Hidraulica i ii - iii

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Hidraulica i ii - iii

  1. 1. MANUAL DEL ESTUDIANTE INSTRUCCIÓN TÉCNICA MODULO: Hidráulica I - II TEMA: Conceptos, Generación de Flujo y Componentes de Control DESARROLLO TECNICO DMSE0020-2004a DICIEMBRE, 2004 Preparado por MSC/ERI
  2. 2. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 1 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 INDICE Página INDICE DESCRIPCIÓN DEL CURSO Resumen Programa del Curso Objetivos Generales Requisitos AGENDA DEL CURSO MÓDULO 1: SEGURIDAD EN HIDRAULICA MÓDULO 2: PRINCIPIOS BASICOS SOBRE FLUIDOS Lección 2.1: Propiedades de los líquidos Lección 2.2: Fluidos Hidráulicos Hoja de Trabajo 2.1:Principios Básicos sobre Fluidos Hoja de Trabajo 2.1.1:Principios Básicos sobre Fluidos Lección 2.3: Ley de Pascal Hoja de Trabajo 2.2: Principios Hidráulicos Básicos – Ley de Pascal Hoja de Trabajo 2.2.1: Principios Hidráulicos Básicos – Ley de Pascal MÓDULO 3: CODIGOS DE COLORES Hoja de Trabajo 3.1: Código de Colores Hoja de Trabajo 3.2: Código de Colores Hoja de Trabajo 3.3: Código de Colores MÓDULO 4: GLOSARIO DE TERMINOS MÓDULO 5: PRINCIPIOS HIDRAULICOS BASICOS Y APLICACIONES Lección 5.1: Tanques Hoja de Trabajo 5.1: Principios Hidráulicos Básicos – Tanques Lección 5.2: Líneas Hidráulicas Lección 5.3: Cilindros Hoja de Trabajo 5.3: Principios Hidráulicos Básicos – Cilindros Lección 5.4: Acumuladores Lección 5.5: Enfriadores de aceite Lección 5.6: Filtros de aceite MÓDULO 6: COMPONENTES GENERADORES DE FLUJO Lección 6.1: Bombas y Motores Hoja de Trabajo 6.1: Componentes Generadores de Flujo – Bombas Hoja de Trabajo 6.2: Componentes Generadores de Flujo – Bombas Hoja de Trabajo 6.3: Componentes Generadores de Flujo – Bombas Hoja de Trabajo 6.4: Componentes Generadores de Flujo – Bombas Hoja de Trabajo 6.5: Componentes Generadores de Flujo – Bombas Hoja de Trabajo 6.6: Componentes Generadores de Flujo – Bombas Hoja de Trabajo 6.7: Componentes Generadores de Flujo – Bombas
  3. 3. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 2 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 MÓDULO 7: COMPONENTES DE CONTROL Lección 7.1: Válvulas de Control de Presión Lección 7.2: Válvulas de Control Direccional Lección 7.3: Válvulas de Control de Flujo MÓDULO 8: PROBLEMAS EN SISTEMAS HIDRAULICOS Lección 8.1: Cavitación, Aireación Leccion 8.2: Calidad del Aceite Leccion 8.3: Efectos de la Contaminación MODULO 9: ESQUEMAS HIDRÁULICOS Lección 9.1: Manejo del Esquema Lección 5.2: Cortes Ortogonales ENCUESTA
  4. 4. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 3 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 DIRIGIDO A RESUMEN PROGRAMA DEL CURSO DESCRIPCIÓN DEL CURSO CURSO: HIDRÁULICA I - II Tiempo de duración: 3 días (24 horas) Número de Participantes: 08 estudiantes Este curso ha sido diseñando para mecánicos y supervisores que trabajan con maquinaria Caterpillar. La clase del salón será una presentación de los principales conceptos de hidráulica, utilizando para ello las presentaciones del Curso Básico Multimedia Caterpillar, manuales de servicio, esquemas, piezas y algunas máquinas. Se realizarán ejercicios al final de cada punto y la evaluación será una prueba final de tipo escrita para medir el avance de los participantes. Durante los laboratorios los estudiantes tendrán la oportunidad de analizar algunas piezas y máquinas, para el conocimiento inicial sobre hidráulica y para reforzar los temas desarrollados en clase. MÓDULO 1: SEGURIDAD EN HIDRAULICA MÓDULO 2: PRINCIPIOS BASICOS SOBRE FLUIDOS Lección 2.1: Propiedades de los líquidos Lección 2.2: Fluidos Hidráulicos MÓDULO 3: CODIGOS DE COLORES MÓDULO 4: GLOSARIO DE TERMINOS MÓDULO 5: COMPONENTES HIDRAULICOS Lección 5.1: Tanques Lección 5.2: Líneas Hidráulicas Lección 5.3: Cilindros Lección 5.4: Acumuladores Lección 5.5: Enfriadores Lección 5.6: Filtros MÓDULO 6: COMPONENTES GENERADORES DE FLUJO Lección 6.1: Bombas y Motores MÓDULO 7: COMPONENTES DE CONTROL Lección 7.1: Válvulas de control de Presión Lección 7.2: Válvulas de control Direccional Lección 7.3: Válvulas de Control de Flujo MÓDULO 8: PROBLEMAS EN SISTEMAS HIDRAULICOS Lección 8.1: Cavitación, Aireación Leccion 8.2: Calidad del Aceite Lección 8.3: Efectos de la Contaminación
  5. 5. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 4 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 OBJETIVOS GENERALES REQUISITOS MÓDULO 9: ESQUEMAS HIDRÁULICOS Lección 9.1: Manejo del Esquema ISO Lección 9.2: Cortes Ortogonales ENCUESTA Al término de este curso los estudiantes estarán en capacidad de realizar los siguientes procesos: • Identificar las condiciones básicas de seguridad en hidráulica. • Entender los principios básicos de comportamiento de los fluídos hidráulicos. • Identificar el código de colores empleado en hidráulica. • Identificar los principales términos y unidades de medición empleados en hidráulica. • Entender los principios hidráulicos básicos y sus aplicaciones. • Entender el funcionamiento de los componentes generadores de flujo de un sistema hidráulico. • Explicar lo distintos principios que intervienen en la Hidráulica • Explicar el funcionamiento de las principales válvulas hidráulicas • Explicar el funcionamiento de los distintos componentes de un circuito hidráulico. • Explicar las principales fallas hidráulicas y como enfrentarlas • Leer y Explicar un diagrama Hidráulico, Extraer toda la información pertinente de él. Este curso ha sido creado para el personal que se inicia en el trabajo con maquinaria Caterpillar, para lo cuál se requieren los siguientes pre-requisitos: - Habilidad para el uso de herramientas manuales - Habilidad para realizar cálculos aritméticos con calculadora
  6. 6. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 5 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 AGENDA DEL CURSO PRIMER DÍA SEGUNDO DÍA TERCER DÍA Mañana Tarde Mañana Tarde Mañana Tarde • Presentación Inicial, Expectativas • Pre – Test • Módulo 1 • Módulo 2 • Módulo 3 • Módulo 4 • Módulo 5 • Módulo 6 • Módulo 7 • Modulo 8 • Módulo 9 • Examen Final • Encuesta
  7. 7. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 6 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04
  8. 8. Módulo 1 SEGURIDAD EN HIDRAULICA DESARROLLO TECNICO DMSE0020-2004a MARZO, 2004 Preparado por MSC/ERI
  9. 9. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 7 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 1 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 MODULO 1: SEGURIDAD EN HIDRAULICA El propósito de este módulo es identificar las condiciones básicas de seguridad para trabajar en sistemas hidráulicos. La seguridad es la actividad más importante que todos deben aprender. Ya sea en el aula de entrenamiento, laboratorio o área de trabajo, existen reglas y regulaciones que especifican las prácticas de seguridad aceptables. OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar las condiciones básicas de seguridad en sistemas hidráulicos. 2. Establecer prácticas de seguridad en su área de trabajo.
  10. 10. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 8 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 1 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 MODULO 1: SEGURIDAD EN HIDRAULICA 1.1. Procedimientos de Seguridad para la Hidráulica Los sistemas hidráulicos Caterpillar han sido diseñados para prestar una operación segura y libre de problemas. Pero aún así, conviene recordar que estos sistemas han sido fabricados para hacer trabajo rudo y difícil. Esto quiere decir que hay presentes altas presiones, aceite caliente y cargas pesadas. Si no se siguen los procedimientos recomendados podrían ocurrir serias lesiones. Siga siempre los procedimientos específicos detallados en el “Manual de Servicio” y en las “Guías de Operación y Mantenimiento” correspondiente a la máquina en la que está trabajando 1.2. Procedimientos Generales de Seguridad Hay varios procedimientos generales de seguridad que deben seguirse antes de trabajar con cualquier sistema hidráulico móvil: 1. Pare la máquina y colóquele una etiqueta. 2. Bloquee o baje los implementos y bloquee las ruedas o cadenas. 3. Alivie la presión en el sistema hidráulico. 4. Vuelva a poner en funcionamiento el sistema después de las reparaciones. 1.2.1. Pare la Máquina y Colóquele una Etiqueta Hay ciertos procedimientos generales de parada de la máquina que se deben seguir cuando se está preparando para dar servicio al sistema hidráulico. Si está en el campo, ponga la máquina en terreno horizontal, apartada de máquinas en operación y de personal. Active el freno de estacionamiento y luego baje o bloquee los implementos y los estabilizadores. Detenga la máquina y conecte la traba de la transmisión. Luego, ponga rótulos en la máquina para avisar que la máquina está siendo atendida. No se olvide de este paso crítico. El lugar preferido para colocar el rótulo es en el volante o en las palancas de dirección. Vea en la “Guía de Operación y Mantenimiento” si hay algún procedimiento de parada especial y estará listo entonces para comenzar las operaciones de servicio. 1.2.2. Procedimiento de Bloqueo Los procedimientos de bloqueo variarán de una máquina a la otra y dependen de los componentes en particular que requieran servicio. Una regla general es que siempre se deben bloquear las ruedas o las cadenas para impedir el movimiento de avance o de retroceso. Los implementos siempre se deben bloquear con piezas de madera, nunca utilice piezas de cemento o concreto. Verifique y asegúrese de que el material que usa para bloquear sea suficiente para soportar la carga y de que esté colocado firmemente. Algunas máquinas están equipadas con equipo de bloqueo especial, por ejemplo, algunos cargadores de ruedas requieren bloquear la junta de articulación. Estas máquinas vienen con un soporte especial para este fin. Las retroexcavadoras cargadoras y otras máquinas tienen soportes especiales para sostener el bastidor del cargador para ciertas tareas de servicio. Nunca se olvide de comprobar en la “Guía de Operación y Mantenimiento” y en el ”Manual de Servicio” para ver si hay procedimientos de soporte con bloques especiales.
  11. 11. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 9 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 1 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 1.2.3. Alivie la Presión en el Sistema Hidráulico La presión hidráulica del sistema siempre se debe aliviar antes de dar servicio al sistema hidráulico. El aceite hidráulico puede ser un proyectil mortífero si explota una línea presurizada. Después de bajar o bloquear los implementos, todas las palancas de control hidráulico se deben pasar por todas las posiciones posibles. Esto asegurará que se alivie la presión en los cilindros y en las líneas. Afloje la tapa de llenado del tanque hidráulico y purgue el acumulador si el sistema de la máquina que está atendiendo está equipado con uno. Los acumuladores de los sistemas de freno y de dirección se pueden purgar bombeando el pedal de freno o girando el volante de dirección varias veces. 1.2.4. Seguimiento después del Servicio Después de completar el servicio o las reparaciones no se olvide de añadir aceite hidráulico de compensación en caso de ser necesario. Reemplace la tapa de llenado del tanque, quite el rótulo de advertencia y opere la máquina para asegurarse de que el sistema está en estado apropiado para trabajar. 1.2.5. Recomendaciones Adicionales de Seguridad Los siguientes procedimientos son muy importantes cuando se trabaja con sistemas hidráulicos en diferentes áreas de trabajo: 1. Utilice todo el tiempo sus implementos de seguridad, en especial los lentes o mascaras de seguridad, al trabajar en sistemas hidráulicos. 2. Vístase apropiadamente. No utilice ropa suelta o mal abotonada. No use joyería (anillos, cadenas, esclavas, etc.). 3. Mantenga el área de trabajo limpia todo el tiempo. 4. Mantenga las herramientas y repuestos debidamente ordenados y en un lugar seguro. 5. Manipule cualquier conexión o componente eléctrica o hidráulico con precaución. Siempre utilice o instale una conexión a tierra. 6. Siempre limpie sus manos antes de trabajar sobre equipo y/o conexiones eléctricas. 7. No limpie las mangueras o partes plásticas con productos químicos. 8. Si no esta seguro de la operación de un circuito hidráulico, consulte el manual de servicio de la maquina o a su supervisor.
  12. 12. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 10 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 1 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04
  13. 13. Módulo 2 PRINCIPIOS BÁSICOS SOBRE FLUIDOS DESARROLLO TECNICO DMSE0020-2004a MARZO, 2004 Preparado por MSC/ERI
  14. 14. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 12 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 MODULO 2: PRINCIPIOS BÁSICOS SOBRE FLUÍDOS El propósito de este módulo es entender los principios hidráulicos básicos y sus aplicaciones. Las máquinas de construcción son diseñadas usando varios componentes hidráulicos: tanques, bombas, válvulas, cilindros y motores. La habilidad de identificar los componentes y su funcionamiento permite al personal de servicio reducir los circuitos hidráulicos complejos a unos pocos circuitos simples que pueden ser entendidos fácilmente. OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de: 1. Entender cómo los principios hidráulicos básicos son usados en la operación de los componentes de un circuito hidráulico. 2. Entender el comportamiento de los fluidos hidráulicos. 3. Identificar los tipos de fluidos hidráulicos.
  15. 15. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 13 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04
  16. 16. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 14 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 LECCION 2.1: 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 recipiente Los líquidos tomarán la forma del recipiente que los contiene. Los líquidos también fluirán en cualquier dirección a través de varios tamaños y formas. Prácticamente incompresibles Un líquido es prácticamente incompresible. Cuando una sustancia es comprimida, ésta ocupa menos espacio. Un líquido ocupa la misma cantidad de espacio o volumen aún cuando se encuentre bajo presión. El espacio o volumen que cualquier sustancia ocupa es llamado “desplazamiento”. El gas es compresible El gas es compresible. Cuando un gas es comprimido, éste ocupa menos espacio y su desplazamiento viene a ser menor. El espacio previamente ocupado por el gas podría ser ocupado por otro objeto. Así entonces, un líquido es más adecuado para un sistema hidráulico porque continuamente ocupa el mismo volumen o desplazamiento.
  17. 17. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 15 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 La hidráulica haciendo Trabajo De acuerdo a la ley de Pascal, “ La presión ejercida en un líquido confinado es transmitida sin pérdidas en todas las direcciones y actúa con igual fuerza en todas las áreas iguales. ” Así entonces, una fuerza ejercida en cualquier parte de un sistema de aceite hidráulico confinado transmite igual presión en todas las direcciones a través del sistema. En el ejemplo de arriba, una fuerza de 500 lb. actuando sobre un pistón de 2 pulgadas de radio crea una presión de aproximadamente 40 lb./ pulg2 en un líquido confinado. Las mismas 40 lb./ pulg2 actuando en un pistón de 3 pulgadas de radio soportan un peso de 1130 libras. Ventajas Mecánicas La figura inferior demuestra como el líquido en un sistema hidráulico provee una ventaja mecánica. Como todos los cilindros están conectados, todas las áreas deben ser llenadas antes que el sistema se presurice. Ahora calcule A, B Y C A = ................. C = ............... B = ................. A B C
  18. 18. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 16 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 LECCION 2.2: FLUÍDOS HIDRÁULICOS El fluido hidráulico es el componente clave de cualquier sistema hidráulico. Es el medio por el cual se transmite la energía en todo el sistema. Ciertas propiedades del fluido determinan cómo cumple su función. Esta lección trata sobre las propiedades críticas y de aditivos utilizados para mejorarlas. Funciones del Fluído Hidráulico Las funciones básicas de los fluidos hidráulicos son: • Transmisión de potencia. • Lubricación. • Sellado. • Enfriamiento. Viscosidad La viscosidad es la medida de la resistencia de los líquidos a fluir a una determinada temperatura. Un líquido que fluye fácilmente tiene baja viscosidad, mientras que un líquido 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 Viscosidad El índice de viscosidad es la medida del cambio del espesor de los líquidos respecto a la temperatura. Si el líquido mantiene su consistencia en un rango amplio de temperaturas, el fluido tiene un alto índice de viscosidad. Si el líquido se hace espeso a bajas temperaturas y se 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 son preferibles a los fluidos de bajo índice de viscosidad. GENHD006
  19. 19. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 17 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 Comparación de Viscosidad El aceite de alta viscosidad puede producir operación lenta y podría requerir potencia adicional. La viscosidad baja puede disminuir la capacidad de lubricar del fluido y hace que los componentes se desgasten más rápidamente. También aumenta la posibilidad de fugas. Efecto de la Temperatura sobre la Viscosidad La temperatura puede afectar la viscosidad del aceite por lo cual es importante utilizar el grado adecuado del aceite para su máquina y clima. Siempre remítase a su Manual de Operación y Mantenimiento para determinar que aceite se recomienda. Tipos de Aceites La materia prima de los aceites puede ser de dos tipos: • Minerales • Sintéticos Aceites Minerales La materia prima está conformada por productos refinados de aceites crudos de petróleo. Aceites Sintéticos Se fabrican mediante un proceso de reacción química de aquellos materiales de una composición química específica para producir un compuesto con cualidades planificadas y predecibles. Estos aceites tienen un índice de viscosidad más alto que los aceites minerales. Son especialmente mezclados para servicios extremos (altas y bajas temperaturas). Aditivos Los aditivos fortalecen o modifican ciertas características del aceite base, ya sea mineral o sintético. Los aditivos se utilizan para controlar la viscosidad, reducir el desgaste, aumentar la estabilidad química, inhibir la corrosión y oxidación, mantener limpios los componentes y suspender las partículas hasta qué lleguen al filtro. Estas son razones adicionales por las cuales en las máquinas Caterpillar siempre se debe utilizar el fluido hidráulico recomendado. Vida de los Aceites El aceite hidráulico nunca se desgasta. El uso de filtros para remover partículas sólidas 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 ser reemplazado. En maquinaria de construcción, el aceite es reemplazado a intervalos regulares de tiempo. Los contaminantes en el aceite pueden también ser usados como indicadores de desgaste excesivo y posibles áreas con problemas. Uno de los programas que usa los contaminantes del aceite como una fuente de información es el Análisis Programado de Aceite (APA) o Caterpillar Schedule Oil Sampling Program (SOS).
  20. 20. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 18 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 Lección 1.1: Efecto orificio Cuando discutimos sobre hidráulica es común utilizar el término “presión de bomba “ Sin embargo, la bomba no produce presión. La bomba produce flujo. Cuando el flujo es restringido, SE INCREMENTA LA PRESIÓN. En las figuras 1a y 1b el flujo de la bomba a través de la tubería es 1gpm. En la figura 1a no hay restricción al flujo a través de la tubería. Así entonces, la lectura de presión es cero en ambos manómetros. Un orificio ofrece una restricción al flujo de la bomba. Cuando el aceite fluye a través de un orificio, se produce un incremento de presión ‘Aguas arriba’ del orificio o antes del mismo. En la figura 1b, hay una restricción en la tubería (un orificio) entre los dos manómetros. EL ORIFICIO OFRECE UNA RESTRICCIÓN El manómetro antes del orificio muestra que una presión de 207 kPa ( 30 psi) es necesaria para enviar un flujo de 1gpm a través del orificio. No hay otra restricción al flujo después del orificio. El manómetro ‘Aguas Abajo’ o después del orificio muestra una presión de 0 psi. 1a 1b
  21. 21. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 19 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 FLUJO DE ACEITE BLOQUEADO Cuando el extremo de cualquier tubería es taponado, el flujo de aceite hacia el tanque es bloqueado. La bomba de desplazamiento positivo continúa bombeando a 1gpm y llena la tubería. Cuando la tubería es llenada, la resistencia a cualquier flujo adicional al interior de la tubería produce incremento de presión. La reacción del incremento de la presión es la misma que dice la Ley de Pascal, la que establece que: “ La presión ejercida en un líquido confinado es transmitida sin pérdidas en todas las direcciones y actúa con igual presión en todas las áreas. ” La presión se incrementará hasta que el flujo de la bomba sea derivado de la línea a otro circuito o al tanque. Esto es hecho usualmente con una válvula de alivio. Si el flujo de la bomba no fuera derivado de la línea, la presión en la línea podría continuar elevándose y causar el colapso del circuito. Hay dos tipos básicos de circuitos, Serie y Paralelo. En la figura 1d, una presión de 620 kPa (90 psi) es requerida para enviar 1 gpm a través de cada circuito. Orificios o válvulas de alivio en serie en un circuito hidráulico ofrecen una resistencia que es similar a las resistencias en serie en un circuito eléctrico en el que el aceite debe fluir a través de cada resistencia individual, en cada una de ellas se produce una caída de presión diferente. La resistencia total equivale a la suma de cada resistencia individual. 1c 1d
  22. 22. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 20 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 RESTRICCIONES EN PARALELO En un sistema con circuitos en paralelo, el aceite de la bomba sigue el camino de la menor resistencia. En la figura 1e, la bomba suministra aceite a tres circuitos paralelos. El circuito tres tiene la menor prioridad y el circuito uno tienen la mayor prioridad. Cuando el aceite de la bomba llena el pasaje a la izquierda de las tres válvulas, la presión del aceite se incrementa hasta 207 kPa (30 psi). La presión de aceite de la bomba abre la válvula del circuito 1 y el aceite fluye en el circuito. Cuando el circuito uno es llenado, la presión del aceite de la bomba continúa incrementándose hasta 414 kpa (60 psi) y abre la válvula del circuito 2. La presión del aceite de la bomba no puede continuar incrementándose hasta que el circuito 2 esté lleno. La presión del aceite de la bomba debe exceder los 620 kPa (90psi) para abrir la válvula del circuito tres. Debe haber una válvula de alivio del sistema en uno de los circuitos o en la bomba para limitar la presión máxima del sistema. 1e
  23. 23. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 21 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 CAÍDA DE PRESIÓN A TRAVÉS DE UN ORIFICIO Un orificio es un paso restringido en una línea hidráulica o componente, usado para controlar el caudal o crear una diferencia de presión (caída de presión). Para que el aceite fluya a través de un orificio, tiene que haber una diferencia de presión a través del orificio (el término caída procede del hecho de que la presión inferior siempre está más abajo en el sentido de la corriente) Inversamente, si no hay caudal no hay diferencia de presión a través del orificio (Ver la figura 1f, caso d). 1f
  24. 24. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 22 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 LECCIÓN 5.3: LEY DE PASCAL 5.3.1. Definición de la Ley de Pascal Hasta aquí hemos hablado sobre el caudal del fluido en un sistema hidráulico. Si este caudal 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 la superficie sobre la que se aplica la misma. Esta es una aplicación de la Ley de Pascal. La definición del libro de texto sobre la Ley de Pascal es: “La fuerza aplicada a un líquido encerrado se transmite igualmente en todas las direcciones”. Esto se puede expresar utilizando la siguiente formula. A FP = 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 que actúa en un área determinada. 5.3.2. Ayuda para el Cálculo Este símbolo a menudo se utiliza para recordar las ecuaciones. Se usa cubriendo la variable 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. GENHD011 GENHD012
  25. 25. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 23 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 5.3.3. Área útil del Pistón El área útil del pistón es el área (área 2 para la parte superior y área 1 para la parte inferior) sobre la cual actúa la presión hidráulica. Si se aplica una presión igual a ambos extremos de un pistón, se ejerce una fuerza mayor en el extremo de cabeza del pistón. Ello se debe a que el vástago debe ocupar parte del área del pistón, reduciendo el área útil del extremo del vástago. El área de un pistón se calcula con la formula: 2 rA ×Π= 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) 5.3.4. Resumen Resumiendo, se puede utilizar la Ley de Pascal para describir la relación entre la presión, la fuerza y el área. Se expresa mediante la fórmula: A FP = Aplicando esta fórmula a los pistones, la cantidad de presión que se necesita para levantar una carga es igual a la fuerza de resistencia de la carga dividida por el área útil del pistón. GENHD013 GENHD014
  26. 26. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 24 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 5.3.5. Unidades de Medida Se pueden utilizar varias unidades de medida del sistema inglés y del métrico para expresar presión, fuerza, área y flujo. Puede ser necesario convertir de un sistema a otro. 5.3.6. Conversiones del Sistema Inglés al Sistema Métrico En la siguiente tabla se muestran los factores de conversión más comunes entre el sistema inglés y el sistema métrico: FACTORES DE CONVERSIÓN Multiplique una Unidad Inglesa Por Para obtener una Unidad Métrica Libras por pulgada cuadrada (psi) 6.895 kilo Pascal (kPa) Pulgada (in) 25.400 milímetro (mm) Pulgada cuadrada (in²) 6.450 centímetro cuadrado (cm²) Pulgada cúbica (in³) 16.387 centímetro cúbico (cm³) Galón (gal) 3.785 Litro (L) Caballos de fuerza (HP) 0.746 kilo Watt (kW) 5.3.7 Conversiones del Sistema Métrico al Sistema Inglés En la siguiente tabla se muestran los factores de conversión más comunes entre el sistema métrico y el sistema inglés. FACTORES DE CONVERSIÓN Multiplique una Unidad Métrica Por Para obtener una Unidad Inglesa kilo Pascal (kPa) 0.145 Libras por pulgada cuadrada (psi) milímetro (mm) 0.039 Pulgada (in) centímetro cuadrado (cm²) 0.155 Pulgada cuadrada (in²) centímetro cúbico (cm³) 0.061 Pulgada cúbica (in³) Litro (L) 0.264 Galón (gal) kilo Watt (kW) 1.340 Caballos de fuerza (HP)
  27. 27. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 25 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 ANEXO 1.1 Área Efectiva de un Cilindro El tamaño del agujero del cilindro se refiere al diámetro interior del cilindro. Un cilindro con un mayor diámetro crea un volumen más grande por unidad de longitud que un cilindro con un menor diámetro. El cilindro de mayor diámetro necesita mas cantidad de aceite para mover el pistón la misma distancia que el cilindro de menor diámetro. Por lo tanto, para un caudal dado, un cilindro con un diámetro mayor se moverá más lentamente que un cilindro de diámetro menor. El área efectiva de un cilindro es el área superficial del pistón sobre el cual el aceite aplica la fuerza. El extremo del pistón donde se encuentra el vástago es el que se extiende fuera del cilindro y su área efectiva es menor que el área efectiva del lado principal del pistón (lado de la tuerca). En este caso el aceite no podrá aplicar fuerza en el área cubierta por el vástago. El volumen de aceite necesario para llenar el extremo del cilindro donde está el vástago será menor que el volumen de aceite necesario para llenar el extremo principal del cilindro. Por lo tanto, para un caudal dado o fijo, el vástago del cilindro se retraerá más rápidamente de lo que demoraría en extenderse.
  28. 28. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 26 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 ANEXO 1.2 Rendimiento Volumétrico En teoría, una bomba suministra una cantidad de fluido igual a su desplazamiento por ciclo o revolución. En realidad el desplazamiento efectivo es menor, debido a las fugas internas. A medida que aumenta la presión, las fugas desde la salida de la bomba hacia la entrada o al drenaje también aumentan y el rendimiento volumétrico disminuye. El rendimiento volumétrico (ηv) determina el porcentaje y estado de las fugas internas en las revoluciones por minuto en un estado de presión. Toda bomba necesita un flujo interno para lubricar las partes en movimiento de la bomba. El rendimiento volumétrico (ηv) es calculado de la siguiente forma: El rendimiento volumétrico (ηv) es igual al caudal real de la bomba dividido entre el caudal teórico. Se expresa en forma de porcentaje. 100* icoCaudalTeór alReCaudal )v(étricoientoVolumdimnRe =η Por ejemplo, si una bomba debe dar teóricamente un caudal de 10 gpm (37.85 lpm) @ 1000 psi (68.94 bar) (6984.00 kPa), pero solamente da 9 gpm (34.07 lpm), su rendimiento volumétrico a esta presión será del 90%. %90100* 10 9 )v(étricoientoVolumdimnRe ==η Si la presión aumenta a 2000 psi el caudal caerá a 8.5 gpm, entonces se tendrá un rendimiento volumétrico de 85% @ 2000 psi. Por lo tanto, al medir o evaluar el rendimiento volumétrico de una bomba, la velocidad debe mantenerse constante durante la prueba. • Las bombas de engranaje tienen una eficiencia volumétrica aproximada de 85 a 96%. • Las bombas de paletas tienen una eficiencia volumétrica aproximada de 85 a 93%. • Las bombas de pistones tienen una eficiencia volumétrica aproximada de 95 a 98%.
  29. 29. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 27 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 ANEXO 1.3
  30. 30. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 28 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04
  31. 31. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 29 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 HOJA DE TRABAJO EN CLASE N° 1.1 PRINCIPIOS HIDRÁULICOS II Llene en los espacios en blanco: 1. ¿Cuál es la Ley de Pascal? 2. ¿Qué sucede con el efecto orificio cuando se bloquea el flujo de aceite? 3. ¿Cómo se calcula el rendimiento volumétrico? 4. ¿Cuál es el área del extremo de cabeza del pistón? 1j
  32. 32. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 30 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04 5. ¿Cuál es el área efectiva del extremo de cabeza del vástago? 6. ¿Cuál es la lectura en el manómetro A? 7. Llene los espacios en blanco si la presión de salida de la bomba es 150 psi 1k
  33. 33. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 31 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 2 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI - Mar 04
  34. 34. Módulo 3 CODIGOS DE COLORES DESARROLLO TECNICO DMSE0020-2004a MARZO, 2004 Preparado por MSC/ERI
  35. 35. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 19 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 3 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 MODULO 3: CODIGOS DE COLORES El propósito de este módulo es identificar el código de colores empleado en hidráulica. Los sistemas hidráulicos son representados mediante diagramas, circuitos o dibujos. Los componentes y las líneas hidráulicas con sus respectivos valores de presión son identificados mediante colores en el diagrama hidráulico. OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de: 1. Identificar los colores empleados en los diagramas hidráulicos. 2. Conocer el significado de cada color del código.
  36. 36. CURSO: HIDRÁULICA I - 20 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a MODULO 3 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 MODULO 3: CODIGO DE COLORES GRIS OSCURO: Sección Transversal PLOMO: Superficie BLANCO: Atmósfera o Aire (Sin Presión) PURPURA: Presión Neumática VERDE CON RAYAS BLANCAS: Aceite de Trasiego o Libre (Sin Presión) AMARILLO: Componentes en movimiento o activados AMARILLO CAT: (Uso Restringido) Identificación de Componentes en un Grupo en Movimiento VERDE: Aceite de Tanque (Baja Presión) MARRON: Aceite de Lubricación NEGRO: Conexión Mecánica - Sello ROJO: Aceite de Alta Presión ROJO CON RAYAS BLANCAS: Primera Reducción de Presión ROJO CRUZADO: Segunda Reducción de Presión ROSADO: Tercera Reducción de Presión ROJO CON RAYAS ROSADAS: Presión de Segunda Bomba NARANJA: Aceite Piloto, de Señal o de Convertidor NARANJA CON RAYAS BLANCAS: Aceite Piloto, de Señal o Convertidor reducidos NARANJA CRUZADO: Segunda Reducción de Aceite Piloto, de Señal o Convertidor AZUL: Aceite Bloqueado
  37. 37. CURSO: HIDRÁULICA I - 21 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a MODULO 3 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 EJEMPLO 3.1 EJEMPLO 3.2
  38. 38. CURSO: HIDRÁULICA I - 22 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a MODULO 3 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04
  39. 39. Módulo 4 GLOSARIO DE TERMINOS DESARROLLO TECNICO DMSE0020-2004a MARZO, 2004 Preparado por MSC/ERI
  40. 40. CURSO: HIDRÁULICA I - 24 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 4 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 MODULO 4: GLOSARIO DE TERMINOS El propósito de este módulo es identificar los principales términos empleados en hidráulica. Para el trabajo en los diversos sistemas hidráulicos de una máquina se hace necesario que todo el personal técnico involucrado se exprese con los mismos términos. OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de: 1. Entender la terminología básica empleada en hidráulica. 2. Uniformizar la terminología al referirse a la hidráulica.
  41. 41. CURSO: HIDRÁULICA I - 25 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 4 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 MODULO 4: GLOSARIO DE TERMINOS Actuador. Dispositivo que convierte la energía hidráulica en energía mecánica: un motor o un cilindro. Acumulador. Recipiente que contiene un fluido a presión. Aireación. Aire en un fluido hidráulico, causa problemas en el funcionamiento del sistema y en los componentes. Área anular. Es el área en forma de anillo, por ejemplo el área del pistón menos el área del vástago. Baffle. Dispositivo. Usualmente es un plato en el reservorio para separar la admisión de una bomba y las líneas de retorno. Bleed off. Desvía una porción controlada de flujo de la bomba del reservorio. Bomba. Genera caudal de fluido en el sistema. By-pass. Pasaje secundario para el flujo de un fluido. Caballos de potencia (HP) Un HP es la potencia requerida para levantar 550 libras a 1 pie de altura en 1 minuto. Equivale a 0,746 kW. Caída de presión. Reducción de la presión entre dos puntos de una línea o pasaje. Calor. Es una forma de energía que tiene la capacidad de crear un aumento de temperatura en una sustancia. Se mide en BTU (British Thermal Unit) Cámara. Compartimiento de un elemento hidráulico. Carrera. Longitud que se desplaza el vástago de un cilindro de tope a tope. Unidades: m, cm, pulg, pies. Caudal. Volumen de fluido que circula en un tiempo determinado. Unidades: m³/min, cm³/min, l/min, gpm Cavitación. Condición que producen los gases encerrados dentro de un líquido cuando la presión se reduce a la presión del vapor. Centro abierto. Condición de la bomba en la cual el fluido recircula en ella, por la posición neutral del sistema. Centro cerrado. Condición en la cual la salida de la bomba no esta con carga, en algunos casos se diría que esta trabajando en neutro. Cilindro de doble acción. Es un cilindro cuya fuerza del fluido puede ser aplicada en ambas direcciones. Cilindro diferencial. Cilindros en los cuales las dos áreas opuestas del pistón no son iguales.
  42. 42. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 26 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 4 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Cilindro. Dispositivo que convierte energía hidráulica en energía mecánica, en dirección lineal. Circuito. Entiéndase como el recorrido completo que hace un fluido dentro del sistema hidráulico. Componente. Una sola unidad hidráulica. Contra- presión. Se refiere a la presión existente en el lado de descarga de una carga. Se debe añadir esta presión para el cálculo de mover una carga. Controles hidráulicos. Es un control que al funcionar determina una fuerza hidráulica. Convertidor de torque. Un tipo de acople hidráulico capaz de multiplicar el torque que ingresa. Desplazamien- to. Es la cantidad de fluido que puede pasar por una bomba, un motor o un cilindro en una revolución o carrera. Movimiento del vástago de un cilindro. Volumen desplazado de aceite al recorrer la carrera completa del cilindro. Unidades: m³, cm³, L, gal. Desplazamien- to positivo. Característica de las bombas de engranajes y de paletas. Drenaje. Un pasaje, una línea o un componente hidráulico que regresa parte del fluido al reservorio o tanque. Eficiencia. Es la relación entre la salida y la entrada, esta puede ser volumen, potencia, energía y se mide en porcentaje. Enfriador. Intercambiador de calor del sistema hidráulico. Filtro. Dispositivo que retiene partículas metálicas o contaminantes del fluido. Fluido. Líquido o gas. Un líquido que es específicamente compuesto para usarlo como medio de transmitir potencia en un sistema hidráulico. Flujo. Es producido por la bomba que suministra el fluido. Frecuencia. Número de veces que ocurre en una unidad de tiempo. Fuerza. Efecto necesario para empujar o jalar, depende de la presión y el área. F = P x A. Es la aplicación de una energía. La fuerza hace que un objeto en reposo se mueva. La fuerza hace que un objeto en movimiento cambie de dirección. Hidráulica. Ciencia de la ingeniería que estudia los fluidos. El uso de un fluido bajo presión controlada para realizar un trabajo. Hidrodinámica. Estudio de los fluidos en movimiento.
  43. 43. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 27 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 4 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidrostática. Estudio de los fluidos en reposo. Intercambiador de calor. Dispositivo usado para producir transferencia de calor. Ley de Pascal. La fuerza hidráulica se transmite en todas direcciones. “La presión ejercida sobre un líquido confinado se transmite con igual intensidad en todas direcciones y actúa con igual fuerza sobre todas las áreas iguales”. Línea de retorno. Línea usada para regresar el fluido al reservorio. Línea de succión. Línea que conecta el reservorio con la bomba. Líquido. Sustancia con la capacidad de adoptar cualquier forma. Manifold. Múltiple de conexiones o conductores. Motor. Dispositivo que cambia la energía hidráulica en mecánica en forma giratoria. Orificio. Es una restricción que consiste en un orificio a través de la línea de presión. Pasaje. Conductor de fluido a través del control hidráulico. Pascal. Científico que descubrió que se podía transmitir fuerza a través de un fluido. Pistón. Elemento que dentro del cilindro recibe el efecto del fluido. Plunger. Pistón usado en las válvulas. Potencia. Trabajo por unidad de tiempo. Se expresa en HP o kW. Presión. Fuerza por unidad de área. Se expresa en PSI o en kPa. Es creada por la restricción al flujo. La presión ejercida en un recipiente es la misma en todas direcciones. Presión absoluta. Escala de presiones en la cual a la presión del manómetro se le suma la presión atmosférica. Presión atmosférica. Es la presión que soporta todo objeto, debido al peso del aire que le rodea. El valor de la presión atmosférica normal es 14.7 PSI (a nivel del mar). PSI Pound per square inch - Libras por pulgada cuadrada. Relación de flujo. El volumen, masa, peso del fluido, en una unidad de tiempo. Reservorio. Depósito que contiene el fluido hidráulico. Respiradero. Dispositivo que permite al aire entrar y salir del recipiente manteniendo la presión atmosférica. Restricción. Reducción de la línea para producir diferencias de presión.
  44. 44. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 28 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 4 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Spool. Carrete que se mueve dentro de un cuerpo de válvula. Succión. Es la ausencia de presión o presión menor que la atmosférica. Torque. Fuerza de giro. Trabajo. Es el efecto que produce una fuerza cuando se desplaza una determinada distancia, se mide en kg-m, N-m, lb-pie. Válvula check. Válvula que permite el flujo en un solo sentido. Válvula de alivio. Es la que determina la máxima presión del sistema, desviando parte de aceite hacia el reservorio cuando la presión sobrepasa el valor ajustado. Válvula de control de flujo. Válvula que controla la cantidad de flujo de un fluido. Válvula direccional. Válvula con diferentes canales para dirigir el fluido en la dirección deseada. Válvula piloto. Válvula auxiliar usada para actuar los componentes del control hidráulico. Válvula. Dispositivo que cierra o restringe temporalmente un conducto. Estas controlan la dirección de un flujo, controlan el volumen o caudal de un flujo y controlan la presión del sistema. Velocidad. Es la rapidez de movimiento del flujo en la línea. Viscosidad. Es una medida de la fricción interna o de la resistencia que presenta el fluido al pasar por un conducto. Volumen. Tamaño de espacio de la cámara, se mide en unidades cúbicas: m³, pies cúbicos. Conceptos Adicionales 1. La velocidad de desplazamiento del vástago de un cilindro depende del área del pistón y del caudal de suministro. 2. El tiempo de ciclo de un cilindro depende de la velocidad de desplazamiento y de la carrera del cilindro. 3. La presión necesaria para mover una carga o soportarla depende de la carga (peso) y del área del pistón. Otros Términos Aguas arriba.- Se refiere al flujo antes del elemento indicado. Aguas abajo.- Se refiere al flujo después del elemento indicado.
  45. 45. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 29 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 4 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04
  46. 46. Módulo 5 COMPONENTES HIDRAULICOS DESARROLLO TECNICO DMSE0020-2004a MARZO, 2004 Preparado por MSC/ERI
  47. 47. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 45 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes MODULO 5: COMPONENTES HIDRAULICOS El propósito de este módulo es entender los principios hidráulicos básicos y sus aplicaciones. Las máquinas de construcción son diseñadas usando varios componentes hidráulicos: tanques, bombas, motores, válvulas y cilindros. La habilidad de identificar los componentes y su funcionamiento permite al personal de servicio reducir los circuitos hidráulicos complejos a unos pocos circuitos simples que pueden ser entendidos fácilmente. OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de: 1. Entender como los principios hidráulicos básicos son usados en la operación de los componentes de un circuito hidráulico. 2. Identificar los tipos de tanques, líneas y cilindros hidráulicos. 3. Entender la función de tanques, líneas y cilindros hidráulicos. 4. Identificar los símbolos ISO para los tanques y cilindros hidráulicos.
  48. 48. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 46 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes LECCION 5.1: TANQUES 5.1.1. Función de los Tanques Hidráulicos El principal objetivo de los tanques hidráulicos es garantizar que el sistema hidráulico tenga siempre un amplio suministro de aceite. Los tanques también se utilizan para otros fines: las paredes de los tanques disipan el calor que se acumula en el aceite hidráulico, y los deflectores de los tanques ayudan a separar el aire y a la condensación del aceite. Además, algunos contaminantes se asientan en el fondo del tanque, de donde se pueden extraer. 5.1.2. Tipos de Tanques Hidráulicos En 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 cuando se producen cambios en los niveles de aceite y de temperatura. Los tanques presurizados están sellados de la atmósfera, evitando que penetre en ellos la suciedad y la humedad. La presión interna también empuja el aceite hacia la bomba, evitando la cavitación de la misma. Algunos tanques presurizados tienen bombas de aire externas que presurizan el tanque, otros utilizan la presión que se genera naturalmente a medida que se calienta el fluido hidráulico. Aplicaciones Tanques Ventilados: Rodillos Vibratorios, Camiones Mineros Tanques Presurizados: Retroexcavadoras, Excavadoras, Pavimentadoras. GENHD015
  49. 49. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 47 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.1.3. Componentes del Tanque Hidráulico En 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. 5.1.3.1. Tubo de llenado El 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. La rejilla elimina los contaminantes del aceite a medida que el aceite entra en el tubo de llenado. 5.1.3.2. Filtros internos Muchos tanques tienen filtros internos que limpian el aceite de retorno. 5.1.3.3. Visor El visor permite inspeccionar visualmente el nivel de aceite del tanque, así como los niveles máximos y mínimos de aceite. 5.1.3.4. Tubería de retorno La tubería de retorno devuelve al tanque el aceite procedente del sistema. 5.1.3.5. Tapón de drenaje El tapón de drenaje puede quitarse para drenar el aceite. Puede ser magnético para atraer y ayudar a eliminar las partículas de metal que contaminan el aceite. 5.1.3.6. Salida de la bomba La salida de la bomba es un pasaje de flujo de aceite que va desde el tanque a la bomba. 5.1.3.7 Plancha deflectora Las planchas deflectoras separan las zonas de retorno del tanque y dirigen el flujo de aceite en el tanque. Los deflectores aumentan el tiempo que el aceite permanece en el tanque, permitiendo que los contaminantes se asienten, que se evapore el agua y se separe el aire del aceite. Además, los deflectores reducen las salpicaduras de aceite dentro del tanque ocasionadas por el movimiento del vehículo. La plancha deflectora de retorno evita que el aceite de retorno agite el aceite que se encuentra en el tanque. GENHD016
  50. 50. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 48 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.1.3.8. Válvula hidráulica de alivio La válvula hidráulica de alivio se utiliza en tanques presurizados. A medida que el aceite se calienta, la presión aumenta, entre los 70 kPa (10 PSI) y los 207 kPa (30 PSI), la válvula se abre evitando que el exceso de presión rompa el tanque. A medida que el aire se enfría y la presión desciende a 3.45 kPa (0.5 PSI), la válvula se abre para evitar que el vacío resultante desplome el tanque. 5.1.3.9. Respiradero El respiradero permite la entrada y salida del aire de los tanques ventilados. Tiene un filtro para evitar que la suciedad penetre y está situado más arriba del nivel de aceite del tanque. 5.1.4. Simbología ISO de los Tanques Hidráulicos La 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 la parte superior. El símbolo de un tanque presurizado es graficado como una caja o rectángulo completamente cerrado. Ambos tanques se muestran con líneas hidráulicas para denotar su función. 5.1.5. Localización y solución de problemas para tanques La falla de un tanque hidráulico es poco frecuente y por lo general es causada por daños externos. Las opciones de reparación son, por lo general, obvias y fáciles.
  51. 51. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 49 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes LECCIÓN 5.2: LINEAS HIDRAULICAS 5.2.1. Tubos Un tubo es una tubería hidráulica rígida, generalmente hecha de acero. Los tubos se utilizan para conectar los componentes que no rozan unos con otros. En general, los tubos también requieren menos espacio que las mangueras y pueden conectarse firmemente a la máquina, dando mayor protección a las tuberías y una mejor apariencia general a la máquina. 5.2.2. Mangueras Las mangueras hidráulicas se usan en los casos en que se necesita flexibilidad, como cuando los componentes rozan unos con otros.
  52. 52. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 50 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes Las mangueras absorben la vibración y resisten las variaciones de presión. Sus usos en 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. Las mangueras CAT exceden ampliamente las especificaciones dadas por la norma SAE (Sociedad de Ingenieros Automotrices), soportando mayores presiones, temperaturas y proporcionando mejor protección contra la hinchazón de la manguera. 5.2.2.1. Construcción de mangueras Las 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 por una capa de fricción de polímero (3). La cubierta exterior (4) protege la manguera del desgaste. GENHD026
  53. 53. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 51 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.2.2.2. Tipos de mangueras La 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 soporta cada tipo de manguera CAT: Tipos Nivel de presiones 1. XT-3 (Cuatro espirales) 2500-4000 PSI 2. XT-5 (Cuatro / seis espirales) 5000 PSI 3. XT-6 (Seis espirales) 6000 PSI 4. 716 (de una malla de alambre) 625-2750 PSI 5. 844 (succión hidráulica) 100-300 PSI 6. 556 (de una malla cubierta con tela) 500-3000 PSI 7. 1130 (Motor / frenos de aire) 250-1500 PSI 8. 1028 (Termoplástico) 1250-3000 PSI 9. 294 (de dos mallas de alambre) 2250-5800 PSI 5.2.3. Conexiones Conexiones es un término que se refiere a una serie de acoplamientos, bridas y conectores que se utilizan para conectar mangueras y tubos a los componentes hidráulicos. 5.2.3.1. Acoplamientos Los acoplamientos son los elementos que se utilizan para conectar las mangueras a los componentes o a las tuberías. Existen tres tipos:
  54. 54. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 52 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.2.3.2. Acoplamientos Reutilizables El acoplamiento Caterpillar de tipo collar es un acoplamiento reutilizable compuesto por un conjunto de vástago con collar y un manguito de acero. El vástago se inserta en el extremo de la manguera mientras que las uñetas en cuña del collar se extienden hacia abajo por la superficie exterior. Luego se presiona el manguito sobre las uñetas para mantener el acoplamiento en la manguera. Estos acoplamientos se utilizan por lo general con una brida de dos piezas y un anillo para acoplar mangueras de alta presión y gran tamaño. 5.2.3.3. Bridas Las 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 acoplamiento de mangueras, y después atornillarse a un componente. 5.2.3.4. Tipos de bridas En 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.
  55. 55. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 53 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.2.3.5. Medición de Bridas A veces es necesario medir las bridas y las partes que se unen para garantizar una selección y montaje correctos de los componentes. Utilizando un calibrador 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. Con estas tres medidas se puede establecer una correlación con la brida correcta. 5.2.3.6. Anillos de sellos Los anillos de sellos, tales como los anillos tóricos (O’ring) y los anillos de sección en D (D’ring), se utilizan para sellar una brida y su superficie de sellado. 5.2.3.7. Conectores Roscados Los conectores roscados se utilizan tanto para las conexiones de tubos como de manguera. Su uso por lo general está limitado a las tuberías que tienen 1" o menos de diámetro. Los conectores roscados de los sistemas hidráulicos por lo regular se hacen de acero. GENHD031
  56. 56. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 54 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes Medición de Conectores con Rosca Para determinar el tipo de conector necesario, a veces se deben medir las roscas. Se necesitan tres herramientas: un medidor del ángulo del asiento, un medidor del paso de 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 la rosca macho y el diámetro interior de la rosca hembra. Combine sus mediciones con las de la guía de manguera y acoplamientos. Use el medidor de paso de rosca para determinar la cantidad de roscas por pulgada o la distancia entre las roscas en los conectores métricos. Busque la medida en la guía. Para medir el ángulo de la superficie de sellado, mida las conexiones hembras insertando el medidor del ángulo del asiento en el conector. Si las líneas medias del conector y el medidor quedan paralelas, entonces se ha determinando el ángulo. Mida los conectores machos colocando el medidor sobre la superficie de sellado. Si el medidor y el ángulo encajan ajustados, entonces se ha determinado el ángulo.
  57. 57. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 55 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.2.4. Localización y solución de problemas y atención técnica para tuberías y conexiones. Es posible que sea necesario darle servicio frecuentemente a las tuberías y conexiones hidráulicas, especialmente en las máquinas que realizan trabajos severos. 5.2.4.1. ¿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. 5.2.4.2. ¿Por qué fallan las tuberías / mangueras / conexiones? Tuberías / Mangueras Conexiones Abrasión. Daño externo. Exceso de temperatura. Exceso de presión. Fatiga / envejecimiento. Tendido incorrecto. Tubería inadecuada para la aplicación. Montaje / instalación inadecuada. Par de apriete incorrecto. Sellos dañados. Exceso de presión. Exceso de temperatura. 5.2.4.3. Señales de falla Fuga de aceite de la tubería o el conector. Acumulación de suciedad alrededor de los conectores. Mangueras deshilachadas o cuarteadas. 5.2.5. Opciones de servicio Conexiones con fuga Volver a apretar. Reemplazar los sellos. Reemplazar el conector. Tuberías Reemplazar el conjunto de tubo. Mangueras Reemplazar la manguera.
  58. 58. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 56 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes Reconstruir con manguera y acoplamientos reutilizables. 5.2.6. 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 presión constituye un serio peligro de seguridad.
  59. 59. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 57 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes LECCIÓN 5.3: CILINDROS 5.3.1. Función de los cilindros El objetivo principal de los sistemas hidráulicos es impulsar implementos tales como hojas topadoras y cucharones. Esto normalmente se realiza con cilindros, que son actuadores lineales que convierten la energía hidráulica en energía mecánica. 5.3.2. Componentes Los 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. 5.3.2.1. Vástago El vástago está conectado al pistón y debe soportar la carga del implemento. Por lo general se hace de acero de alta resistencia, cromado en duro y altamente pulido que resiste la picadura y el rayado. 5.3.2.2. Tubo del cilindro El 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 pulido de alta precisión. GENHD041 1 2 3 4 5 6 7 8
  60. 60. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 58 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.3.2.3. Cáncamo de la cabeza El cáncamo de la cabeza permite conectar el extremo de la cabeza del cilindro a la máquina o al implemento. 5.3.2.4. Cáncamo del vástago El cáncamo del vástago permite conectar el extremo del vástago del cilindro a la máquina o al implemento. 5.3.2.5. Tapa o Cabeza del cilindro La tapa del cilindro rodea el extremo abierto del vástago y tiene una abertura por la que el vástago entra y sale del cilindro. Puede ir atornillada al cilindro o unida a él por medio de pernos de anclaje o de bridas empernadas. La tapa del cilindro a veces tiene una lumbrera. a) Tapa de cilindro de corona roscada.- Enrosca en la parte exterior del tubo del cilindro. b) Cuello porta-sellos roscado.- Enrosca en el interior del tubo del cilindro. 5.3.2.6. Puntos de conexión Proporcionan pasajes para el aceite de suministro y de retorno. 5.3.2.7. Pistón Es un disco de acero unido al extremo del vástago. La presión hidráulica que se ejerce sobre cualquiera de los lados del pistón hace que el vástago se mueva. 5.3.2.8. Tuerca del pistón Fija el vástago al pistón.
  61. 61. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 59 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.3.3. Tipos de cilindros 5.3.3.1. Cilindro de efecto único o simple efecto Es impulsado hidráulicamente en un sólo sentido. El aceite que entra en una sola lumbrera hace que el actuador se extienda. El peso de la carga retrae el actuador. 5.3.3.2. Cilindro de doble efecto Es impulsado hidráulicamente en dos sentidos. El aceite a presión entra en el extremo de la cabeza del cilindro para extenderlo. El aceite sale a presión del extremo del vástago y regresa al tanque. Para retraer el cilindro, se envía aceite a alta presión al extremo del vástago. 5.3.3.3. Cilindro telescópico de efecto único o simple efecto Tiene un vástago interior y uno exterior. El vástago exterior se extiende primero hasta que queda totalmente extendido, después se extiende el vástago interior. Ambas secciones se retraen por gravedad. 5.3.3.4. Cilindro telescópico de doble efecto
  62. 62. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 60 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes Tiene un vástago interior y uno exterior. El vástago exterior se extiende primero hasta que queda totalmente extendido, después se extiende el vástago interior. El aceite retrae primero el vástago interior, y después el vástago exterior. Algunos cilindros utilizan la gravedad para retraer el vástago exterior. 5.3.3.5. Cilindro de dos vástagos Tiene un pistón con un vástago en cada extremo. Esto proporciona un área de trabajo de igual efectividad a ambos lados del pistón y equilibra las presiones de trabajo del cilindro ya sea en la posición de extensión como en la de retracción. 5.3.3.6. Nomenclatura ISO Los cilindros son representados en los diferentes diagramas con símbolos de la norma ISO. a) Cilindros de Efecto Único o Simple Efecto b) Cilindros de Doble Efecto GENHD045 GENHD046
  63. 63. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 61 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes c) Cilindro Telescópico de Simple y Doble Efecto d) Cilindro de Dos Vástagos ANOTACIONES
  64. 64. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 62 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.3.4. Sellos de los cilindros Un cilindro hidráulico tiene varios sellos: 1. Sello limpiador.- Evita que la suciedad penetre en el cilindro. 2. Sello amortiguador.- Es el sello secundario del vástago y su función consiste en evitar que los picos de presión lleguen al sello del vástago. 3. Sello del pistón.- Proporciona 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 del pistón 4. Anillo de desgaste del pistón.- Centra el pistón en el tubo del cilindro y evita que el pistón raye al tubo. 5. Sello del vástago.- Es el sello principal del vástago y su función es sellar el aceite dentro del cilindro para evitar las fugas. 6. Anillo de desgaste del vástago.- Es un manguito que centra el vástago en la tapa y evita que la tapa raye el vástago. 7. Sello de la tapa.- Mantiene la presión del sistema y evita las fugas entre la tapa y el tubo del cilindro. 5.3.4.1. Tipos de sellos Hay 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 se produce 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 a sobre medida y que requieren sellos de tapa, sellos de pistón y anillos de desgaste del pistón de sobre medida (0,030 ó 0,060 pulgadas). GENHD042 1 2 3 4 5 6 7
  65. 65. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 63 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.3.5. Amortiguadores Una característica adicional de algunos cilindros hidráulicos son los amortiguadores. Estos dispositivos reducen la velocidad del pistón a medida que el vástago se acerca al extremo de su carrera, amortiguando el impacto. 5.3.5.1. Amortiguador integral en el extremo de la cabeza Este elemento amortigua el extremo de la cabeza cuando éste llega a la posición de retracción total, cerrando un orificio en el conducto, lo que disminuye la velocidad del pistón. A medida que el pistón se retrae, el amortiguador entra en el pequeño espacio cilíndrico situado en el extremo del cilindro. Esta acción disminuye el espacio del conducto de salida, limitando así el flujo de aceite y reduciendo la velocidad de desplazamiento del vástago. 5.3.5.2. Válvulas de derivación del pistón Otro 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 de extensión y retracción, la presión de aceite mantiene las válvulas cerradas. A medida que el pistón se acerca al extremo de su carrera en cualquier sentido, las válvulas 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 los daños estructurales, especialmente cuando la hoja topadora está inclinada y el operador la eleva hasta la posición de máximo levante. GENHD043 GENHD044
  66. 66. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 64 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes 5.3.6. Localización, solución de problemas y atención técnica de cilindros De todos los componentes de un sistema hidráulico móvil, los cilindros son los que trabajan más duro. Llevan toda la carga de los implementos y están sometidos a un fuerte medio de trabajo que es donde trabajan muchas máquinas Caterpillar. 5.3.6.1. ¿Cómo fallan los cilindros? Fugas interiores y exteriores. Roturas. Daños físicos. 5.3.6.2. ¿Por qué fallan los cilindros? Los contaminantes ocasionan picaduras y rayaduras. Exceso de presión. Montaje inadecuado. Desgaste. Abuso en la operación. 5.3.6.3. Señales de fallas Fugas de aceite. Debilitamiento hidráulico más allá de las especificaciones (solamente se aplica cuando el vástago está extendido). Rajaduras de los componentes. Picaduras y rayaduras del vástago. Los implementos se bajan.
  67. 67. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 65 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes GENHD047
  68. 68. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 66 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes LECCIÓN 5.4: ACUMULADORES Funciones de los acumuladores Los acumuladores son recipientes que almacenan el aceite hidráulico a presión. Se utilizan en una serie de aplicaciones en los productos Caterpillar. El depósito de aceite y presión que contienen los acumuladores proporciona cuatro funciones básicas en los sistemas hidráulicos móviles. 1. Compensa las variaciones de flujo. 2. Mantiene una presión constante. 3. Absorbe los impactos. 4. PROPORCIONA PRESIÓN Y FLUJO DE EMERGENCIA. Compensación de las variaciones de flujo En algunos sistemas, a veces la demanda de flujo puede sobrepasar las capacidades de los tanques y las bombas. En estos casos, el acumulador puede suministrar provisoriamente el caudal necesario. Cuando la operación regresa a la normalidad, el acumulador se vuelve a llenar de aceite. Mantiene la presión constante Los acumuladores compensan las variaciones de presión que se producen en el sistema, suministrando presión adicional y absorbiendo el exceso de presión, según se requiera Amortiguación Los cambios repentinos de carga pueden ocasionar sobrecargas de presión en el sistema. El acumulador funciona como un amortiguador recibiendo el aceite de la sobrecarga y dejándolo salir una vez pasada la sobrecarga Proporciona presión y flujo de emergencia Si el motor pierde potencia, el acumulador puede suministrar presión y flujo hidráulico al sistema durante un período de tiempo limitado 2t53 2t54 2t55
  69. 69. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 67 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes Tipos de acumuladores Hay tres tipos básicos: 1. Acumulador contrapesado 2. Acumulador de resorte 3. Acumulador cargado con gas Acumulador contrapesado El acumulador contrapesado es el tipo de acumulador más antiguo. Consta de un cilindro, pistón, empaquetadura (sellos) y una pesa. A medida que la presión del sistema aumenta, el cilindro se llena de aceite, el pistón y la pesa son empujados hacia arriba. A medida que la presión del sistema disminuye, la fuerza de esa pesa obliga al pistón a que descienda, haciendo que el aceite regrese al sistema. El acumulador proporciona una presión estable, pero es demasiado pesado y voluminoso para los sistemas móviles. Acumulador de resorte El acumulador de resorte consta de un resorte, un pistón y un cilindro. A medida que la presión del sistema aumenta, el cilindro se llena de aceite, haciendo que el pistón suba y comprima el resorte. Cuando la presión del sistema disminuye, el resorte se descomprime, haciendo que el aceite regrese al sistema. Los acumuladores de resorte se utilizan raras veces en sistemas hidráulicos móviles. Acumulador cargado por gas El acumulador cargado con gas es el tipo de acumulador que más se utiliza en las máquinas Caterpillar. Consta de un cilindro, un pistón o cámara de aire y una válvula de carga. El aceite que entra en el cilindro empuja el pistón comprimiendo el gas. A medida que la presión disminuye, el gas se expande, haciendo que el aceite salga. El acumulador cargado con gas es versátil, potente y exacto, pero requiere un mantenimiento cuidadoso. Símbolo ISO de un acumulador: 2t56
  70. 70. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 68 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes Localización y solución de problemas para Acumuladores Los acumuladores requieren un mantenimiento cuidadoso y periódico para garantizar un funcionamiento adecuado. ¿Cómo fallan los acumuladores? Fuga de gas o aceite internas o externas. Ruptura de la cámara de aire. Daño externo. Resortes rotos o débiles. ¿Por qué fallan los acumuladores? Instalación incorrecta. Demasiada / poca carga. Falla del sello del pistón. Falla de la válvula de carga. Agrietamiento / fatiga de la cámara de aire. Indicadores de avería Respuesta lenta o errática del implemento. Fugas visibles. Incapacidad de absorber impactos. Funcionamiento deficiente. Opciones de atención técnica Reemplace componentes (válvulas, cámara de aire, resortes, pistón o sellos) Recargue con gas. Reemplace el acumulador.
  71. 71. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 69 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes LECCIÓN 5.5: ENFRIADORES Función del enfriador de aceite Como los componentes del sistema hidráulico trabajan a alta presión, el calor se va acumulando en el aceite. Si las temperaturas aumentan demasiado, pueden ocasionar que se dañen los componentes. Los enfriadores de aceite son intercambiadores de calor, similares al radiador de un automóvil, que utiliza aire o agua para mantener operaciones seguras. Tipos de Enfriador Enfriador de aire a aceite. El aceite pasa por un tubo cubierto con aletas de enfriamiento. Un ventilador sopla aire sobre el tubo y las aletas, enfriando el aceite. Enfriador de agua a aceite En este tipo de enfriador, el agua pasa por una serie de tubos que enfrían al aceite. Localización y solución de problemas para enfriadores de aceite Los enfriadores de aceite deben mantenerse en buenas condiciones de operación ya que el recalentamiento puede dañar seriamente muchos componentes hidráulicos. ¿Cómo fallan los enfriadores? Taponamiento interno. Obstrucción externa de las aletas (aire - aceite) Fatiga de los tubos y las aletas debido a la vibración. Tubos doblados, rotos o perforados. ¿Por qué fallan los enfriadores? Mantenimiento inadecuado. Daños externos. Señales de falla Fugas de aceite. Temperatura de aceite anormalmente alta. Carretes de válvulas pegajosas y barnizadas debido a recalentamiento. Diferencia anormal de temperatura entre la entrada y la salida del enfriador. Opciones de servicio Limpie las aletas. Reemplace (No intente limpiar los tubos del enfriador de agua a aceite) Enfriador, extrae calor al aire o a un refrigerante Mantiene la temperatura constante 2t57 2t58
  72. 72. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 70 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes LECCIÓN 5.6: MALLAS Y FILTROS Para mantener los componentes hidráulicos funcionando adecuadamente. El fluido hidráulico debe mantenerse tan limpio como sea posible. Materia extraña y partículas de metal provenientes del desgaste natural de válvulas, bombas, y otros componentes intentan ingresar al sistema. Mallas, filtros y tapones magnéticos son usados para remover partículas extrañas del fluido hidráulico y protegen el sistema efectivamente contra la contaminación. Tapones magnéticos, localizados en los reservorios son usados para retirar las partículas de hierro o acero del fluido. MALLAS O REJILLAS (SCREENS) Una Malla o rejilla es el sistema de filtración primaria que retira partículas relativamente grandes o material extraño del fluido. Aún cuando la acción filtrante de una rejilla no es tan buena como la de un filtro, una rejilla ofrece menos resistencia al flujo. Una rejilla usualmente consiste de un marco de metal envuelto en una fina malla de alambre o un elemento que sirve de tamiz. Las rejillas son usadas en la entrada de las líneas de las bombas, donde las caídas de presión deben mantenerse al mínimo. La figura 2t45 muestra una rejilla en tres arreglos posibles usados en el ingreso de las líneas de las bombas. 2t45 Sistema de rejillas
  73. 73. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 71 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes FILTROS Un filtro remueve partículas pequeñas extrañas del fluido hidráulico y es más efectivo para proteger el sistema hidráulico. Los filtros están localizados en un reservorio, una línea de presión, una línea de retorno, o en cualquier otro sitio donde sea necesario. El elemento o malla se clasifica en micrones, según el tamaño de las perforaciones, de acuerdo con su capacidad de atrapar las partículas. Cuanto más pequeño sea el tamaño de las perforaciones, más pequeñas serán las partículas que podrá atrapar. Diseño del filtro Existen básicamente dos tipos de filtros de aceite. (1) Los de superficie y (2) los de profundidad. Tal como el nombre lo indica, los filtros de superficie recogen los contaminantes en la superficie del elemento del filtro o malla. Los filtros de profundidad recogen los contaminantes de diferentes tamaños a diferentes niveles dentro del elemento. 2t47 2t46
  74. 74. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 72 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes UBICACIONES DEL FILTRO Un sistema hidráulico puede requerir varios filtros, cada uno con su propio propósito y ubicación. a) Filtro presurizado.- El filtro presurizado evita que las partículas finas contaminantes penetren en las válvulas y los accionadores y puede ser un filtro del tipo de superficie o del tipo de profundidad. b) Filtro de succión.- El filtro de succión evita que los contaminantes de gran tamaño penetren en las bombas y demás componentes. Hay muy poca caída de presión entre la entrada y la salida, para evitar la cavitación de la bomba. Los filtros de succión por lo general son filtros de superficie. c) Filtro de drenaje de la caja del motor o de la bomba.- Elimina los residuos que se producen con el desgaste o falla de un motor o bomba. Es un filtro de baja presión y poco volumen y puede ser del tipo de tubo o enroscable. d) Filtro de retorno.- El filtro de retorno elimina los contaminantes que entran en el sistema durante la operación, evitando que penetren en el tanque. Es un filtro de superficie. VÁLVULAS DE DERIVACIÓN (BY PASS) La mayoría de los filtros de tubo y enroscables están equipados con válvulas de derivación de filtro para garantizar que el flujo del sistema nunca quede bloqueado. Hay dos situaciones que pueden ocasionar dicho bloqueo: 1. Una acumulación de contaminantes que obstruya el filtro. 2. Es posible que el aceite frío sea demasiado espeso para pasar por el filtro. Cualquiera de las dos situaciones puede afectar el rendimiento del sistema u ocasionar daños a los componentes. La válvula de derivación por lo general es una válvula de contrapunto accionada por resorte. A medida que disminuye el caudal que pasa por el filtro debido a los taponamientos o a que el aceite se espesa o enfría, aumenta la presión en el lado de entrada. Cuando la diferencia de presión llega a un límite predeterminado, llamado presión de apertura, la válvula de contrapunto se abre, permitiendo que el aceite se desvíe sin pasar por el elemento. El aceite derivado no está filtrado, y se debe dar servicio al filtro lo antes posible. En el caso del aceite frío, la válvula de derivación se cerrará tan pronto como se caliente el aceite. 2t48
  75. 75. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 73 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes Localización y solución de problemas para filtros Los filtros de aceite son artículos de mantenimiento, diseñados para que se les dé servicio o sean reemplazados periódicamente. ¿Cómo fallan los filtros? En cada una de estas situaciones, el aceite contaminado se desvía y no pasa por el filtro: Los filtros se taponan. Los filtros se deforman y estropean. El filtro no asienta bien. ¿Por qué fallan los filtros? No se presta atención a los intervalos de servicio del filtro. Daños externos. Instalación incorrecta. Contaminantes raros. Fallas de componentes. Indicadores de fallas Aceite sucio. Desgaste acelerado de los componentes de las válvulas. Bomba con ruido. Alarma de la válvula de derivación. Opciones de Servicio Siga las recomendaciones de intervalos de servicio para su vehículo. Utilice siempre los filtros apropiados de Caterpillar. Drene el aceite contaminado y reemplazar por aceite y filtro(s) limpios. Símbolos ISO Filtro o Malla. Filtro con separador de agua y drenaje manual Filtro con separador de agua y drenaje automático Separador o trampa de agua Lubricador de línea de aire Secador de aire Enfriador de aire
  76. 76. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 74 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 5 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Hidraul_mod_5 Componentes
  77. 77. Módulo 6 COMPONENTES GENERADORES DE FLUJO DESARROLLO TECNICO DMSE0020-2004a MARZO, 2004 Preparado por MSC/ERI
  78. 78. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 76 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 MODULO 6: COMPONENTES GENERADORES DE FLUJO El propósito de este módulo es entender el funcionamiento de los componentes generadores de flujo de un sistema hidráulico. Bombas y motores son similares en construcción, pero diferentes en sus características operacionales, por lo tanto la mayor parte del material de este módulo se concentrará en la nomenclatura y operación de bombas. OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de: 1. Entender la diferencia entre las bombas de desplazamiento positivo y no positivo. 2. Entender la diferencia entre las bombas de desplazamiento fijo y desplazamiento variable. 3. Entender la operación de los diferentes tipos de bombas. 4. Entender las similitudes y diferencias entre bombas y motores.
  79. 79. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 77 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 LECCIÓN 6.1: BOMBAS Y MOTORES 6.1 Funciones Las bombas hidráulicas convierten la energía mecánica en energía hidráulica en forma de flujo de fluido. Las bombas producen solamente caudal o flujo (en galones por minuto, litros por minuto, centímetros cúbicos por revolución, etc.) el mismo que es utilizado en un sistema hidráulico. Las bombas NO GENERAN PRESION. La presión es originada por la resistencia al flujo. Esta resistencia es causada por los diferentes componentes del sistema como mangueras, válvulas, orificios, acoplamientos, conexiones, cilindros, motores o cualquier otro componente que se encuentre en el camino del flujo hacia el tanque. Aunque las bombas no generan directamente presión hidráulica, deben diseñarse para soportar los requisitos de presión del sistema. Por lo general, cuanto mayor sea la presión de operación, mayor será la bomba. 6.2 Tipos de Bombas Las bombas pueden ser clasificadas dentro de dos grandes grupos: - Bombas de desplazamiento NO POSITIVO. - Bombas de desplazamiento POSITIVO. 6.2.1 Bombas de desplazamiento NO POSITIVO Las bombas de desplazamiento NO POSITIVO presentan mayores espacios (holgura) entre sus partes móviles y estacionarias que sus similares de desplazamiento POSITIVO. Esta mayor holgura permite que una mayor cantidad de líquido pueda recircular entre las partes cuando la presión (resistencia al flujo) de salida aumenta. Este tipo de bombas son menos eficientes debido a que el flujo de salida decrece considerablemente con el aumento de la presión de salida. Estas bombas generalmente son presentadas en dos tipos: - Centrífugas - Axiales Estas son utilizadas en aplicaciones de baja presión como bombas de agua de automóviles, bombas de agua para suministro doméstico e industrial y como bombas de carga para bombas de pistón en sistemas hidráulicos de alta presión.
  80. 80. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 78 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 6.2.1.1 Bombas Centrífugas La bomba centrífuga consiste en dos porciones básicas: el impulsor (2) que se monta en el eje de entrada (4) y la cubierta (3). El impulsor tiene una parte posterior sólida o disco con láminas curvadas (1) moldeadas en el lado de la entrada. El líquido ingresa al 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. 6.2.1.2 Bombas Axiales El tipo axial se asemeja a un ventilador eléctrico de aire. Se monta en un tubo recto y tiene un propulsor aplanado abierto. El líquido es propulsado abajo del tubo por la rotación de las láminas anguladas. 6.2.2 Bombas de desplazamiento POSITIVO Son las bombas que siempre generan flujo cuando están funcionando. La mayoría de las bombas que se utilizan en las máquinas Caterpillar son de este tipo. Hay tres tipos básicos de bombas de desplazamiento positivo: - De engranajes - De paletas - De pistón Las bombas de desplazamiento positivo tienen holguras (espacios) entre componentes mucho más pequeños. Esto reduce las fugas y proporciona mayor eficiencia cuando se utiliza en sistemas hidráulicos de alta presión. El flujo de la salida en una bomba de desplazamiento positivo es básicamente igual para cada revolución de la bomba. Las bombas de desplazamiento positivo son clasificadas por el control de flujo de salida y por su construcción. Dentro de la clasificación por el control de flujo de salida tenemos: De caudal fijo (desplazamiento fijo): Son las que mueven un volumen constante o fijo de fluido en cada revolución de la bomba. Las bombas de engranajes y algunas bombas de paletas son bombas de caudal fijo. De caudal variable (desplazamiento variable): Pueden ajustar el volumen del fluido que se impele durante cada revolución. Este caudal puede ser controlado manual o automáticamente. En algunos casos se puede encontrar una combinación de ambos controles. Las bombas de pistones y algunas bombas de paletas pueden ser de caudal variable.
  81. 81. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 79 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Bi-direccionales: Son reversibles y pueden accionarse en cualquier sentido. De presión compensada: Son bombas de caudal variable equipadas con un dispositivo de control que ajusta la salida de la bomba para mantener la presión deseada en el sistema. Se debe considerar que una bomba hidráulica tiene compensación de presión de tres formas: Una bomba que está equipada con una válvula compensadora de presión para limitar la presión máxima del sistema. Una bomba que varía el flujo de salida para mantener un diferencial de presión determinado. Se utilizan servo-válvulas o carretes de margen para enviar la señal a la bomba. Una bomba que mantiene un régimen de flujo (caudal) determinado aún cuando aumenta la presión de carga.
  82. 82. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 80 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 Asimismo, 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 la bomba esta diseñada para funcionar. • Por el flujo de salida específico entregado a una revolución o velocidad dada y a una presión específica. Ejemplo: LPM @ RPM @ kPa o por gpm @ RPM @ PSI (es decir 380 LPM @ 2000 RPM @ 690 kPa o 100 gpm @ 2000 RPM @ 100 psi). 6.2.2.1 Bombas de Engranajes Las bombas de engranajes son bombas de caudal positivo y fijo. Su diseño simple, de recia construcción, las hacen útiles en una amplia gama de aplicaciones. 6.2.2.1.1 Componentes Los componentes de una bomba de engranajes se identifican en la siguiente ilustración: 1. Sellos 2. Plancha de presión 3. Engranaje loco 4. Engranaje de impulsión 5. Caja 6.2.2.1.2 Funcionamiento de la bomba de engranajes Un eje de impulsión hace girar el engranaje impulsor, el cual hace girar el engranaje loco. A medida que giran los engranajes, los dientes del engranaje forman un sello contra la caja. El aceite entra por la lumbrera de entrada quedando atrapado entre los dientes y la caja, es impulsado y obligado a salir por la lumbrera de salida. GENHD018 GENHD019
  83. 83. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 81 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 6.2.2.2 Bombas de Paletas Las bombas de paletas son bombas de caudal positivo y fijo. Estas bombas de larga duración y suave funcionamiento son de uso frecuente. 6.2.2.2.1 Componentes Los componentes de una bomba de paletas son los siguientes: 1. Caja del extremo 2. Plancha flexible 3. Rotor 4. Anillo excéntrico 5. Paletas 6. Sello 7. Caja del extremo 6.2.2.2.2 Funcionamiento de la bomba de paletas Un eje de impulsión gira el rotor. El aceite penetra en la cámara creada entre las dos paletas 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. 6.2.2.2.3 Bombas de paletas Caterpillar La mayoría de las bombas de paletas Caterpillar son bombas balanceadas con un par de 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 paletas contra la superficie interior del anillo. Esto permite que las paletas se ajusten automáticamente según el desgaste. GENHD020 GENHD021
  84. 84. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 82 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 6.2.2.3 Bombas de Pistones Las bombas de pistones pueden ser de caudal fijo o variable, según su diseño. Estas bombas versátiles y eficientes se utilizan frecuentemente en los sistemas hidráulicos de detección de carga y presión compensada. 6.2.2.3.1 Componentes Una 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. 6.2.2.3.2 Funcionamiento de la bomba de pistones El 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 lumbrera de entrada y luego lo expulsa en la carrera descendente por la lumbrera de salida. El caudal de aceite impulsado depende del ángulo del plato basculante. Cuando el plato basculante está situado en un ángulo máximo, habrá el máximo caudal. Cuando está situado en un ángulo cero, no habrá caudal ni flujo. 6.2.2.3.3 Bombas de pistón de caudal fijo Las bombas de pistones también pueden ser de caudal fijo. En este tipo de bombas se tiene un ángulo fijo del conjunto del tambor y pistones con respecto al eje de impulsión. GENHD022
  85. 85. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 83 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 6.2.2.3.4 Bomba de pistones radiales La bomba de pistones radiales mueve los pistones de adentro hacia fuera en línea perpendicular a la línea del eje de accionamiento. Cuando los rodillos seguidores de las levas caen en la base de la leva en el anillo exterior, el pistón sale. La presión atmosférica o la carga de la bomba empuja el aceite a través de la válvula de admisión y llena el interior de la cámara formada por la salida del pistón. Cuando los rodillos seguidores de las levas suben a la cresta de la leva del anillo exterior, el pistón entra. En este momento el aceite contenido en la cámara es expulsado por la válvula de salida, generándose el flujo de salida. 6.3 Desplazamiento de la bomba El desplazamiento de la bomba se calcula midiendo el volumen de fluido movido durante una revolución completa de la bomba. 6.4 Caudal de la bomba El caudal de la bomba se calcula midiendo el volumen de fluido movido durante un tiempo determinado. Se expresa en galones por minuto o en litros por minuto (gal/min o l/min). Cuando se exprese en volumen por revolución, el caudal pueden ser convertido fácilmente multiplicándolo por la velocidad en RPM (es decir 2000 RPM) y dividiéndolo por una constante. Por ejemplo, calculemos el flujo de una bomba que gire a 2000 RPM y tenga un flujo de 11.55 in3/rev o 190 cc/rev. 231 3 rpm rev in GPM ×= 1000 rpm rev cc LPM ×= 231 20005.11 × =GPM 1000 2000190× =LPM 100=GPM 380=LPM 6.5 Motores Los motores hidráulicos son actuadores que convierten la energía hidráulica en energía mecánica en forma de movimiento y fuerza giratoria. Se utilizan en las máquinas Caterpillar para impulsar cadenas, ruedas e implementos.
  86. 86. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 84 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 6.5.1 Funcionamiento de los motores Los 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 baja presión y regresa al tanque. Cuando el motor está funcionando hacia adelante, los componentes internos giran en la misma dirección. 6.6 Nomenclatura ISO Bombas Las bombas en el sistema ISO son identificadas por un triangulo negro dentro de un círculo con la punta direccional apuntando al borde del mismo. Cuando una flecha cruza el círculo diagonalmente, esta indica que la bomba es de caudal variable. Motores Los motores en el sistema ISO son identificados por un triangulo negro dentro de un círculo con su base apoyada al borde del circulo y la punta direccional apuntando al centro del mismo. Cuando una flecha cruza el círculo diagonalmente, esta indica que el motor es de caudal variable.
  87. 87. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 85 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 6.7 Localización, solución de problemas y atención técnica para bombas y motores El rendimiento y la vida útil de las bombas hidráulicas pueden verse afectados por una serie de condiciones de operación. 6.7.1 ¿Cómo fallan las bombas y los motores? Fugas. Desgaste. Componentes rotos o averiados. 6.7.2 ¿Por qué fallan las bombas y los motores? Cavitación. Aireación. Contaminación. Fluido inadecuado. Exceso de calor / presión. Desgaste normal. 6.8 Cavitación Cuando una bomba o un motor no recibe aceite o recibe muy poco aceite, se forman cavidades de vapor que se desintegran en la bomba. Esto ocasiona implosiones que desgastan los componentes internos de la bomba o del motor. Además los componentes se rayan debido a la falta de lubricación. GENHD023
  88. 88. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 86 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 6.8.1 Síntomas de la cavitación Los síntomas de la cavitación son: Traqueteo peculiar. Operación defectuosa del implemento. Acumulación de calor en la bomba (la pintura de la bomba se quema). 6.8.2 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. 6.9 Aireación La aireación consiste en el proceso de atrapar el aire que se encuentra en el aceite, lo que es ocasionado por las fugas de aceite en el sistema. Las burbujas explotan cuando entran en la bomba o en el motor, causando el desgaste de los componentes internos. 6.9.1 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. 6.10 Contaminación del aceite Las bombas y los motores son susceptibles a los daños ocasionados por la suciedad, el agua y otros contaminantes abrasivos. 6.10.1 Causas de la contaminación Mantenimiento deficiente. Conexiones flojas en las tuberías. Sellos dañados. Hábitos de trabajo descuidados (Dejar el tanque destapado, permitir que contaminantes entren en el tanque al restablecer aceite, dejar el tanque sin la tapa de ventilación). GENHD024
  89. 89. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 87 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 6.11 Viscosidad del fluido Es importante utilizar aceite con la viscosidad apropiada. A continuación se describen algunos problemas que pueden ocurrir si se utiliza un tipo 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. 6.12 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.
  90. 90. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 88 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04 GENHD025
  91. 91. CURSO: HIDRÁULICA I - II - 89 - Material del Estudiante FSAA – DMSE0020-2004a Módulo 6 FERREYROS S.A.A. Desarrollo Técnico MSC/ERI – Mar04

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