SAYB OLT M AT RA Z 60 m l. Fig. 3.2.2 Viscosímetro Saybolt Unidad 3 3-2-4 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 2
  55. 55. Entre más bajo sea el número SAE, mejor es el flujo de aceite a bajas temperaturas. Entre más alto sea el número SAE, mayor es la viscosidad del aceite y mayor su eficiencia a altas temperaturas. Aceites sintéticos Los aceites sintéticos se producen por procesos químicos en los que materiales de composición específica reaccionan para producir un compuesto con propiedades únicas y predecibles. El aceite sintético se produce específicamente para cierto tipo de operaciones realizadas a temperaturas altas y bajas. Fluidos resistentes al fuego Hay tres tipos básicos de fluidos resistentes al fuego: mezclas de glicol- agua, emulsiones de aceite-agua-aceite y fluidos sintéticos. Los fluidos agua-glicol son una mezcla de 35% a 50% de agua (el agua inhibe el fuego), glicol (químico sintético o similar a algunos compuestos con propiedades anticongelantes) y espesantes del agua. Los aditivos se añaden para mejorar la lubricación y evitar la oxidación, la corrosión y la formación de espuma. Los fluidos a base de glicol son más pesados que el aceite y pueden causar cavitación de la bomba a altas velocidades. Estos fluidos pueden reaccionar con algunos metales y material de los sellos, y no se pueden usar con algunas clases de pintura. Las emulsiones de agua-aceite son los fluidos resistentes al fuego más económicos. Al igual que en los fluidos a base de glicol, un porcentaje similar de agua (40%), se usa como inhibidor al fuego. Las emulsiones agua-aceite se usan en sistemas hidráulicos típicos. Generalmente contienen aditivos para prevenir la oxidación y la formación de espuma. Los fluidos sintéticos se usan bajo ciertas condiciones para cumplir requerimientos específicos. Los fluidos sintéticos resistentes al fuego son menos inflamables que los aceites lubricantes y mejor adaptados para resistir presiones y temperaturas altas. Algunas veces los fluidos resistentes al fuego reaccionan con el material de los sellos de poliuretano y en estos casos puede requerirse el uso de sellos especiales. Vida útil del aceite hidráulico El aceite hidráulico no se desgasta. El uso de filtros para remover las partículas sólidas y contaminantes químicos alargan la vida útil del aceite. Sin embargo, eventualmente el aceite se contamina tanto que debe reemplazarse. En las máquinas de construcción, el aceite se debe cambiar a intervalos de tiempos regulares. Los contaminantes del aceite pueden usarse como indicadores de desgaste no común y de posibles problemas del sistema. Uno de los programas Caterpillar que miden los contaminantes del aceite hidráulico y utiliza los resultados como fuente de información acerca del sistema, es el Análisis Programado de Aceite (S•O•S). En este punto, realice las prácticas de taller 3-2-1 y 3-2-2. Unidad 3 3-2-5 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 2
  56. 56. PRACTICA DE TALLER 3.2.1: VISCOSIDAD Y TEMPERATURA DE LOS FLUIDOS Nombre _________________________ Objetivo Medir la viscosidad y la temperatura de los fluidos seleccionados. Material necesario 1. Agua del grifo (16 onz) 2. Dos recipientes vacíos de 1/4 de galón de capacidad 3. Viscosímetro 4. Aceite hidráulico (16 onz) 5. Cronómetro Procedimiento 1. Tape con un dedo el orificio que se encuentra en la parte inferior del viscosímetro. 2. Llene completamente el viscosímetro con aceite hidráulico. 3. Tenga listo el cronómetro para medir el tiempo de drenaje del viscosímetro. 4. Coloque el viscosímetro lleno de aceite sobre un recipiente vacío. Inicie el cronómetro al mismo tiempo que quita el dedo del orificio de drenaje del viscosímetro. Detenga el cronómetro cuando el aceite deje de fluir. 5. Anote los segundos en la casilla correspondiente de la tabla. 6. Limpie el viscosímetro usando una toalla de papel. 7. Tape con un dedo el orificio que se encuentra en la parte inferior del viscosímetro. 8. Llene completamente el viscosímetro con agua. 9. Tenga listo el cronómetro para medir el tiempo de drenaje del viscosímetro. 10. Coloque el viscosímetro lleno de agua sobre un recipiente vacío. Inicie el cronómetro al mismo tiempo que quita el dedo del orificio de drenaje del viscosímetro. Detenga el cronómetro cuando el agua deje de fluir . 11. Escriba los segundos en la casilla correspondiente de la tabla. A. Compare los dos valores hallados. Explique. El agua drenó en 4 segundos menos que el tiempo en que tardó en drenar el aceite. La viscosidad del agua es mucho menor. Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Práctica de Taller 3.2.1 CopiadelInstructor:PrácticadeTaller3.2.1 SUBSTANCIA TIEMPO (SEGS.) ACEITE AGUA
  57. 57. PRACTICA DE TALLER 3.2.1: VISCOSIDAD Y TEMPERATURA DE LOS FLUIDOS Nombre _________________________ Objetivo Medir la viscosidad y la temperatura de los fluidos seleccionados. Material Necesario 1. Agua del grifo (16 onz.) 2. Dos recipientes vacíos de 1 cuarto de galón de capacidad 3. Viscosímetro 4. Aceite hidráulico (16 onz.) 5. Cronómetro Procedimiento 1. Tape con un dedo el orificio que se encuentra en la parte inferior del viscosímetro. 2. Llene completamente el viscosímetro con aceite hidráulico. 3. Tenga listo el cronómetro para medir el tiempo de drenaje del viscosímetro. 4. Coloque el viscosímetro lleno de aceite sobre un recipiente vacío. Inicie el cronómetro al mismo tiempo que quita el dedo del orificio de drenaje del viscosímetro. Detenga el cronómetro cuando el aceite deje de fluir. 5. Anote los segundos en la casilla correspondiente de la tabla. 6. Limpie el viscosímetro usando una toalla de papel. 7. Tape con un dedo el orificio que se encuentra en la parte inferior del viscosímetro. 8. Llene completamente el viscosímetro con agua. 9. Tenga listo el cronómetro para medir el tiempo de drenaje del viscosímetro. 10. Coloque el viscosímetro lleno de agua sobre un recipiente vacío. Inicie el cronómetro al mismo tiempo que quita el dedo del orificio de drenaje del viscosímetro. Detenga el cronómetro cuando el agua deje de fluir . 11. Escriba los segundos en la casilla correspondiente de la tabla. A. Compare los dos valores hallados. Explique. Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Práctica de Taller 3.2.1 CopiadelEstudiante:PrácticadeTaller3.2.1 SUBSTANCIA TIEMPO (SEGS.) ACEITE AGUA
  58. 58. PRACTICA DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION Objetivo Medir la temperatura de un fluido a presión. Material necesario 1. Termómetro 2. Equipo de capacitación de hidráulica básica Procedimiento 1. Monte el circuito hidráulico mostrado en la figura 3.2.2. 2. Gire al máximo a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio en línea. 3. Introduzca el bulbo del termómetro en el fluido del tanque y espere un minuto. 4. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla de la hoja siguiente. (Las respuestas pueden variar de acuerdo con el uso que tuvo el sistema antes de la prueba). 5. Ponga en contacto el bulbo del termómetro con la parte frontal de la válvula de alivio en línea y espere un minuto. 6. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla de la hoja siguiente. (Las respuestas pueden variar de acuerdo al uso dado al sistema antes de la prueba). 7. Active el equipo de capacitación y ajuste la presión de la válvula de alivio del sistema a 850 lb/pulg2. 8. Gire con cuidado al máximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la válvula de alivio en línea. Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Práctica de Taller 3.2.2 CopiadelInstructor:PrácticadeTaller3.2.2 BO MBA TA NQ UE VA LVULA D E ALIVIO D EL SISTEMAVA LV UL A D E AL IVIO DE R ES PA LD O VALVU LA DE A LIVIO EN LIN EA 1 1 1 1 2 2 Fig. 3.2.2 Circuito Nombre ________________________________
  59. 59. PRACTICA DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION (continuación) 9. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio en línea hasta cuando el manómetro alcance una presión de 600 lb/pulg2. 10. Deje que el sistema funcione por 5 minutos con este ajuste. 11. Introduzca de nuevo el bulbo del termómetro en el fluido del tanque y espere un minuto. 12. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla. 13. Ponga en contacto el bulbo del termómetro con la parte frontal de la válvula de alivio en línea y espere un minuto. 14. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla. A. ¿La temperatura del tanque es la misma en ambos casos? Si No __X__ B. ¿Por qué? La fricción causada por el flujo de aceite a través de la válvula de alivio produce calor en ésta. El calor se elimina a medida que el flujo de aceite del sistema pasa por la válvula. El resultado es un aumento de temperatura del aceite del sistema. C. ¿Qué produce el aumento de temperatura en la válvula de alivio en línea? La fricción causada por el flujo de aceite a través de la válvula de alivio produce calor en la válvula de alivio. D. Si la presión de la válvula de alivio en línea se aumenta a más de 600 lb/pulg2, ¿qué pasaría con la temperatura del aceite del sistema? La temperatura del aceite del sistema aumentaría aún más. 15. Mida cualquier temperatura adicional que desee. Finalmente, desactive el equipo de capacitación y desconecte todas las tuberías. Unidad 3 - 2 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Práctica de Taller 3.2.2 D EPOSITO VALVU LA DE AL IVIO EN LIN EA AN TES D EL AR RA NQ UE DESPU ES D E 5 MINU TO S
  60. 60. PRACTICAS DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION Objetivo Medir la temperatura de un fluido a presión. Material necesario 1. Termómetro 2. Equipo de capacitación de hidráulica básica Procedimiento 1. Monte el circuito hidráulico mostrado en la figura 3.2.2. 2. Gire al máximo a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio en línea. 3. Introduzca el bulbo del termómetro en el fluido del tanque y espere un minuto. 4. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla de la hoja siguiente. (Las respuestas pueden variar de acuerdo al uso que tuvo el sistema antes de la prueba). 5. Ponga en contacto el bulbo del termómetro con la parte frontal de la válvula de alivio en línea y espere un minuto. 6. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla de la hoja siguiente. (Las respuestas pueden variar de acuerdo con el uso dado al sistema antes de la prueba). 7. Active el equipo de capacitación y ajuste la presión de la válvula de alivio del sistema a 850 lb/pulg2. 8. Gire con cuidado al máximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la válvula de alivio en línea. Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Práctica de Taller 3.2.2 CopiadelEstudiante:PrácticadeTaller3.2.2 BO MBA TA NQ UE VA LVULA D E ALIVIO D EL SISTEMAVA LV UL A D E AL IVIO DE R ES PA LD O VALVU LA DE A LIVIO EN LIN EA 1 1 1 1 2 2 Fig. 3.2.2 Circuito Nombre______________________________________
  61. 61. Nombre _________________________ PRACTICAS DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION (continuación) 9. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la válvula de alivio en línea hasta cuando el manómetro alcance una presión de 600 lb/pulg2. 10. Deje que el sistema funcione por 5 minutos con este ajuste. 11. Introduzca de nuevo el bulbo del termómetro en el fluido del tanque y espere un minuto. 12. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla. 13. Ponga en contacto el bulbo del termómetro con la parte frontal de la válvula de alivio en línea y espere un minuto. 14. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla. A.¿La temperatura en el tanque es la misma en ambos casos? Sí_______ No _______ B. ¿Por qué? C. ¿Qué produce el aumento de temperatura en la válvula de alivio en línea? D. Si la presión de la válvula de alivio en línea se aumenta a más de 600 lb/pulg2, ¿qué pasaría con la temperatura del aceite del sistema? 15. Tome cualquier temperatura adicional que desee. Finalmente, desactive el equipo de capacitación y desconecte todas las tuberías. Unidad 3 - 2 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Práctica de Taller 3.2.2 D EPOSITO VALVU LA DE AL IVIO EN LIN EA AN TES D EL AR RA NQ UE DESPU ES D E 5 MINU TO S
  62. 62. Nombre: _________________________ SISTEMA HIDRAULICO BASICO - FLUIDO HIDRAULICO - EXAMEN Llene los espacios correspondientes con la respuesta correcta. 1. Las funciones principales de los fluidos hidráulicos son: Transmitir fuerza Lubricar Sellar Enfriar 2. La medida de la resistencia de un fluido a fluir a una temperatura específica se llama viscosidad. 3. Todo aceite lubricante se adelgaza cuando la temperatura aumenta y se espesa cuando la temperatura disminuye. 4. La relación del cambio de viscosidad de un fluido con respecto al cambio de temperatura se llama Indice de Viscosidad . 5. Nombre los tres tipos básicos de fluidos resistentes al fuego. Fluidos a base de glicol Emulsión agua-aceite Fluidos sintéticos Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Instructor: Examen 3.2.1 CopiadelInstructor:Examen3.2.1
  63. 63. Nombre: _________________________ SISTEMA HIDRAULICO BASICO - FLUIDO HIDRAULICO - EXAMEN Llene los espacios correspondientes con la respuesta correcta. 1. Las funciones principales de los fluidos hidráulicos son: ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ 2. La medida de la resistencia de un fluido a fluir a una temperatura específica se llama __________. 3. Todo aceite lubricante se cuando la temperatura aumenta y se cuando la temperatura disminuye. 4. La relación del cambio de viscosidad de un fluido con respecto al cambio de temperatura se llama ______________________. 5. Nombre los tres tipos básicos de fluidos resistentes al fuego. ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________________ Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Copia del Estudiante: Examen 3.2.1 CopiadelEstudiante:Examen3.2.1
  64. 64. Lección 3: Motores y Bombas Hidráulicos Lección3:MotoresyBombasHidráulicos Introducción Los motores y las bombas hidráulicos son similares en su diseño pero difieren en sus características de operación. La mayor parte de esta lección se centra en la nomenclatura y operación de las bombas hidráulicas. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de: 1. Describir las diferencias entre bombas regulables y no regulables. 2. Describir las diferencias entre bombas de caudal fijo y bombas de caudal variable. 3. Describir la operación de los diferentes tipos de bombas. 4. Describir las semejanzas y las diferencias entre los motores y las bombas hidráulicas. 5. Determinar la clasificación de las bombas hidráulicas. Sistem as H idráulicos Básicos ¥ Fluidos hidráulicos ¥ Tanque hidráulico ¥ M otores y bombas hidráulicos ¥ Válvulas de control de presión ¥ Válvulas de control direccional ¥ Válvulas de control de flujo ¥ Cilindros Fig. 3.3.0
  65. 65. Bomba hidráulica La bomba hidráulica convierte la energía mecánica en energía hidráulica. Es un dispositivo que toma energía de una fuente (por ejemplo, un motor, un motor eléctrico, etc.) y la convierte a una forma de energía hidráulica. La bomba toma aceite de un depósito de almacenamiento (por ejemplo, un tanque) y lo envía como un flujo al sistema hidráulico. Todas las bombas producen flujo de aceite de igual forma. Se crea un vacío a la entrada de la bomba. La presión atmosférica, más alta, empuja el aceite a través del conducto de entrada a las cámaras de entrada de la bomba. Los engranajes de la bomba llevan el aceite a la cámara de salida de la bomba. El volumen de la cámara disminuye a medida que se acerca a la salida. Esta reducción del tamaño de la cámara empuja el aceite a la salida. La bomba sólo produce flujo (por ejemplo, galones por minuto, litros por minuto, centímetros cúbicos por revolución, etc.), que luego es usado por el sistema hidráulico. La bomba NO produce “presión”. La presión se produce por acción de la resistencia al flujo. La resistencia puede producirse a medida que el flujo pasa por las mangueras, orificios, conexiones, cilindros, motores o cualquier elemento del sistema que impida el paso libre del flujo al tanque. Hay dos tipos de bombas: regulables y no regulables. Unidad 3 3-3-2 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lesson 3 AC EITE D E ENTRA DAAC EITE DE SA LIDA CAJA ENG RA NA JE DE MA ND O ENGR AN A JE LOC O Fig. 3.3.1 Bomba de engranajes
  66. 66. Motor hidráulico El motor hidráulico convierte la energía hidráulica en energía mecánica. El motor hidráulico usa el flujo de aceite enviado por la bomba y lo convierte en un movimiento rotatorio para impulsar otro dispositivo (por ejemplo, mandos finales, diferencial, transmisión, rueda, ventilador, otra bomba, etc.). Unidad 3 3-3-3 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lesson 3 ACEITE DE LA BO M BA AC EITE D EL TA NQ UE C AJA ENG RAN A JE DE MA ND O EN GR AN AJE LOC O Fig. 3.3.2 Motor de engranajes
  67. 67. Unidad 3 3-3-4 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lesson 3 Bombas no regulables Las bombas no regulables tienen mayor espacio libre entre las piezas fijas y en movimiento que el espacio libre existente en las bombas regulables. El mayor espacio libre permite el empuje de más aceite entre las piezas a medida que la presión de salida (resistencia al flujo) aumenta. Las bombas no regulables son menos eficientes que las regulables, debido a que el flujo de salida de la bomba disminuye considerablemente a medida que aumenta la presión de salida. Las bombas no regulables generalmente son del tipo de rodete centrífugo o del tipo de hélice axial. Las bombas no regulables se usan en aplicaciones de presión baja, como bombas de agua para automóviles o bombas de carga para bombas de pistones de sistemas hidráulicos de presión alta. 4 32 1 5 Fig. 3.3.3 Bomba centrífuga Bomba de rodete centrífuga La bomba de rodete centrífuga consiste de dos piezas básicas: el rodete (2), montado en un eje de salida (4) y la caja (3). El rodete tiene en la parte posterior un disco sólido con hojas curvadas (1) , moldeadas en el lado de la entrada. El aceite entra por el centro de la caja (5), cerca del eje de entrada, y fluye al rodete. Las hojas curvadas del rodete impulsan el aceite hacia afuera contra la caja. La caja está diseñada de tal modo que dirige el aceite al orificio de salida.
  68. 68. Bomba de hélice axial La bomba tipo hélice axial tiene un diseño como el de un ventilador eléctrico, montada en un tubo recto, y tiene una hélice de hojas abiertas. El aceite es impulsado hacia el tubo por la rotación de las hojas en ángulo. Bombas regulables Hay tres tipos básicos de bombas regulables: de engranajes, de paletas y de pistones. Las bombas regulables tienen un espacio libre mucho más pequeño entre los componentes que las bombas no regulables. Esto reduce las fugas y produce una mayor eficiencia cuando se usan en sistemas hidráulicos de presión alta. En una bomba regulable el flujo de salida prácticamente es el mismo por cada revolución de la bomba. Las bombas regulables se clasifican de acuerdo con el control del flujo de salida y el diseño de la bomba. La capacidad nominal de las bombas regulables se expresa de dos formas. Una forma es por la presión de operación máxima del sistema con la cual la bomba se diseña (por ejemplo, 21.000 kPa o 3.000 lb/pulg2). La otra forma es la salida específica suministrada, expresada bien sea en revoluciones o en la relación entre la velocidad y la presión específica. La capacidad nominal de las bombas se expresa ya sea en l/min-rpm-kPa o gal EE.UU./min-rpm- lb/pulg2 (por ejemplo, 380 l/min-2.000 rpm-690 kPa o 100 gal EE.UU./min- 2.000 rpm-100 lb/pulg2). Cuando la salida de la bomba se da en revoluciones, el flujo nominal puede calcularse fácilmente multiplicando el flujo por la velocidad en rpm (por ejemplo, 2.000 rpm) y dividiendo por una constante. Por ejemplo, calculemos el flujo de una bomba que gira a 2.000 rpm y tiene un flujo de 11,55 pulg3/rev o 190 cc/rev. gal EE.UU./min = pulg3/rev x rpm l/min = cc/rev x rpm 231 1.000 gal EE.UU./min = 11,55 x 2.000 l/min = 190 x 2.000 231 1.000 gal EE.UU./min = 100 l/min = 380 HELIC E ENTR ADA FLU JO FLU JO EN TR ADA Fig. 3.3.4 Bomba de hélice axial Unidad 3 3-3-5 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 3
  69. 69. Eficiencia volumétrica A medida que la presión aumenta, los espacios libres muy estrechos entre las piezas de la bomba regulable hacen que el flujo de salida no sea igual al flujo de entrada. Parte del aceite se ve obligado a devolverse a través de los espacios libres entre la cámara de presión alta y la cámara de presión baja. El flujo de salida resultante, comparado con el flujo de entrada, se llama “eficiencia volumétrica” (el flujo de entrada se define generalmente como “flujo de salida a 100 lb/pulg2”). La “eficiencia volumétrica” cambia con las variaciones de presión y siempre se debe especificar la presión dada. Cuando una bomba se clasifica como de 100 gal EE.UU./min-2.000 rpm-100 lb/pulg2 , operando contra 1.000 lb/pulg2, el flujo de salida puede caer a 97 gal EE.UU./min. Esta bomba tendría una “eficiencia volumétrica” de 97% (97/100) a 1.000 lb/pulg2. Eficiencia volumétrica a 1.000 lb/pulg2 = Flujo de salida Flujo de entrada Eficiencia volumétrica a 1.000 lb/pulg2 = 97 100 Eficiencia volumétrica a 1.000 lb/pulg2 = 0,97 ó 97% de eficiencia volumétrica a 1.000 lb/pulg2. Cuando la presión aumenta a 2.000 lb/pulg2, el flujo de salida puede caer a 95 gal EE.UU./min. Entonces, la “eficiencia volumétrica” sería de 0,95 ó 95% a 2.000 lb/pulg2. Cuando se calcula la “eficiencia volumétrica”, las rpm deben permanecer constantes. Unidad 3 3-3-6 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 3
  70. 70. A DM IS IO N ES C AP E CAUDAL FIJO AD M ISION ES C AP E CAUDA L VAR IAB LE PAL AN C A DE CO NT RO L P L AN C HA RE T EN ED OR A P LA NC H A BA SC UL A NT E PL A NC HA BA SC UL A NT E PAT IN PIST ON CO NJU NTO DE L C AÑ ON EJE D E M A ND O Fig. 3.3.5 Bombas de pistones Unidad 3 3-3-7 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 3 El caudal fijo frente al caudal variable El flujo de salida de una bomba de caudal fijo cambia sólo si se cambia la velocidad de la rotación de la bomba. Si la bomba gira más rápido, aumenta el flujo; si gira más lenta, disminuye el flujo. La bomba de engranajes es un ejemplo de una bomba de caudal fijo. Las bombas de paletas y de pistones pueden ser de caudal fijo o de caudal variable. El flujo de salida de una bomba de caudal variable puede aumentar o disminuir independientemente de la velocidad de rotación. El flujo de salida de una bomba de caudal variable puede controlarse manualmente, automáticamente o por combinación de ambas.
  71. 71. Unidad 3 3-3-8 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 3 11 109 53 1 6 2 4 7 8 Fig. 3.3.6 Bomba de engranajes Bomba de engranajes La bomba de engranajes consta de un retenedor de sellos (1), sellos (2), protector de sellos (3), planchas de separación (4), espaciadores (5), engranaje de mando (6), engranaje loco (7), caja (8), brida de montaje (9), sello de la brida (10) y planchas de compensación de presión (11) de ambos lados de los engranajes. Los engranajes están montados en la caja y en las bridas de montaje a los lados de los engranajes para sostener el eje de engranajes durante la rotación. Las bombas de engranajes son bombas regulables. Suministran la misma cantidad de aceite por cada revolución del eje de entrada. La salida de la bomba se controla cambiando la velocidad de rotación. La máxima presión de operación en las bombas de engranajes se limita a 4.000 lb/pulg2. Este límite de presión se debe al desequilibrio hidráulico propio del diseño de la bomba de engranajes. El desequilibrio hidráulico produce una carga lateral en los ejes, que es compensada por los cojinetes y por los dientes de engranaje en contacto con la caja. La bomba de engranajes mantiene una “eficiencia volumétrica” mayor de 90% cuando se mantiene la presión dentro de las gamas de presión de operación especificadas.
  72. 72. Flujo de la bomba de engranajes El flujo de salida de la bomba de engranajes está determinado por la profundidad de los dientes y el ancho del engranaje. La mayoría de los fabricantes de bombas de engranajes estandarizan una profundidad de diente y un perfil que depende de la distancia a la línea central (1,6”, 2,0”, 2,5”, 3,0”, etc.) entre los ejes de engranajes. Con perfiles y profundidades de dientes estándar, las diferencias de flujo entre cada clasificación de línea central de la bomba las determina totalmente el ancho del diente. A medida que la bomba gira, el aceite es llevado entre los dientes de los engranajes y la caja del lado de entrada al lado de salida de la bomba. La dirección del giro del eje del engranaje de mando la determina la ubicación de los orificios de entrada y de salida. La dirección del giro del engranaje de mando siempre será la que lleve el aceite alrededor de la parte externa de los engranajes del orificio de entrada al orificio de salida. Esto sucede tanto en los motores de engranajes como en las bombas de engranajes. En la mayoría de las bombas de engranajes el diámetro del orificio de entrada es mayor que el diámetro del orificio de salida. En las bombas y en los motores bidireccionales el orificio de entrada y el orificio de salida tienen el mismo diámetro. Unidad 3 3-3-9 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 3 ACEITE D E ENTRADAAC EITE DE SA LIDA CA JA EN G RAN AJE D E MA ND O ENG RA NA JE LOC O Fig. 3.3.7 Flujo de la bomba de engranajes
  73. 73. Unidad 3 3-3-10 Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Lección 3 ACEITE DE EN TR ADAAC EITE DE SA LIDA C AJA ENG RA NA JE DE MA ND O ENG RA NA JE LO CO FUERZA D IENTES D E EN GRA NA JE EN C ON EXION Fig. 3.3.8 Fuerzas en la bomba de engranajes Fuerzas en la bomba de engranajes En una bomba de engranajes el flujo de salida se produce al empujar el aceite fuera de los dientes de engranajes a medida que se engranan en el lado de salida. La resistencia al flujo de aceite crea una presión de salida. El desequilibrio de la bomba de engranajes se debe a que la presión en el orificio de salida es mayor que la presión en el orificio de entrada. El aceite de presión más alta empuja los engranajes hacia el orificio de salida de la caja. Los engranajes del eje sostienen casi toda la carga de presión lateral para prevenir un desgaste excesivo entre las puntas de los dientes y la caja. En las bombas de presión más alta, los ejes de engranaje están ligeramente biselados en el lado del extremo externo de los cojinetes del engranaje. Esto permite un contacto pleno entre el eje y los cojinetes cuando el eje se dobla levemente por la presión de desequilibrio. El aceite presurizado también es enviado entre el área sellada de las planchas de compensación de presión, la caja y la brida de montaje al sello del extremo del diente del engranaje. El tamaño del área sellada entre las planchas de compensación de presión y la caja limita la cantidad de fuerza que empuja las planchas contra los extremos de los engranajes.

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