Sistemas hdcos. neumáticos maqu.pesada

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Manual básico de hidráulica en maquinaria pesada

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Sistemas hdcos. neumáticos maqu.pesada

  1. 1. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.1PRINCIPIOS BÁSICOS SOBRE FLUÍDOSEl propósito de este módulo es entender los principios hidráulicos básicos y susaplicaciones. Entender como es que se genera el flujo en un sistema y como lapresión esta en función de las restricciones.Entendiendo los principios de las leyes hidráulicas, el participante estará preparadopara comprender el funcionamiento y el propósito de los componentes en el sistema.PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS.¿Por qué usamos un líquido?Hay muchas ventajas de usar un líquido:1. Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene.2. Los líquidos son prácticamente incompresibles.3. Los líquidos aplican la presión en todas direcciones.Los líquidos toman la forma del recipienteLos líquidos tomarán la forma del recipiente que los contiene. Los líquidos tambiénfluirán en cualquier dirección a través de varios tamaños y formas.Prácticamente incompresiblesUn líquido es prácticamente incompresible. Cuando una sustancia es comprimida,ésta ocupa menos espacio. Un líquido ocupa la misma cantidad de espacio ovolumen aún cuando se encuentre bajo presión. El espacio o volumen que cualquiersustancia ocupa es llamado «desplazamiento».
  2. 2. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.2El gas es compresibleEl gas es compresible. Cuando un gas es comprimido, éste ocupa menos espacio ysu desplazamiento viene a ser menor. El espacio previamente ocupado por el gaspodría ser ocupado por otro objeto.Así entonces, un líquido es más adecuado para un sistema hidráulico porquecontinuamente ocupa el mismo volumen o desplazamiento.La hidráulica haciendo TrabajoDe acuerdo a la ley de Pascal, « La presión ejercida en un líquido confinado estransmitida sin pérdidas en todas las direcciones y actúa con igual fuerza entodas las áreas iguales.» Así entonces, una fuerza ejercida en cualquier parte de unsistema de aceite hidráulico confinado transmite igual presión en todas lasdirecciones a través del sistema.En el ejemplo de arriba, una fuerza de 500 lb. actuando sobre un pistón de 2pulgadas de radio crea una presión de aproximadamente 40 lb./ pulg2 en un líquidoconfinado. Las mismas 40 lb./ pulg2 actuando en un pistón de 3 pulgadas de radiosoportan un peso de 1130 libras.Ventajas MecánicasLa figura inferior demuestra como el líquido en un sistema hidráulico provee unaventaja mecánica.
  3. 3. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.3Como todos los cilindros están conectados, todas las áreas deben ser llenadas antesque el sistema se presurice.Definición de la Ley de PascalHasta aquí hemos hablado sobre el caudal del fluido en un sistema hidráulico. Si estecaudal se restringe de alguna forma, tal como aplicando una carga sobre un cilindro,se crea presión.La cantidad de presión se puede calcular dividiendo la fuerza de la carga por lasuperficie sobre la que se aplica la misma. Esta es una aplicación de la Ley dePascal.La definición del libro de texto sobre la Ley de Pascal es: «La Presión aplicada a unlíquido encerrado se transmite igualmente en todas las direcciones».Esto se puedeexpresar utilizando la siguiente formula. P = F/A Donde:P = Es la presión (en libras / pulgada2)F = Es la fuerza aplicada al vástago (en libras)A = Es el área del pistón donde actúa la presión (en pulgadas2)Dicho de otra forma, la presión se puede definir como una fuerza determinada queactúa en un área determinada.Ayuda para el CálculoEste símbolo a menudo se utiliza para recordar las ecuaciones. Se usa cubriendo lavariable que se desea calcular. La expresión que resulta es la ecuación.Por ejemplo, para calcular la presión, cubra la P y la expresión que queda es F/A.Área útil del PistónEl área útil del pistón es el área (área 2 para la parte superior y área 1 para la parteinferior) sobre la cual actúa la presión hidráulica.
  4. 4. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.4Si se aplica una presión igual a ambos extremos de un pistón, se ejerce una fuerzamayor en el extremo de cabeza del pistón. Ello se debe a que el vástago debe ocuparparte del área del pistón, reduciendo el área útil del extremo del vástago.El área de un pistón se calcula con la formula:Donde :A = Es el área (pulgada2)Π = Es el factor PI (3.1416)r = Es el radio del pistón donde actúa la presión (en pulgadas)ResumenResumiendo, se puede utilizar la Ley de Pascal para describir larelación entre la presión, la fuerza y el área.Se expresa mediante la fórmula:Aplicando esta fórmula a los pistones, la cantidad de presión quese necesita para levantar una carga es igual a la fuerza de resistenciade la carga dividida por el área útil del pistón.Unidades de MedidaSe pueden utilizar varias unidades de medida del sistema inglés y del métrico paraexpresar presión, fuerza, área y flujo. Puede ser necesario convertir de un sistema aotro.Conversiones del Sistema Inglés al Sistema MétricoEn la siguiente tabla se muestran los factores de conversión más comunes entre elsistema inglés y el sistema métrico:
  5. 5. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.5Conversiones del Sistema Métrico al Sistema InglésEn la siguiente tabla se muestran los factores de conversión más comunes entre elsistema métrico y el sistema inglés.MULTIPLICACION DE LAS FUERZASUn sistema tiene la configuración mostrada :Las presiones se calculan de la siguiente manera:
  6. 6. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.6Aplicando la Ley de Pascal «La presión en todos los puntos delfluido es la misma», por lo tanto:«Las fuerzas son proporcionales a sus respectivas áreas» Aplicando una fuerzapequeña sobre un área pequeña, se obtiene una fuerza grande aplicada sobre unárea grandeTambién:« La fuerza de salida es igual a la fuerza de entrada multiplicado enel factor (A2 / A1 )»MULTIPLICADOR DE PRESIONESEn la figura mostrada: la presión p1 ejercida sobre un área A1 ejerce una fuerza F1,la cual es transmitida mediante el vástago al émbolo pequeño. En este caso, segenera en el émbolo pequeño una presión p2 que será de mayor magnitud que p1,debido a que su área de aplicación A2, es menor, para una misma fuerza F2 que esigual a F1.
  7. 7. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.7Luego«Las presiones generadas son inversamente proporcionales a las áreas»También:FLUÍDOS HIDRÁULICOSEl fluido hidráulico es el componente clave de cualquier sistema hidráulico. Es elmedio por el cual se transmite la energía en todo el sistema. Ciertas propiedades delfluido determinan cómo cumple su función. Esta lección trata sobre las propiedadescríticas y de aditivos utilizados para mejorarlas.Funciones del Fluído HidráulicoLas funciones básicas de los fluidos hidráulicos son:• Transmisión de potencia.• Lubricación.• Sellado.• Enfriamiento.
  8. 8. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.8ViscosidadLa viscosidad es la medida de la resistencia de los líquidos a fluir a una determinadatemperatura. Un líquido que fluye fácilmente tiene baja viscosidad, mientras que unlíquido que no fluye fácilmente tiene alta viscosidad.Cuando aumenta la temperatura de un líquido, baja su viscosidad.Cuando disminuye la temperatura de un líquido, se incrementa su viscosidad.Índice de ViscosidadEl índice de viscosidad es la medida del cambio del espesor de los líquidos respectoa la temperatura.Si el líquido mantiene su consistencia en un rango amplio de temperaturas, el fluidotiene un alto índice de viscosidad. Si el líquido se hace espeso a bajas temperaturas yse hace delgado a altas temperaturas, el fluido tiene un bajo índice de viscosidad.En los sistemas hidráulicos, los fluidos con un alto índice de viscosidad sonpreferibles a los fluidos de bajo índice de viscosidad.Comparación de ViscosidadEl aceite de alta viscosidad puede producir operación lenta y podría requerir potenciaadicional. La viscosidad baja puede disminuir la capacidad de lubricar del fluido yhace que los componentes se desgasten más rápidamente. También aumenta laposibilidad de fugas.Efecto de la Temperatura sobre la Viscosidad
  9. 9. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.9La temperatura puede afectar la viscosidad del aceite por lo cual es importante utilizarel grado adecuado del aceite para su máquina y clima. Siempre remítase a su Manualde Operación y Mantenimiento para determinar que aceite se recomienda.Tipos de AceitesLa materia prima de los aceites puede ser de dos tipos:• Minerales• SintéticosAceites MineralesLa materia prima está conformada por productos refinados de aceites crudos depetróleo.Aceites SintéticosSe fabrican mediante un proceso de reacción química de aquellos materiales de unacomposición química específica para producir un compuesto con cualidadesplanificadas y predecibles. Estos aceites tienen un índice de viscosidad más alto quelos aceites minerales. Son especialmente mezclados para servicios extremos (altas ybajas temperaturas).AditivosLos aditivos fortalecen o modifican ciertas características del aceite base, ya seamineral o sintético.Los aditivos se utilizan para controlar la viscosidad, reducir el desgaste, aumentar laestabilidad química, inhibir la corrosión y oxidación, mantener limpios loscomponentes y suspender las partículas hasta qué lleguen al filtro.Estas son razones adicionales por las cuales en las máquinas siempre se debeutilizar el fluido hidráulico recomendado.Vida de los AceitesEl aceite hidráulico nunca se desgasta. El uso de filtros para remover partículassólidas y el añadido de algunos químicos mantiene la vida útil del aceite.Sin embargo, el aceite llega a contaminarse hasta el punto que tiene que serreemplazado. En maquinaria de construcción, el aceite es reemplazado a intervalosregulares de tiempo.Los contaminantes en el aceite pueden también ser usados como indicadores dedesgaste excesivo y posibles áreas con problemas.Uno de los programas que usa los contaminantes del aceite como una fuente deinformación es el Análisis Programado de Aceite(APA) o Caterpillar Schedule Oil Sampling Program (SOS).COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRAULICOEl propósito de este módulo es entender la función de los componentes básicos en unsistema hidráulico. Así como poder identificar y analizar los diversos tiposconstructivos.
  10. 10. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.10Los sistemas hidráulicos son diseñadas usando varios componentes hidráulicos:tanques, bombas, motores, válvulas y cilindros. La habilidad de identificar loscomponentes y su funcionamiento permite al personal de servicio reducir los circuitoshidráulicos complejos a unos pocos circuitos simples que pueden ser entendidosfácilmente.TANQUES HIDRAULICOSFunción de los Tanques HidráulicosEl principal objetivo de los tanques hidráulicos es garantizar que el sistema hidráulicotenga siempre un amplio suministro de aceite.Los tanques también se utilizan para otros fines: las paredes de los tanques disipan elcalor que se acumula en el aceite hidráulico, y los deflectores de los tanques ayudana separar el aire y a la condensación del aceite. Además, algunos contaminantes seasientan en el fondo del tanque, de donde se pueden extraer.Tipos de Tanques HidráulicosEn los sistemas hidráulicos móviles se utilizan dos tipos de tanques:Los ventilados y los presurizados.El tanque ventilado, respira, permitiendo que haya compensación de presión cuandose producen cambios en los niveles de aceite y de temperatura.Los tanques presurizados están sellados de la atmósfera, evitando que penetre enellos la suciedad y la humedad. La presión interna también empuja el aceite hacia labomba, evitando la cavitación de la misma.Algunos tanques presurizados tienen bombas de aire externas que presurizan eltanque, otros utilizan la presión que se genera naturalmente a medida que se calientael fluido hidráulico.AplicacionesTanques Ventilados: Rodillos Vibratorios, Camiones MinerosTanques Presurizados: Retroexcavadoras, Excavadoras, Pavimentadoras.
  11. 11. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.114.1.3. Componentes del Tanque HidráulicoEn los tanques hidráulicos podemos encontrar los siguientes elementos:1. Tubo de llenado.2. Filtros internos.3. Visor.4. Tubería de retorno.5. Tapón de drenaje.6. Salida de la bomba.7. Plancha deflectora.8. Válvula hidráulica de alivio.9. Respiradero.1. Tubo de llenadoEl tubo de llenado es el punto de entrada para añadir aceite.La tapa evita que los contaminantes entren en el tanque por el tubo de llenado. Larejilla elimina los contaminantes del aceite a medida que el aceite entra en el tubo dellenado.2. Filtros internosMuchos tanques tienen filtros internos que limpian el aceite de retorno.3. VisorEl visor permite inspeccionar visualmente el nivel de aceite del tanque, así como losniveles máximos y mínimos de aceite.4. Tubería de retornoLa tubería de retorno devuelve al tanque el aceite procedentedel sistema.
  12. 12. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.125. Tapón de drenajeEl tapón de drenaje puede quitarse para drenar el aceite.Puede ser magnético para atraer y ayudar a eliminar las partículas de metal quecontaminan el aceite.6. Salida de la bombaLa salida de la bomba es un pasaje de flujo de aceite que va desde el tanque a labomba.7. Plancha deflectoraLas planchas deflectoras separan las zonas de retorno del tanque y dirigen el flujo deaceite en el tanque. Los deflectores aumentan el tiempo que el aceite permanece enel tanque, permitiendo que los contaminantes se asienten, que se evapore el agua yse separe el aire del aceite. Además, los deflectores reducen las salpicaduras deaceite dentro del tanque ocasionadas por el movimiento del vehículo. La planchadeflectora de retorno evita que el aceite de retorno agite el aceite que se encuentra enel tanque.8. Válvula hidráulica de alivioLa válvula hidráulica de alivio se utiliza en tanques presurizados. A medida que elaceite se calienta, la presión aumenta, entre los 70 kPa (10 PSI) y los 207 kPa (30PSI), la válvula se abre evitando que el exceso de presión rompa el tanque. Amedida que el aire se enfría y la presión desciende a 3.45 kPa (0.5 PSI), la válvula seabre para evitar que el vacío resultante desplome el tanque.9. RespiraderoEl respiradero permite la entrada y salida del aire de los tanques ventilados. Tiene unfiltro para evitar que la suciedad penetre y está situado más arriba del nivel de aceitedel tanque.Simbología ISO de los Tanques HidráulicosLa figura muestra los símbolos ISO para tanques ventilados y tanques presurizados.El símbolo de un tanque ventilado es simplemente un caja o rectángulo abierto en laparte superior.El símbolo de un tanque presurizado es graficado como una caja o rectángulocompletamente cerrado.
  13. 13. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.13Ambos tanques se muestran con líneas hidráulicas para denotar su función.Localización y solución de problemas para tanquesLa falla de un tanque hidráulico es poco frecuente y por lo general es causada pordaños externos. Las opciones de reparación son, por lo general, obvias y fáciles.LINEAS HIDRAULICASTubosUn tubo es una tubería hidráulica rígida, generalmente hecha de acero. Los tubos seutilizan para conectar los componentes que no rozan unos con otros.En general, los tubos también requieren menos espacio que las mangueras y puedenconectarse firmemente a la máquina, dando mayor protección a las tuberías y unamejor apariencia general a la máquina.ManguerasLas mangueras hidráulicas se usan en los casos en que se necesita flexibilidad, comocuando los componentes rozan unos con otros.Las mangueras absorben la vibración y resisten las variaciones de presión. Sus usosen sistemas hidráulicos son variados, entre ellos encontramos:� Movimiento de tierras.� Industria forestal.� Industria petrolera.� Ferrocarriles.� Construcción.� Aserraderos de madera terciada y de pulpa.� Fábricas.� Agricultura.� Manejo de desechos.� Minería.Construcción de manguerasLas mangueras se hacen de diferentes capas en espiral. El tubo interior de polímero(1) transporta el aceite. Una capa de alambre de refuerzo o envoltura de fibra (2)sostiene al tubo interior. Si hay más de una capa de refuerzo, estarán separadas poruna capa de fricción de polímero (3). La cubierta exterior (4) protege la manguera deldesgaste.
  14. 14. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.14Tipos de manguerasLa selección de mangueras dependerá de su uso (temperatura, fluido a transportar,etc.) y de los niveles de presión que soportará el sistema.El siguiente cuadro muestra los niveles de presión que soportacada tipo de manguera .Conexiones
  15. 15. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.15Conexiones es un término que se refiere a una serie de acoplamientos, bridas yconectores que se utilizan para conectar mangueras y tubos a los componenteshidráulicos.AcoplamientosLos acoplamientos son los elementos que se utilizan para conectar las mangueras alos componentes o a las tuberías.Existen tres tipos:Rebordeados.� Permanentes.� De bajo índice de falla.� Funcionan bien en todas las aplicaciones de presión.Tipo tornillo.� Reutilizables.� Se pueden armar en la obra utilizando herramientas manuales.� Los más eficientes en aplicaciones de presiones menores.De collar.� Reutilizables.� Diseñados para mangueras XT de alta presión.
  16. 16. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.16� Se pueden armar en la obra utilizando una prensa de mano.El acoplamiento de tipo collar es un acoplamiento reutilizable compuesto por unconjunto de vástago con collar y un manguito de acero. El vástago se inserta en elextremo de la manguera mientras que las uñetas en cuña del collar se extiendenhacia abajo por la superficie exterior. Luego se presiona el manguito sobre las uñetaspara mantener el acoplamiento en la manguera.Estos acoplamientos se utilizan por lo general con una brida de dos piezas y un anillopara acoplar mangueras de alta presión y gran tamaño.BridasLas bridas se utilizan para conectar mangueras y tubos de gran diámetro a bloques,cuerpos de válvulas y otros componentes.Las bridas pueden soldarse directamente a un tubo, o conectarse a un acoplamientode mangueras, y después atornillarse a un componente.
  17. 17. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.17Tipos de bridasEn las máquinas Caterpillar se pueden encontrar dos tipos de bridas:�Brida SAE de cuatro tornillos:Dos capacidades de presión.1.Código 61 estándar: de 3000-5000 PSI (Según la clasificación de la manguera).2.Código 62: 6000 PSI.�Brida dividida JIS: Igual a la SAE pero con pernos métricos.Medición de BridasA veces es necesario medir las bridas y las partes que se unen para garantizar unaselección y montaje correctos de los componentes.Utilizando un vernier de esfera, mida primero el diámetro del agujero de la lumbrera.Luego, mida la distancia mayor entre perforaciones de perno de centro a centro.Después mida el diámetro de la cabeza de la brida.
  18. 18. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.18Con estas tres medidas se puede establecer una correlación con la brida correcta.Anillos de sellosLos anillos de sellos, tales como los anillos tóricos (O’ring) y los anillos de sección enD (D’ring), se utilizan para sellar una brida y su superficie de sellado.CONECTORES ROSCADOSLos conectores roscados se utilizan tanto para las conexiones de tubos como demanguera. Su uso por lo general está limitado a las tuberías que tienen 1" o menosde diámetro. Los conectores roscados de los sistemas hidráulicos por lo regular sehacen de acero.TIPOS DE CONECTORES ROSCADOSA. DE ROSCA AMERICANAa.1. Macho de sello anular de rosca recta SAE
  19. 19. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.19- Se recomienda para lograr un control óptimo de las fugas en las conexiones delumbrera de los sistemas de presión media y alta.El macho tiene una rosca recta y un sello anular. La lumbrera hembra tiene una roscarecta y una ranura para el sello anular.a.2. JIC 37º- Muy común en sistemas hidráulicos.- Las mitades macho y hembra de las conexiones tienen asientos a 37º.a.3. SAE 45º- Se utiliza en las tuberías de camiones, automóviles y en refrigeración.- Frecuentemente se hace de cobre.- Los conectores macho y hembra tienen los asientos a 45º.- El sellado se produce entre el asiento abocinado macho y el asiento cónico hembra.a.4. Sello anular de superficie (ORFS)- El mejor control de fugas disponible.- El macho tiene una rosca recta y un sello anular en la superficie.- La hembra tiene una rosca recta y una cara plana torneada.
  20. 20. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.20a.5. NPSM- Se utiliza en algunos sistemas hidráulicos.- La mitad hembra tiene una rosca recta y un asiento invertido a 30º. La mitad machotiene una rosca recta y un bisel interno a 30º. El sellado se produce por la compresióndel asiento de 30º en la cámara.a.6. NPTF- Se utiliza ampliamente.- La rosca es cónica y elsellado se produce por ladeformación de las roscas.B. DE ROSCA ALEMANAb.1. Serie DIN 3901/3902- Una mitad común macho / tres mitades hembra diferentes.
  21. 21. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.21- El macho tiene rosca métrica recta, un ángulo comprendido a 24º y un abocardadohundido. La hembra puede tener un tubo, tuerca y manguito, sello esférico o selloesférico con sello anular.b.2. Serie DIN 7631/7647- Se utiliza frecuentemente en sistemas hidráulicos.- El macho tiene una rosca métrica recta y un cono hundido a 60º. La hembra tieneuna rosca recta y un asiento de sellado esférico.c. De rosca Francesac.1.Serie milimétrica y GAZ- Macho común y dos hembras diferentes.- La serie milimétrica se utiliza en las tuberías de diámetro exterior métrico de númeroentero.- La serie GAZ se utiliza con tuberías de diámetro exterior con números fraccionarios.d. De rosca Británica / Japonesad.1. Cónico de Norma Británica (BSPT)- Parecido al NPTF con la diferencia que los pasos de rosca son diferentes en lamayoría de los tamaños. La rosca es cónica, el diámetro interior por lo general esbiselado y el sellado se realiza utilizando un sellador.
  22. 22. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.22d.2. PT cónico JIS- Idéntico a la conexión de Norma Británica.d.3. Paralelo de Norma Británica (BSPP)- Parecido el macho NPSM con la excepción de que los pasos de la rosca sondiferentes en la mayoría de los tamaños. La unión giratoria hembra es un selloesférico que sella sobre el asiento cónico del macho y la punta del sello esférico.d.4. PT paralelo JIS- Idéntico al paralelo de Norma Británica.Medición de Conectores con RoscaPara determinar el tipo de conector necesario, a veces se deben medir las roscas. Senecesitan tres herramientas: un medidor del ángulo del asiento, un medidor del pasode la rosca y un calibrador del diámetro interno o el diámetro externo.Use el calibrador para medir el diámetro de las rosca. Mida el diámetro exterior de larosca macho y el diámetro interior de la rosca hembra. Combine sus mediciones conlas de la guía de manguera y acoplamientos.Use el medidor de paso de rosca para determinar la cantidad de roscas por pulgada ola distancia entre las roscas en los conectores métricos. Busque la medida en la guía.
  23. 23. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.23Para medir el ángulo de la superficie de sellado, mida las conexiones hembrasinsertando el medidor del ángulo del asiento en el conector.Si las líneas medias del conector y el medidor quedan paralelas, entonces se hadeterminando el ángulo.Mida los conectores machos colocando el medidor sobre la superficie de sellado. Si elmedidor y el ángulo encajan ajustados, entonces se ha determinado el ángulo.LOCALIZACIÓN Y SOLUCIÓN DE PROBLEMAS Y ATENCIÓNTÉCNICA PARA TUBERÍAS Y CONEXIONES.Es posible que sea necesario darle servicio frecuentemente a las
  24. 24. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.24tuberías y conexiones hidráulicas, especialmente en las máquinasque realizan trabajos severos.¿Cómo fallan las tuberías / mangueras?� Se producen fugas en las tuberías o las mangueras.� Las tuberías o las mangueras se parten o se revientan.� Las soldaduras y los acoplamientos se rompen.� Los acoplamientos y conectores tienen fugas.¿Por qué fallan las tuberías / mangueras / conexiones?Señales de falla� Fuga de aceite de la tubería o el conector.� Acumulación de suciedad alrededor de los conectores.� Mangueras deshilachadas o cuarteadas.
  25. 25. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.25Opciones de servicioConexiones con fuga� Volver a apretar.� Reemplazar los sellos.� Reemplazar el conector.Tuberías� Reemplazar el conjunto de tubo.Mangueras� Reemplazar la manguera.� Reconstruir con manguera y acoplamientos reutilizables.Selección de la manguera correcta� Reemplace siempre con mangueras del mismo tamaño y tipo que la original.� Una manguera de repuesto que sea demasiado pequeña limitará el caudal,ocasionando un recalentamiento y pérdida de presión.� Una manguera de repuesto que no tenga la suficiente capacidad de presiónconstituye un serio peligro de seguridad.CILINDROSFunción de los cilindros
  26. 26. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.26El objetivo principal de los sistemas hidráulicos es impulsar implementos tales comohojas topadoras y cucharones. Esto normalmente se realiza con cilindros, que sonactuadores lineales que convierten la energía hidráulica en energía mecánica.ComponentesLos componentes principales de los cilindros hidráulicos son:1. Vástago.2. Tubo del cilindro.3. Cáncamo de la cabeza.4. Cáncamo del vástago.5. Tapa o Cabeza del cilindro.6. Puntos de conexión.7. Pistón.8. Tuerca del pistón.1. VástagoEl vástago está conectado al pistón y debe soportar la carga del implemento. Por logeneral se hace de acero de alta resistencia, cromado en duro y altamente pulido queresiste la picadura y el rayado.2. Tubo del cilindroEl tubo del cilindro es un cañón o tubo hecho de acero estirado a presión o fundido,con una tapa soldada en un extremo. El interior del cilindro tiene un acabado pulidode alta precisión.3. Cáncamo de la cabezaEl cáncamo de la cabeza permite conectar el extremo de la cabeza del cilindro a lamáquina o al implemento.4. Cáncamo del vástagoEl cáncamo del vástago permite conectar el extremo del vástago del cilindro a lamáquina o al implemento.5. Tapa o Cabeza del cilindro
  27. 27. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.27La tapa del cilindro rodea el extremo abierto del vástago y tiene una abertura por laque el vástago entra y sale del cilindro. Puede ir atornillada al cilindro o unida a él pormedio de pernos de anclaje o de bridas empernadas. La tapa del cilindro a vecestiene una lumbrera.A.- Tapa de cilindro de corona roscada - Enrosca en la parte exterior del tubo delcilindro.B.- Cuello porta-sellos roscado - Enrosca en el interior del tubo del cilindro.6. Puntos de conexiónProporcionan pasajes para el aceite de suministro y de retorno.7. PistónEs un disco de acero unido al extremo del vástago. La presión hidráulica que seejerce sobre cualquiera de los lados del pistón hace que el vástago se mueva.8. Tuerca del pistónFija el vástago al pistón.Tipos de cilindros1. Cilindro de efecto único o simple efectoEs impulsado hidráulicamente en un sólo sentido. El aceite que entra en una solalumbrera hace que el actuador se extienda. El peso de la carga retrae el actuador.2. Cilindro de doble efectoEs impulsado hidráulicamente en dos sentidos. El aceite a presión entra en elextremo de la cabeza del cilindro para extenderlo. El aceite sale a presión del extremo
  28. 28. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.28del vástago y regresa al tanque. Para retraer el cilindro, se envía aceite a alta presiónal extremo del vástago.3. Cilindro telescópico de efecto único o simple efectoTiene un vástago interior y uno exterior. El vástago exterior se extiende primero hastaque queda totalmente extendido, después se extiende el vástago interior. Ambassecciones se retraen por gravedad.4. Cilindro telescópico de doble efectoTiene un vástago interior y uno exterior. El vástago exterior se extiende primero hastaque queda totalmente extendido, después se extiende el vástago interior. El aceiteretrae primero el vástago interior, y después el vástago exterior.Algunos cilindros utilizan la gravedad para retraer el vástago exterior.5. Cilindro de dos vástagosTiene un pistón con un vástago en cada extremo. Esto proporciona un área de trabajode igual efectividad a ambos lados del pistón y equilibra las presiones de trabajo delcilindro ya sea en la posición de extensión como en la de retracción.
  29. 29. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.29Nomenclatura ISOLos cilindros son representados en los diferentes diagramas con símbolos de lanorma ISO.a) Cilindros de Efecto Único o Simple Efectob) Cilindros de Doble Efectoc) Cilindro Telescópico de Simple y Doble Efectod) Cilindro de Dos Vástagos
  30. 30. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.30Sellos de los cilindrosUn cilindro hidráulico tiene varios sellos:1. Sello limpiadorEvita que la suciedad penetre en el cilindro.2. Sello amortiguadorEs el sello secundario del vástago y su función consiste en evitar que los picos depresión lleguen al sello del vástago.3. Sello del pistónProporciona un sellado entre el pistón y el tubo del cilindro.Esto reduce las fugas que se producen entre el vástago y el extremo de cabeza delpistón4. Anillo de desgaste del pistónCentra el pistón en el tubo del cilindro y evita que el pistón raye al tubo.5. Sello del vástagoEs el sello principal del vástago y su función es sellar el aceite dentro del cilindro paraevitar las fugas.6. Anillo de desgaste del vástagoEs un manguito que centra el vástago en la tapa y evita que la tapa raye el vástago.7. Sello de la tapa
  31. 31. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.31Mantiene la presión del sistema y evita las fugas entre la tapa y el tubo del cilindro.Tipos de sellosHay tres términos que se utilizan frecuentemente para describir los sellos del cilindro:� Los sellos dinámicos son los que se utilizan entre las superficies en las cuales seproduce movimiento.� Los sellos estáticos se utilizan entre las superficies donde no hay movimiento.� Los sellos de sobre medida se utilizan en los cilindros que están rectificados asobre medida y que requieren sellos de tapa, sellos de pistón y anillos de desgastedel pistón de sobre medida (0,030 ó 0,060 pulgadas).4.3.6. AmortiguadoresUna característica adicional de algunos cilindros hidráulicos son los amortiguadores.Estos dispositivos reducen la velocidad del pistón a medida que el vástago se acercaal extremo de su carrera, amortiguando el impacto.A.- Amortiguador integral en el extremo de la cabezaEste elemento amortigua el extremo de la cabeza cuando éste llega a la posición deretracción total, cerrando un orificio en el conducto, lo que disminuye la velocidad delpistón. A medida que el pistón se retrae, el amortiguador entra en el pequeño espaciocilíndrico situado en el extremo del cilindro.Esta acción disminuye el espacio del conducto de salida, limitando así el flujo deaceite y reduciendo la velocidad de desplazamiento del vástago.B. Válvulas de derivación del pistónOtro tipo de componente que protege el cilindro es la válvula de derivación del pistón.Estas válvulas son de carrete y están situadas en el pistón. Durante el movimiento deextensión y retracción, la presión de aceite mantiene las válvulas cerradas.
  32. 32. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.32A medida que el pistón se acerca al extremo de su carrera en cualquier sentido, lasválvulas se abren permitiendo que el aceite a presión descargue en el tanque.Estas válvulas se utilizan en los tractores de cadenas medianos y grandes. Evitan losdaños estructurales, especialmente cuando la hoja topadora está inclinada y eloperador la eleva hasta la posición de máximo levante.Localización, solución de problemas y atención técnica de cilindrosDe todos los componentes de un sistema hidráulico móvil, los cilindros son los quetrabajan más duro. Llevan toda la carga de los implementos y están sometidos a unfuerte medio de trabajo que es donde trabajan muchas máquinas.¿Cómo fallan los cilindros?� Fugas interiores y exteriores.� Roturas.� Daños físicos.¿Por qué fallan los cilindros?� Los contaminantes ocasionan picaduras y rayaduras.� Exceso de presión.� Montaje inadecuado.� Desgaste.� Abuso en la operación.
  33. 33. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.33Señales de fallas� Fugas de aceite.� Debilitamiento hidráulico más allá de las especificaciones (solamente se aplicacuando el vástago está extendido).� Rajaduras de los componentes.� Picaduras y rayaduras del vástago.� Los implementos se bajan.
  34. 34. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.34BOMBAS Y MOTORESFuncionesLas bombas hidráulicas convierten la energía mecánica en energía hidráulica enforma de flujo de fluido. Las bombas producen solamente caudal o flujo (en galonespor minuto, litros por minuto, centímetros cúbicos por revolución, etc.) el mismo quees utilizado en un sistema hidráulico. Las bombas NO GENERAN PRESION. Lapresión es originada por la resistencia al flujo. Esta resistencia es causada por losdiferentes componentes del sistema como mangueras, válvulas, orificios,acoplamientos, conexiones, cilindros, motores o cualquier otro componente que seencuentre en el camino del flujo hacia el tanque.Aunque las bombas no generan directamente presión hidráulica, deben diseñarsepara soportar los requisitos de presión del sistema. Por lo general, cuanto mayor seala presión de operación, mayor será la bomba.Tipos de BombasLas bombas pueden ser clasificadas dentro de dos grandes grupos:- Bombas de desplazamiento NO POSITIVO.- Bombas de desplazamiento POSITIVO.A. Bombas de desplazamiento NO POSITIVOLas bombas de desplazamiento NO POSITIVO presentan mayores espacios (holgura)entre sus partes móviles y estacionarias que sus similares de desplazamientoPOSITIVO.Esta mayor holgura permite que una mayor cantidad de líquido pueda recircular entrelas partes cuando la presión (resistencia al flujo) de salida aumenta.Estas son utilizadas en aplicaciones de baja presión como bombas de agua deautomóviles, bombas de agua para suministro doméstico e industrial y como bombasde carga para bombas de pistón en sistemas hidráulicos de alta presión.A.1 Bombas CentrífugasLa bomba centrífuga consiste en dos porciones básicas: el impulsor (2) que se montaen el eje de entrada (4) y la cubierta (3). El impulsor tiene una parte posterior sólida odisco con láminas curvadas (1) moldeadas en el lado de la entrada. El líquido ingresaal centro de la cubierta (5) cerca del eje de entrada y fluye por el impulsor.Las láminas curvadas del impulsor propulsan el líquido hacia fuera, contra la cubierta.La cubierta esta moldeada de tal forma que direcciona el líquido al puerto de salida.
  35. 35. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.35A.2 Bombas AxialesEl tipo axial se asemeja a un ventilador eléctrico de aire. Se monta en un tubo recto ytiene un propulsor aplanado abierto. El líquido es propulsado abajo del tubo por larotación de las láminas anguladas.Este tipo de bombas son menos eficientes debido a que el flujo de salida decrececonsiderablemente con el aumento de la presión de salida. Estas bombasgeneralmente son presentadas en dos tipos:- Centrífugas- AxialesB Bombas de desplazamiento POSITIVOSon las bombas que siempre generan flujo cuando están funcionando. La mayoría delas bombas que se utilizan en las máquinas Caterpillar son de este tipo. Hay tres tiposbásicos de bombas de desplazamiento positivo:- De engranajes- De paletas- De pistón.Las bombas de desplazamiento positivo tienen holguras (espacios) entrecomponentes mucho más pequeños. Esto reduce las fugas y proporciona mayoreficiencia cuando se utiliza en sistemas hidráulicos de alta presión. El flujo de lasalida en una bomba de desplazamiento positivo es básicamente igual para cadarevolución de la bomba. Las bombas de desplazamiento positivo son clasificadas porel control de flujo de salida y por su construcción.Dentro de la clasificación por el control de flujo de salida tenemos:
  36. 36. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.36� De caudal fijo (desplazamiento fijo): Son las que mueven un volumen constanteo fijo de fluido en cada revolución de la bomba. Las bombas de engranajes y algunasbombas de paletas son bombas de caudal fijo.� De caudal variable (desplazamiento variable): Pueden ajustar el volumen delfluido que se impele durante cada revolución. Este caudal puede ser controladomanual o automáticamente. En algunos casos se puede encontrar una combinaciónde ambos controles. Las bombas de pistones y algunas bombas de paletas puedenser de caudal variable.� Bi-direccionales: Son reversibles y pueden accionarse en cualquier sentido.� De presión compensada: Son bombas de caudal variable equipadas con undispositivo de control que ajusta la salida de la bomba para mantener la presióndeseada en el sistema.Se debe considerar que una bomba hidráulica tiene compensación de presión de tresformas:� Una bomba que está equipada con una válvula compensadora de presión paralimitar la presión máxima del sistema.� Una bomba que varía el flujo de salida para mantener un diferencial de presióndeterminado. Se utilizan servo-válvulas o carretes de margen para enviar la señal a labomba.� Una bomba que mantiene un régimen de flujo (caudal) determinado aún cuandoaumenta la presión de carga.
  37. 37. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.37Asimismo, se pueden clasificar por el diseño o construcción de dos maneras:• Por la presión máxima del sistema (es decir 21,000 kPa o 3,000 PSI) a la cual labomba esta diseñada para funcionar.• Por el flujo de salida específico entregado a una revolución o velocidad dada y a unapresión específica.B.1 Bombas de EngranajesLas bombas de engranajes son bombas de caudal positivo y fijo. Su diseño simple, derecia construcción, las hacen útiles en una amplia gama de aplicaciones.ComponentesLos componentes de una bomba de engranajes se identifican en la siguienteilustración:1. Sellos2. Plancha de presión3. Engranaje loco4. Engranaje de impulsión5. Caja
  38. 38. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.38Funcionamiento de la bomba de engranajesUn eje de impulsión hace girar el engranaje impulsor, el cual hace girar el engranajeloco. A medida que giran los engranajes, los dientes del engranaje forman un sellocontra la caja. El aceite entra por la lumbrera de entrada quedando atrapado entre losdientes y la caja, es impulsado y obligado a salir por la lumbrera de salida.B.2 Bombas de PaletasLas bombas de paletas son bombas de caudal positivo y fijo.Estas bombas de larga duración y suave funcionamiento son de uso frecuente.ComponentesLos componentes de una bomba de paletas son los siguientes:1. Caja del extremo2. Plancha flexible3. Rotor4. Anillo excéntrico5. Paletas6. Sello7. Caja del extremo
  39. 39. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.39Funcionamiento de la bomba de paletasUn eje de impulsión gira el rotor. El aceite penetra en la cámara creada entre las dospaletas y la caja, es impulsado hacia la lumbrera de salida.La bomba de paletas consiste en: un anillo de leva, paletas y un rotor ranurado.Bombas de paletas.La mayoría de las bombas de paletas Caterpillar son bombas balanceadas con un parde lumbreras de entrada y un par de salida.Las lumbreras de cada par están ubicadas en lados opuestos.La fuerza centrífuga, los resortes o la alta presión de aceite empujan las paletascontra la superficie interior del anillo. Esto permite que las paletas se ajustenautomáticamente según el desgaste.B.3 Bombas de PistonesLas bombas de pistones pueden ser de caudal fijo o variable, según sudiseño. Estas bombas versátiles y eficientes se utilizan frecuentementeen los sistemas hidráulicos de detección de carga y presióncompensada.ComponentesUna bomba de pistones de caudal variable consiste en:1. Eje impulsor.2. Tambor de cilindros.3. Placa de la lumbrera.4. Pistones.5. Retenes.6. Placa de retracción.7. Plato basculante.Funcionamiento de la bomba de pistonesEl eje impulsor está conectado al tambor de cilindros. A medida que gira, los pistones,que están conectados al plato basculante, suben y bajan en los cilindros.A medida que el pistón se retrae, hace penetrar aceite en el cilindro por la lumbrerade entrada y luego lo expulsa en la carrera descendente por la lumbrera de salida.
  40. 40. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.40El caudal de aceite impulsado depende del ángulo del plato basculante.Cuando el plato basculante está situado en un ángulo máximo, habrá el máximocaudal.Cuando está situado en un ángulo cero, no habrá caudal ni flujo.Bombas de pistón de caudal fijoLas bombas de pistones también pueden ser de caudal fijo. En estetipo de bombas se tiene un ángulo fijo del conjunto del tambor y pistonescon respecto al eje de impulsión.Bomba de pistones radialesLa bomba de pistones radiales mueve los pistones de adentro hacia fuera en líneaperpendicular a la línea del eje de accionamiento. Cuando los rodillos seguidores delas levas caen en la base de la leva en el anillo exterior, el pistón sale. La presiónatmosférica o la carga de la bomba empuja el aceite a través de la válvula deadmisión y llena el interior de la cámara formada por la salida del pistón. Cuando losrodillos seguidores de las levas suben a la cresta de la leva del anillo exterior, elpistón entra. En este momento el aceite contenido en la cámara es expulsado por laválvula de salida, generándose el flujo de salida.
  41. 41. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.41Desplazamiento de la bombaEl desplazamiento de la bomba se calcula midiendo el volumen de fluido movidodurante una revolución completa de la bomba.Caudal de la bombaEl caudal de la bomba se calcula midiendo el volumen de fluido movido durante untiempo determinado. Se expresa en galones por minuto o en litros por minuto (gal/mino l/min).Cuando se exprese en volumen por revolución, el caudal pueden ser convertidofácilmente multiplicándolo por la velocidad en RPM (es decir 2000 RPM) ydividiéndolo por una constante. Por ejemplo, calculemos el flujo de una bomba quegire a 2000 RPM y tenga un flujo de 11.55 in3/ rev o 190 cc/rev.MotoresLos motores hidráulicos son actuadores que convierten la energía hidráulica enenergía mecánica en forma de movimiento y fuerza giratoria. Se utilizan en lasmáquinas Caterpillar para impulsar cadenas, ruedas e implementos.Funcionamiento de los motoresLos motores hidráulicos son casi idénticos a las bombas hidráulicas.Esto se aplica a los motores de engranajes, de paletas y de pistones.La diferencia principal consiste en que el aceite a alta presión entra en el motor,haciendo girar a los componentes internos. El aceite luego sale del motor a bajapresión y regresa al tanque. Cuando el motor está funcionando hacia adelante, loscomponentes internos giran en la misma dirección.Nomenclatura ISOBombasLas bombas en el sistema ISO son identificadas por un triangulo negro dentro de uncírculo con la punta direccional apuntando al borde del mismo. Cuando una flechacruza el círculo diagonalmente, esta indica que la bomba es de caudal variable.
  42. 42. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.42MotoresLos motores en el sistema ISO son identificados por un triangulo negro dentro de uncírculo con su base apoyada al borde del circulo y la punta direccional apuntando alcentro del mismo. Cuando una flecha cruza el círculo diagonalmente, esta indica queel motor es de caudal variable.Localización, solución de problemas y atención técnica para bombas y motoresEl rendimiento y la vida útil de las bombas hidráulicas pueden verse afectados poruna serie de condiciones de operación.¿Cómo fallan las bombas y los motores?� Fugas.� Desgaste.� Componentes rotos o averiados.
  43. 43. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.43¿Por qué fallan las bombas y los motores?� Cavitación.� Aireación.� Contaminación.� Fluido inadecuado.� Exceso de calor / presión.� Desgaste normal.CavitaciónCuando una bomba o un motor no recibe aceite o recibe muy poco aceite, se formancavidades de vapor que se desintegran en la bomba.Esto ocasiona implosiones que desgastan los componentes internos de la bomba odel motor. Además los componentes se rayan debido a la falta de lubricación.Síntomas de la cavitaciónLos síntomas de la cavitación son:� Traqueteo peculiar.� Operación defectuosa del implemento.� Acumulación de calor en la bomba (la pintura de la bomba se quema).Causas de la cavitación� Tubería de entrada restringida (ej. filtro taponado).� Exceso de velocidad.� Bajo nivel de aceite.� Viscosidad de aceite demasiado alta.� Falla de presurización del tanque.� Cambios no autorizados en el sistema y/o piezas de inferior calidad.
  44. 44. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.44AireaciónLa aireación consiste en el proceso de atrapar el aire que se encuentra en el aceite, loque es ocasionado por las fugas de aceite en el sistema.Las burbujas explotan cuando entran en la bomba o en el motor, causando eldesgaste de los componentes internos.Síntomas de la aireación� Ruido en la bomba o en el motor.� Operación errática del implemento.� Acumulación de calor en la bomba o en el motor.� Los controles del implemento están muy suaves.� Aceite espumoso.Contaminación del aceiteLas bombas y los motores son susceptibles a los daños ocasionados por la suciedad,el agua y otros contaminantes abrasivos.Causas de la contaminación� Mantenimiento deficiente.� Conexiones flojas en las tuberías.� Sellos dañados.� Hábitos de trabajo descuidados (Dejar el tanque destapado, permitir quecontaminantes entren en el tanque al restablecer aceite, dejar el tanque sin la tapa deventilación).Viscosidad del fluidoEs importante utilizar aceite con la viscosidad apropiada.
  45. 45. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.45A continuación se describen algunos problemas que pueden ocurrir si se utiliza untipo de fluido incorrecto:Fluido insuficientemente viscoso:� Aumento de fugas internas y externas.� Patinaje de la bomba o del motor.� Exceso de desgaste de los componentes debido a lubricación inadecuada.� Reducción de la presión del sistema.� Los controles del implemento están muy suaves.Fluido demasiado espeso:� Aumento de la fricción interna.� Aumento de la temperatura con la resultante acumulación de residuos lodosos.� Operación lenta y errática.� Se requiere más potencia para la operación.Señales de falla� Ruido (tanto la cavitación como la aireación producen traqueteo).� Desempeño deficiente de la máquina.� Reducción de capacidad.� Operación errática.� Los controles están muy suaves.� Exceso de calor.� Exceso de fugas.� Aceite espumoso.
  46. 46. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.46Sistemas de mando neumáticosLos sistemas neumáticos de frenos son los empleados exclusivamente en camionespesados y de gran tonelaje. Utilizan el aire comprimido como medio de transmisión defuerza.Composición de un sistema neumático los componentes principales de un circuitobásico de aire comprimido son: Un compresor de aire, accionado por el motor del vehículo, el cual suministraaire a presión que se acumula en un depósito a una determinada presióncomprendida entre 8 y 12 kglcm2, dependiendo del camión y del sistema y quese regula por medio de una válvula de descarga. Un secador de aire o un dispositivo anticongelante. El dispositivoanticongelante dispersa alcohol en las tuberías al paso del aire y el secadorfiltra el aire procedente del compresor para que pase limpio de impurezas alcircuito, el cual puede llevar instalado en su parte inferior una válvula dedescarga reguladora de presión. Ambos son incompatibles: un circuito tieneque tener uno de los dos elementos pero nunca los dos a la vez. Una válvula de regulación de la presión en el circuito. Varios depósitos o calderines, con capacidad suficiente para suministrar aire apresión al circuito de frenos y a otros sistemas servo asistidos que puedaninstalarse en el vehículo. La presión del depósito es controlada por un manómetro de presión situado en el panel de instrumentos; lleva, además, unsistema de control óptico indicador de la presión mínima de aire en el circuito. Una válvula principal de frenado, accionada por el pedal de freno, que dejapasar el aire a presión hasta los cilindros de las ruedas.
  47. 47. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.47 Los cilindros neumáticos de rueda para el accionamiento de las zapatas o delas pastillas de freno en las ruedas. Unas válvulas de descarga rápida situadas en las bifurcaciones decanalización de las ruedas delanteras y traseras, para eliminarautomáticamente el aire contenido en los cilindros cuando cesa la acción defrenado. Una válvula reguladora de la fuerza de frenado en función de la carga, paraobtener en el eje trasero la frenada dosificada según la carga del vehículo yevitar bloqueos de los neumáticos y patinazos.
  48. 48. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.48
  49. 49. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.49La interconexión de todos estos elementos se realiza a través de tuberías de acerocon tramos flexibles con objeto de canalizar el aire a los distintos puntos del circuito.Una instalación de tipo común tiene las siguientes características:- Presión normal de frenado: 5 a 6 kg/cm2- Presión mínima de seguridad: 4,5 kg/cm2- Presión máxima en el depósito: 8 a 12 kg/cm2- Tarado de la válvula de presión: 8 kg/cm2- Capacidad de los depósitos: 35 litros cada uno aproximadamente.La seguridad en el funcionamiento de una instalación neumática puedeperfeccionarse de diversas formas; la más sencilla es utilizar dos circuitos de frenadocon dos o tres depósitos de aire comprimido. Este tipo de instalación es obligatoria enalgunos países. Esta instalación, con respecto a la anterior, lleva además loselementos siguientes: válvula de seguridad o rebose y válvula de protección decircuitos.Además, debemos contemplar la válvula de freno de estacionamiento, que juega unpapel muy importante en este tipo de circuitos.Nomenclatura de las válvulasEn todas las válvulas vienen marcadas las entradas y salidas con números.En general significan lo siguiente:1. Entrada de aire.2. Salida de aire.3. Ventilación o escape.4. Entrada de presión de mando o pilotaje.Si nos encontráramos con números de dos cifras (22, 31, 21, etc.) el primero es ladenominación anterior y el segundo representa el orden de importancia en la válvulaen cuestión.
  50. 50. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.50Ejemplos:Un taladro rascado con el número 21 significa que es una salida y que es la másimportante de la válvula en cuestión.El número 12 es un entrada de aire, pero la segunda en importancia en la válvula.El número 3 simplemente es una ventilación o escape de aire.Compresor de aireEl compresor es de simple efecto, es decir, que aspira directamente el aire de laatmósfera.Este conjunto está constituido por un bloque de uno o varios cilindros de fundición dehierro o aluminio, refrigerado por aire o por el liquido del motor, por el interior del cualse desplaza un pistón de simple efecto capaz de proporcionar (según modelo) hasta500 litros de aire por minuto, funcionando a una velocidad de giro aproximadamentela mitad del cigüeñal.La culata es desmontable y lleva dos válvulas, una de aspiración y otra de presión,controladas automáticamente por el movimiento alternativo del pistón. Actualmente,las válvulas se sustituyen por una placa metálica de acero tratado, muy delgada ymuy elástica, que, con su flexión, produce el mismo efecto de una membrana.La lubricación del conjunto se realiza por medio del aceite del motor a través de untubo de entrada al cárter del mismo que engrasa el cigüeñal y las cabezas de biela apresión, siendo el resto de los elementos lubrificados por barboteo, retornando elaceite al cárter del compresor y al motor a través del bloque motor, donde seencuentra fijo el compresor.Para su funcionamiento, el compresor recibe movimiento por medio de correastrapezoidales o bien directamente de la distribución del motor, que lo hacen girarcontinuamente mientras el motor está en funcionamiento, mandando asi airecomprimido al depósito hasta alcanzar la presión de regulación tarada en la válvulade descarga. Cuando se alcanza esta presión, la válvula actúa, dejando salir a la
  51. 51. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.51atmósfera el aire procedente del compresor, permitiendo, de esta forma, que elcompresor funcione en vacío, es decir, sin carga.El descenso del pistón crea una depresión en el interior del cilindro. La válvula deaspiración o la placa metálica se abre comprimiendo su resorte y el aire fresco esaspirado después del paso por un filtro. La válvula de compresión permaneceaplicada sobre su asiento.La ascensión del pistón crea una sobre presión. La válvula de aspiración se cierra, entanto que la válvula de compresión se abre. El aíre es lanzado a presión hacia eldepósito. Un sistema de regulación automático limita la presión máxima que no debeser sobrepasada.Bomba anticongelanteEste dispositivo está situado entre el compresor y la válvula de regulación de presión.Su función es liberar una cantidad de anticongelante (alcohol) en el flujo de aire delcompresor para evitar que el agua que arrastra en suspensión el aire y que secondensará en las válvulas de freno, pueda helarse y obstruir el funcionamiento delsistema. Tiene dos posiciones seleccionables por un mando externo.En posición de invierno (posición 1), el aire comprimido suministrado por el compresoratraviesa la bomba anticongelante desde el empalme 1-2 hasta el empalme 2-1. Alquedar cerrado el regulador de presión aumenta la presión en la tubería delcompresor. La presión llega a través del taladro de mando (1) detrás del émbolo (2).La cámara de mando (3) se cierra y evita el retorno de alcohol. La cantidad de alcoholexistente delante del émbolo es inyectada a través de la válvula (4) en el airecirculante. Si se desconecta el regulador de presión, el émbolo retrocede a suposición de partida y puede volver a fluir alcohol.En posición de verano (posición O), el émbolo queda bloqueado por la rueda deajuste (5) y no se inyecta alcohol.
  52. 52. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.52Secador de aire de una cámaraEl secador de aire está montado entre el regulador de presión y válvula protectora decircuitos.Un secador de aire consta de un cuerpo de aluminio sobre el que se rosca uncartucho intercambiable que contiene material hidrófilo (que absorbe la humedad y laretiene) en forma de granulado. Puede además tener una resistencia calefactora en labase para evitar congelaciones de agua condensada.En posición de trabajo normal (secado), el aire caliente, húmedo y sucio que llega alempalme 1 pasa a través de un filtro (1) a la parte superior del cartucho de granuladoy se filtra a través del granulado. Aquí se enfría el aire y se libera agua decondensación. El agua queda adherida a la superficie extremadamente grande delgranulado poroso (aproximadamente 5.000 m2/cartucho).El aire seco llega a través de la válvula de retención (3) a la zona de espera y hacia eldepósito de aire comprimido de regeneración (5), con un volumen de 5 litros.El aire se seca en el aparato hasta que puede volver a separar agua después de ungradiente de temperatura de aproximadamente 40°C. Bajo la condición previa de quela temperatura de entrada es de aproximadamente 60°C y que el aparato recibesuficiente refrigeración, el punto de descongelación está entre -10 Y-20°C,temperatura a la cual únicamente se aspira aire seco en el compresor.En el caso de que el cartucho de granulado esté obstruido (diferencia de presiónentrada/salida aproximadamente 1,5 bares) se abre la válvula de cortocircuito (6) demodo que siempre se da paso al aire del compresor hacia el sistema.El secador tiene un capacidad limitada y quedaría obstruido en seguida si no sehubiera previsto una función de regeneración que se alterna constantemente con lasfases de secado. En la posición de, desconexión, el regulador de presión suministrapresión de mando desde el empalme 23 al empalme 4 del secador de aire. La válvulade escape (7) se abre y el secador se purga de aire.La zona de espera está asegurada mediante la válvula de retención (3). El airecomprimido de regeneración reduce la presión en el inyector (4) y fluye lentamente através del granulado y de la válvula de escape abierta (7) al aire libre. En esteproceso (efecto esponja) el aire recibe de nuevo agua y seca el granulado.Los cartuchos de granulado deben renovarse una vez al año.
  53. 53. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.53Válvula reguladora de la presión en el circuito.Esta válvula está situada antes del dispositivo secador de aire.Cuando el compresor está generando presión (posición de llenado), el aire que llegaal empalme 1 pasa a través del tamiz (2) y la válvula de retención (4) hacia elempalme 21 ya través de un taladro también debajo de la membrana (6).Al alcanzar la presión máxima en el circuito (presión de desconexión), determinadapor el fabricante, la membrana (6) es elevada contra la fuerza de los muelles (7) y laválvula doble (5) conmuta. La membrana se eleva y la válvula de desconexión abre.Con ello llega aire al émbolo de desconexión (1). El émbolo de desconexión abre. Laválvula de retención (4) cierra y asegura la presión del sistema. El compresor expulsaaire directamente hacia el exterior a través de la purga de aire.Los empalmes l y 22 están sin presión. Esta posición de desconexión se mantienehasta que, debido al consumo de aire (frenos, etc.), la presión en el empalme 21 ycon ello debajo de la membrana (6) ha caído hasta la presión de conexión.
  54. 54. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.54El émbolo de desconexión (1) abre automáticamente si la presión dentro delregulador de presión aumenta por encima de la presión de seguridad y actúa encasos de obstrucción del circuito. En la purga de aire 3 puede montarse en caso denecesidad un silenciador para evitar ruidos en la descarga de aire al exterior.Estas válvulas disponen de una toma de aire que puede alimentar un circuito oaparato externo al camión (empalme 1-2), o al contrario, llenar la instalación delcamión desde un depósito externo (por ejemplo para desbloquear los frenos en casode emergencia).Para llenar la instalación a través de este empalme, acoplar un .tubo flexible concuidado (únicamente debe desplazarse parcialmente, aproximadamente 1,5 mm) a laválvula de llenado (3). El aire que llega desde el exterior pasa a través de la válvulade carga hacia la válvula de retención y desde allí a la instalación de aire comprimido.El regulador de presión se desconecta al alcanzar la presión de servicio. En elproceso de llenado puede utilizarse un adaptador.Para obtener aire a través del empalme 1-2, atornillar un tubo flexible de aire ydesplazar completamente (aproximadamente 3,5 mm) la válvula de llenado (3). Todoel aire suministrado por el compresor pasará por el tubo hasta la apertura de laválvula de seguridad.El empalme 22 es un empalme de conexión, que está bajo presión en la posición dellenado del regulador de presión y sin presión en la posición de desconexión. Elempalme puede utilizarse para comandar aparatos mandados por impulsos (bombaanticongelante, válvula de desagüe).Depósito de aire o calderinesSon recipientes metálicos de forma cilíndrica y su capacidad está calculada para quealmacene la suficiente cantidad de aire comprimido para accionar los frenos aun en elcaso de fallo fortuito del compresor.En la parte inferior del mismo llevan montado un grifo de purga para vaciar y eliminarlas posibles condensaciones de agua que pudieran producirse en el depósito. Elpurgado se realiza con facilidad por la posición apropiada del grifo, ya que como lacondensación se deposita en la parte inferior del depósito, al accionar el grifo el aguaes expulsada automáticamente por la presión interna del aire.
  55. 55. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.55Válvula principal de freno de dos circuitos.Las válvulas principales de treno están colocadas directamente debajo del pedal detreno. El conductor actúa directamente sobre el émbolo central de las mismas ydosifica la presión de aire de frenado que llega a los cilindros de las ruedas.11: entrada circuito freno .de freno anterior.21: salida circuito freno de trena anterior..12: entrada circuito freno de freno posterior.22:salida circuito freno de freno posterior.En posición de marcha, los empalmes 11 y 12 son alimentados por los depósitos conpresión del sistema.En las válvulas 3 y 5 están cerrados los asientos de válvula de admisión y losasientos de válvulas de escape están abiertos. Los empalmes 21 y 22 están sinpresión y los cilindros de freno sin aire.Al accionar el pedal de freno el émbolo (2) es movido hacia abajo. El asiento de laválvula de escape cierra. El cuerpo de válvula también es movido hacia abajo y deese modo abre el asiento de válvula de admisión (3). La presión del sistema saleahora como presión de servicio hacia el empalme 21 y simultáneamente hacia laparte inferior del émbolo (2). La presión en la superficie del émbolo eleva éste contrala fuerza de accionamiento hasta que la válvula de admisión está cerrada de nuevo.Aquí se tensa previamente el muelle cónico de goma (1) (posición final de frenado). Elmuelle cónico de goma transmite su fuerza al pie del conductor. La curvacaracterística determina la sensibilidad del frenado.La válvula de admisión (5) del segundo circuito es abierta por la presión de trenadodel primer circuito a través del tubo de válvula con émbolo de unión (4). La válvula deadmisión. Permanece abierta hasta que la presión de trenado en el empalme 22 ha
  56. 56. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.56ascendido tanto que el émbolo de unión puede volver a elevarse contra la fuerza deaccionamiento y cierra la válvula de admisión.El segundo circuito tiene un retraso de actuación de aproximadamente 0,2-0,3 bares.En todas las posiciones de trenado parcial (posiciones finales de freno), en elsegundo circuito hay menor presión que en el primer circuito, pero en un valormínimo.Si el conductor suelta el freno, el émbolo (2) y el émbolo de unión (4) son levantadospor las presiones existentes de frenado y los muelles recuperadores hasta que lasválvulas de escape abren y se vacían los cilindros de freno.Al frenar a fondo, se ha efectuado el máximo recorrido en el pedal de freno y tambiénen la válvula del treno de servicio. El émbolo (2) mantiene la válvula de admisióncompletamente abierta y la presión del sistema sale hacia los cilindros de freno. Elcuerpo de válvula del primer circuito ha accionado mecánicamente el tubo de válvula(4) y de ese modo se ha abierto también completamente la válvula de admisión delsegundo circuito. La diferencia de presión entre ambos circuitosse ha anulado.En caso de fallo del circuito delantero, al accionar el pedal de freno, el émbolo (2)abre el cuerpo de válvula del primer circuito. Si el juego entre el cuerpo de válvula ytubo (4) ha desaparecido, el tubo acciona mecánicamente el segundo circuito.En caso de fallo del circuito trasero el circuito. Delantero funciona normalmente y eltrasero no actúa.Cilindros de frenoEstos elementos van situados en los frenos de las ruedas y su misión es elaccionamiento de las zapatas o de las pastillas.Cilindro de freno de una cámaraEstá formado por un cuerpo cilíndrico dentro del cual se desplaza un émbolo,empujado por el aire a presión procedente del circuito cuando se acciona la válvulaprincipal de frenos. Este émbolo, acoplado por medio de un vástago a la palanca deaccionamiento de las zapatas, desplaza mecánicamente las mismas para efectuar eltrenado de las ruedas.
  57. 57. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.57Cilindro de freno con acumulador de muelle.En los ejes traseros, para la función de freno de estacionamiento, se montan, en vezdel cilindro de freno de una cámara, cilindros de freno con acumulador de muelle.Están montados fuera del freno de rueda, pero atornillados directamente a él.En posición de marcha, el empalme11 del freno de servicio está sin presión y elempalme 12 del freno de estacionamiento tiene presión de aire (freno deestacionamiento aflojado). La cámara de presión tiene 5,0 bares de presión comomínimo. El émbolo (4) ha comprimido previamente el muelle (2).Cuando se actúa sobre el pedal de freno, el empalme 12 tiene presión y el muelle (2)continúa comprimido. El empalme 11 recibe más o menos presión según elaccionamiento del freno de servicio. La membrana se mueve tanto como lo permita elrecorrido del freno de rueda y la separación entre los forros y el tambor o el disco.Cuando se aplica el freno de estacionamiento, el empalme 11 está sin presión y por elempalme 12 se descarga a la atmósfera el aire contenido en la cámara de freno deestacionamiento. El muelle (2) queda liberado y empuja al émbolo (4) hacia delante,frenando las ruedas. La membrana de la parte del freno de servicio es arrastrada eneste proceso.
  58. 58. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.58Cuando el compresor del camión no produce aire y es necesario mover el vehículo(caso de un remolcado), es necesario comprimir el muelle del freno deestacionamiento de alguna manera para liberar los frenos de las ruedas. Para elsoltado mecánico de emergencia del muelle se desenrosca el tomillo (1) hasta que elémbolo (4) llegue hasta el tope en la carcasa. El muelle se comprime y libera lasruedas.Válvula de descarga rápidaEsta válvula va situada en la bifurcación de los frenos posteriores y anteriores,permite, a través de ella, el paso de aire a los cilindros de las ruedas, descargando lapresión en los mismos cuando cesa la acción de frenado.Está formada por un cuerpo de válvula (3) en cuyo interior se aloja una membranaelástica (1) que hace de válvula de paso que se mantiene en su posición de reposopor el muelle (4).Cuando se accionan los frenos, la presión de aire procedente de la válvula deaccionamiento que entra por (A) comprime el muelle (4) dejando pasar el aire quesale por (B) a los cilindros de las ruedas. Cuando cesa el efecto de frenado, la válvula(1) se cierra por la acción antagonista del muelle (4); al cesar la presión en la entrada(A), y la presión de retorno procedente de los cilindros desplaza la membrana (1) ensu parte central hacia arriba, dejando libre la salida de aire al exterior por (C).Válvula reguladora de la presión de frenado.Esta válvula está conectada entre la válvula principal de freno y los cilindros de frenode servicio traseros. Regula la presión que llega a los cilindros en función de la cargasoportada por el eje para evitar que los neumáticos se bloqueen por frenadaexcesiva.De esta manera, en el caso de una cabeza tractora, por ejemplo, si va sin remolque ydescargada, la válvula dejará pasar muy poca presión hacia el eje trasero. Cuando secargue con el peso del semirremolque, la válvula aumentará el paso de aire al frenar,puesto que las ruedas ya soportan peso y no hay riesgo de bloqueo.Existen dos tipos:- Con regulación mecánica.- Con regulación neumática.
  59. 59. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.59La válvula con regulación mecánica tiene un varillaje unido al puente posterior queacusa las diferencias de altura del mismo debidas a la carga e interpreta losdesplazamientos como diferentes valores de carga.En vehículos con suspensión neumática el eje está siempre a una alturasensiblemente igual, siendo igual la carga que soporte. Para saber entonces cual esla carga del eje existen válvulas con regulación neumática que están comandadas porla presión de aire existente en la suspensión y que es prácticamente proporcional a lacarga soportada.Válvula con regulación mecánica:En posición de marcha el empalme 1 está sin presión y el émbolo está alojado en elanillo de la carcasa. El empalme 2 está sin aire a través del tubo de válvula y la purgade aire 3. El tubo de válvula está arriba o abajo según sea la posición de la palancareguladora a través de la leva de mando:- Vacío: totalmente abajo.- Plena carga: totalmente elevado.- Carga parcial: posición intermedia.En posición de frenado, la presión de frenado en el empalme 1 empuja el émbolonervado hacia abajo hasta que la placa de válvula descansa sobre el tubo de válvulay levanta desde su asiento el émbolo nervado.El aire puede pasar ahora desde el empalme 1 al empalme 2 hasta que por debajo dela membrana se haya establecido la suficiente presión para que se eleve algo elémbolo nervado y descanse de nuevo la placa de válvula.Cuanto más pueda salir el émbolo nervado del anillo de la carcasa tanto mayorsuperficie de membrana actúa sobre el émbolo nervado y menor es la contrapresiónque se necesita para elevar el émbolo nervado.
  60. 60. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.60Cuando se circula en vacío (camión descargado), la leva de mando acciona lapalanca reguladora hasta que el tubo de válvula esté en la posición más baja. Elémbolo nervado puede salir completamente de modo de que toda la superficie de lamembrana actúe sobre el émbolo nervado y puede elevarlo con poca presión defrenado, para cerrar la placa de válvula.Al circular completamente cargado, se levanta la palanca reguladora y el tubo deválvula mediante la leva de mando. El émbolo nervado únicamente puede salir muypoco. La membrana actúa sólo sobre el anillo de la carcasa y no puede levantar elémbolo nervado. La placa de válvula permanece abierta.Al soltar el freno, el empalme 1 se vacía de aire a través de la válvula del freno deservicio. La presión de frenado del empalme 2 eleva el émbolo nervado de modo quela placa de válvula libera el tubo de válvula. El empalme 2 queda sin presión a travésdel tubo de válvula y de la salida 3 de la válvula reguladora de la fuerza de frenado.Válvula de seguridad o rebose.En los circuitos con más de un calderín, éstos se comunican a través de una válvulade seguridad o de rebose, permitiendo el paso de aire de un depósito al otro a partirde una presión determinada (según el tarado de la válvula).Cuando la presión en el depósito principal rebasa esa presión de regulación (5,6 a 6kg/cm2), la válvula se abre y permite el paso de aire al depósito auxiliar, llenándoseconjuntamente como si fueran un solo depósito. Si la presión en el depósito principalbajase por debajo de la presión indicada de regulación en la válvula, la presión en eldepósito auxiliar abre la válvula de retención (8), pasando el aire del depósito dereserva al principal.Válvula de protección de circuitosEsta válvula se monta entre el regulador de presión y los depósitos de airecomprimido de los diferentes circuitos del vehículo.Su misión es comunicados en funcionamiento normal y aislados adecuadamente encaso de fallo de uno de ellos o pérdida importante de aire, de manera que la avería norepercuta en todo el sistema.21 Circuito de freno anterior.22 Circuito de freno posterior.23 Circuito de freno de estacionamiento.
  61. 61. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.6124 Circuito de servicios auxiliares.En posición de servicio; con la instalación de aire comprimido llena, están todos loscircuitos completamente abiertos y en los circuitos conectados reina la mismapresión. En caso de consumo de aire se efectúa una compensación de presión entrelos circuitos hasta alcanzar la presión de cierre.Cuando el compresor suministra aire no hay establecido un orden de llenado especialde los circuitos de aire comprimido. Todas las válvulas de rebose están ajustadas a lamisma presión de apertura (por ejemplo 7,0 - 0,3 bares). En primer lugar abre elcircuito que esté ajustado a la presión de apertura más baja dentro de la tolerancia oaquel que presente la mayor presión residual. Los restantes circuitos abren en elorden correspondiente.En caso de fallo de un circuito, la válvula del circuito afectado cierra cuando la presióndebajo de la superficie del émbolo (3) no puede mantener abierta la válvula, aislandoel circuito averiado. La presión de cierre depende de la magnitud de la pérdida depresión. En caso de pérdida repentina de presión (rotura de un tubo) la válvula cierrade golpe y en caso de pérdida lenta de presión cierra poco a poco (presión deseguridad mínima con el motor parado, por ejemplo 4,5 bares).En caso de que el compresor suministre posteriormente aire al circuito, las válvulasde los circuitos intactos mantienen la presión de apertura del circuito defectuoso(presión dinámica de seguridad).Nota: Los circuitos de freno 21, 22 Y 23 no deben ser nunca manipulados paraobtener aire comprimido para otros servicios, pues de ellos depende la seguridad delsistema.Válvula de freno de estacionamientoPermite controlar, mediante el accionamiento manual de la palanca, el freno deestacionamiento del vehiculo. Puede utilizarse también como freno de emergencia.Dispone de dos válvulas independientes entre sí:
  62. 62. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.62- Una válvula central, con una conexión de alimentación (11) y una de utilización (21),cuya misión es la de controlar de forma progresiva el freno de estacionamiento.- Una válvula adicional de seguridad entre la conexión de alimentación (12) yutilización (23), permite mantener, en la posición de marcha del vehículo, una doblealimentación a las cámaras de muelle de los actuadores de freno, para que en casode fallo en la alimentación de uno de los dos circuitos, el circuito no averiadomantenga los muelles de las cámaras de freno comprimidos y evite con ello unbloqueo brusco del vehículo, estando éste circulando.El aire comprimido penetra en el aparato por las conexiones (11) Y(12), queañadiendo su acción a la de los muelles 7 y 9 hacen que se mantengan cerradas lasválvulas 6 y 8 contra sus respectivas admisiones (SI y S2).En posición de reposo, la leva 12 solidaria con la palanca 8 no ejerce ningún esfuerzosobre los pistones 2 y 10. Los muelles 3 y 11 mantienen desplazados los pistones, loque asegura la comunicación entre las conexiones (21) y (23) y la atmósfera a travésdel escape (F).Al accionar la palanca 8, la leva 12 desplaza el pistón 2. El muelle 3 se comprime yempuja al pistón 4 contra la válvula 6, cerrándose el escape (S3), interrumpiéndose deesta forma la comunicación entre las conexiones (21) y (23) y la atmósfera.Continuando el movimiento del pistón 4, la válvula 6 se separa de su asiento (S1) y deesta forma se establece la comunicación entre las conexiones (11) y (21) a través delas cámaras (A) y (B). Conforme la presión de la cámara (B), que se aplica en la parte
  63. 63. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.63inferior del pistón 4, aumenta, comprime el muelle 3 y el pistón 4 se desplaza haciaarriba cerrando la admisión (S1.), pero sin llegar a abrir el escape (S3), con lo que laválvula central se sitúa en posición de solape.La presión de aire en la cámara (B) depende de la fuerza del muelle 3, controlada porel tornillo de regulación 5.Toda nueva posición de la palanca determina la presión de la cámara (B) y, porconsiguiente en la conexión (21), proporcional al esfuerzo ejercido por la leva sobre elmuelle 3 a través del pistón 4.De la misma manera, es posible graduar total o parcialmente el escape,estableciendo la comunicación entre la cámara (B) y la atmósfera.Cuando el desplazamiento de la palanca alcanza aproximadamente 10° antes de laposición de marcha, la leva 12 desplaza al pistón 13, que en su movimiento arrastraal pistón 10, venciendo el esfuerzo del muelle 11, continuando el movimiento delpistón 10 se aplica contra la válvula 8, cerrándose el escape (S4.), interrumpiéndosede esta forma la comunicación entre la conexión (23) y la atmósfera; siguiendo elmovimiento descendente del pistón 10, la válvula 8 se separa de su asiento (S2),y deesta forma se establece la comunicación entre las conexiones (12) Y(23), a través delas cámaras D y E. De esta manera, estando la palanca en la posición de marcha,tanto la conexión (21) corno la (23) se encuentran sometidas a la acción del airecomprimido.La palanca 1 está equipada de un dispositivo que, mediante el esfuerzo de un muelleinterno, hace que la palanca quede enclavada en una de sus posiciones externas.Válvula manual de mando del remolqueEsta válvula tiene por misión disponer de un freno independiente en el remolque paraser accionado en los momentos en que se precise, como son: en el caso deestacionamiento, cuando el remolque produce bandazos o en los descensos de lospuertos.Con el mando manual, y según el giro que se dé a la manivela (3), se obtiene en losfrenos del remolque una escala progresiva de presión a voluntad del conductor. Lapresión máxima se obtiene con un giro de 90° en la palanca (3) que corresponde a laposición de la figura.
  64. 64. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.64Al accionar la palanca (3) se ejerce una fuerza sobre la parte superior de los muelles(4 Y5) a través de la leva (2). La fuerza de empuje en los muelles desplaza al émbolo(6) que cierra la comunicación del conducto de salida de aire con la atmósfera através del interior del émbolo (6). Simultáneamente, se abre la válvula de admisión (8)dejando pasar el aire procedente del calderín hacia la válvula amplificadora depresión y, de ésta, a los frenos del remolque.Al levantar la palanca (3) a su posición vertical, el émbolo (8) asciende por la acciónde los resortes (4 y 5), poniendo en comunicación el conducto de salida del aire conla atmósfera (zona A) por donde se descarga el aire de los frenos. A su vez, y porefecto del muelle (7) se cierra la válvula de paso (8), cortando asi el aire procedentedel calderín.Válvula neumática de mando del remolque.Esta válvula sé monta antes de las cabezas de acoplamiento para el remolque, conalimentación desde ]a válvula protectora de circuitos y activación desde la instalacióndel freno de servicio y de estacionamiento.Sirve para comandar directamente los frenos del remolque desde el pedal de frenodel vehículo tractor. La ventaja sustancial es que se puede generar un retrasocalculado entre la activación de los frenos de la tractora y del remolque para obteneruna frenada perfectamente recta, exenta de bandazos, dando prioridad al freno delremolque.En posición de marcha, a través de los empalmes 11 y 21 hay presión en la cabezade acoplamiento de presión de reserva (35.4). El empalme 12 sólo recibe presión delsistema cuando la válvula de cierre de la cabeza de acoplamiento está abierta alacoplar un remolque.
  65. 65. “Hidráulica deMaquinaria Pesada”OPERADOR DEMAQUINARIAPESADALFVR Pág.65El empalme 43 está ventilado desde la válvula del freno de mano. La cabeza deacoplamiento para freno (35.1) conectada en el empalme 22 está sin presión. . .Al frenar el conductor, llega aire a presión a los empalmes 41 y 42. Con una presiónde reacción de aproximadamente 0,2 bares se mueve el émbolo (1) hacia abajo yabre el asiento de admisión de la válvula (2) de modo que el aire comprimido puedellegar a través del empalme 22 a la cabeza de acoplamiento para el freno deremolque. En caso de igualdad de fuerzas (fuerza superficial en el empalme 41 contrafuerza superficial en el empalme 22) se levanta el émbolo (1) de modo que el asientode admisión de la válvula cierra.Este proceso puede controlarse hasta el frenado total.La presión en el empalme 42 no es efectiva respecto al pedal de freno debido a queaquí existe una presión de reacción de aproximadamente 0,8 bares y el émbolo (3)genera una fuerza opuesta algo mayor a través de la presión establecida en elempalme 22.Al soltar el freno se levanta completamente el émbolo (1), el asiento de escape de laválvula (2) queda libre y vacía de aire la cabeza de acoplamiento para el freno.En caso de fallo de un circuito de la instalación de la cabeza tractora, al accionar elfreno, únicamente llega presión de frenado al empalme 42. El émbolo (4) espresionado hacia arriba con aproximadamente 0,8 bares de presión de reacción. Laválvula (2) se dirige contra el émbolo (1) y se abre el asiento de admisión de laválvula. El escalonamiento se logra por compensación de fuerzas en las cámaras 42y 22.Cuando se actúa el freno de estacionamiento de la cabeza tractora, se vacía de aireel empalme 43. Después de un vaciado de aproximadamente 0,8 bares comienza aelevarse el émbolo (3) debido a la presión del sistema existente en el empalme 12.La válvula (2) es presionada contra el émbolo (1) y abre el asiento de admisión de laválvula de modo que se vacía de aire la cabeza de acoplamiento para el freno deremolque.En caso de igualdad de fuerzas (fuerza superficial en el empalme 12 contra lasfuerzas superficiales de las presiones existentes en los empalmes 43 y 22), el émbolo(3) se mueve hacia abajo de modo que la válvula cierra de nuevo.Este proceso es controlable hasta el frenado total. Al soltar el freno se vacía de aire elempalme 43.

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