3.Hidraulica Camion 830e-930e

Curso de Mantención de Camiones Komatsu 930E - 830E

Módulo 3 Hidráulica Básica Versión Imprimible Imprimible


Módulo 3 Hidráulica 1. Objetivos Explicar los conceptos básicos, el funcionamiento para los casos específicos y las normas de seguridad relacionadas de los principales componentes del circuito hidráulico del camión.

2. Conceptos Básicos 2.1¿Qué es la Hidráulica? Es la ciencia que estudia el comportamiento de los fluidos. Se entiende por fluido todos los elementos o compuestos líquidos o gaseosos. Los principios de la hidráulica consideran la transmisión y control de fuerzas por medio de un líquido que en la mayoría de los casos se trata de aceite, pero también pueden ser líquidos sintéticos, agua o emulsión de aceite agua. Características especiales que destacan a la hidráulica: - Grandes fuerzas o momentos de giro, producidos en reducidos espacios de montaje. - La fuerzas se gradúan automáticamente a las necesidades. - El movimiento puede realizarse con carga máxima desde el arranque. - Graduación simple contra sobrecarga. - Útil para movimientos rápidos controlados, así como para movimientos de presión extremadamente lentos. - Acumulación relativamente sencilla de energía por medio de gases. En un sistema hidráulico lo que transmite energía es el fluido. Esto es posible por que los líquidos son virtualmente incomprimibles. En la medida que se bombea fluido a través de un sistema, se ejerce la misma fuerza en toda la superficie. Como los líquidos se adaptan a cualquier forma el fluido hidráulico puede fluir en cualquier dirección y hacia todos los conductos que se encuentren abiertos.

2.2.2 PRESIÓN Es la fuerza que se ejerce por unidad de superficie o área. Generalmente se define por la letra P. Sus unidades de medida pueden ser: - Ib/pulg2. Libras por pulgada cuadrada. Es la fuerza en libras que se ejerce sobre una superficie o área de una pulgada cuadrada. En los manuales se encuentra como abreviación “PSI” que corresponde a la abreviación en inglés “pound square inch”. - Kg/cm2. Kilos por centímetro cuadrado. Es la fuerza en kilos que se ejerce sobre una superficie o área de un centímetro cuadrado. - Kpa. Kilo Pascal. El KiloPascal (kPa) es una unidad de presión que equivale a 1,000 Pascales. El pascal (símbolo Pa) se define como la presión que ejerce una fuerza de 1 newton sobre una superficie de 1 metro cuadrado normal a la misma. La relación entre la fuerza, la presión está dada por la fórmula: (1)

PRESIÓN = ____________

FUERZA SUPERFICIE

(2) FUERZA = PRESIÓN X SUPERFICIE La fórmula 1, demuestra que la presión es directamente proporcional a la fuerza, es decir a mayor fuerza mayor presión y que la presión es indirectamente proporcional al área o sea a mayor área la presión será menor. La fórmula 2, demuestra que la fuerza resultante es directamente proporcional a la presión y al área o sea, a mayor presión o mayor área la fuerza resultante será mayor.

2.2 Valores del sistema hidráulico Debemos trabajar con tres valores que determinarán el trabajo de un sistema hidráulico. Estos valores son: 2.2.1 CAUDAL: Es el volumen que se desplaza en una unidad de tiempo. Generalmente se determina por la letra Q. Sus unidades de medida pueden ser: - Litros/minutos. La cantidad de litros que se desplazan en un minuto. - GPM. La cantidad de galones que se desplazan en un minuto. Equivale a 3,785 litros por minuto. *Existen otros múltiplos o submúltiplos que no serán usados en este curso.

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Módulo 3 Hidráulica 2.3 Potencia Hidráulica La potencia requerida para accionar un sistema hidráulico está directamente relacionada con el caudal y la presión del sistema.

3.2 Tanque Hidráulico Las funciones principales de un estanque hidráulico son:

La potencia está dada por la fórmula siguiente:

- Enfriar el aceite.

Caudal en GPM Presión en Ib/pulg2

- Permitir que el aire se separe del aceite.

- Almacenar aceite.

- Permitir que se asienten las partículas. POTENCIA en HP =0.0007 x CAUDAL x PRESIÓN POTENCIA en kW = P=presion en kg/cm2

PxQ 612 Q=caudal en ( l/min)

POTENCIA en CV=

PxQ 441,2 P=presion en kg/cm2 Q=caudal en ( l/min)

3. El Circuito Hidráulico Un circuito hidráulico básico está compuesto por componentes hidráulicos que operan un sistema. Los componentes básicos de un sistema más común son: - Fluido - Tanque - Filtro - Bombas - Válvula de control - Elemento accionado - Líneas hidráulicas - Válvula de alivio - Enfriador

- El estanque tiene un tubo de llenado para poder agregar aceite. Este tubo debe mantener una tapa para evitar la contaminación. Normalmente existe una rejilla para proteger el ingreso del aceite al estanque. - Existen en algunos sistemas de elementos de filtros al retorno del aceite al estanque. - El estanque debe tener un sistema de mirilla o rebalse para controlar los niveles máximos y mínimos. - En la parte baja del estanque existe un tapón de drenaje que puede además ser magnético para capturar metales que contaminan el aceite. - Normalmente en el interior se encuentran planchas deflectoras que reducen la agitación del aceite. - En la parte alta del estanque existe un respiradero con filtro que permite la entrada y salida de aire al estanque.**

3.1 Fluido Para nuestro caso el fluido será el aceite hidráulico o similar. Es el medio por el cual se transmite la energía en todo el sistema. El fluido tiene como funciones lo siguiente: - Transmitir energía por todo el sistema. - Proporcionar lubricación a las partes móviles. - Proteger los componentes contra desgaste u la corrosión. - Enfriar los componentes.

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Módulo 3 Hidráulica 3.3 Filtro Los filtros retienen los contaminantes del aceite evitando que los componentes sufran daños asegurando el correcto funcionamiento del sistema. La ubicación y los tipos de filtros son variables.

3.4 Bombas La bomba es un elemento que convierte la energía mecánica en energía hidráulica en forma de flujo o caudal. Es accionada por una fuente de energía.

3.5 Módulo de la Bomba Hidráulica 930E

Las bombas hidráulicas (16 y 18, Figura 2-1) están montadas en una estructura modular detrás del alternador principal. El módulo de la bomba también contiene la válvula de elevación operada por pilotaje (3), usada para controlar la operación de los cilindros de elevación durante las operaciones de volteo de la tolva. Un múltiple de sobre centro (10) contiene válvulas internas (8 y 9) usadas para asegurar una suave operación y máxima vida útil de los cilindros de elevación. El múltiple de sobre centro también proporciona accesorios de desconexión rápida (12) para permitir la operación del circuito de elevación mediante una fuente hidráulica externa o para utilizar el circuito de elevación del camión para voltear la carga desde un camión con problemas. PELIGRO

Alivie la presión antes de desconectar cualquier línea hidráulica y otras líneas. Apriete todas las conexiones antes de arrancar el camión. El líquido hidráulico que escapa bajo presión puede tener la fuerza suficiente como para penetrar la piel de una persona. Esto puede causar serios daños e incluso la muerte si no se recibe tratamiento médico inmediato por parte de un profesional familiarizado con este tipo de lesiones. La bomba entrega un caudal que se mide como el volumen de aceite que entrega durante una unidad de tiempo. La unidad de medida del caudal puede ser GPM( galones por minuto) o litros por minuto. Existen otras formas de medir el caudal pero sólo usaremos las descritas.

Siempre mantenga una completa limpieza al abrir cualquier conexión hidráulica. Asegúrese que todas las líneas del sistema estén tapadas mientras se desmonta el componente del camión.

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Módulo 3 Hidráulica 3.6 Válvula de control La válvula de control determina la dirección que deberá recorrer el aceite por todo el sistema. Este es el elemento que utiliza el operador para controlar los movimientos del elemento accionado.

3.10 Enfriador El enfriador o intercambiador de calor esta encargado de mantener una temperatura estable dentro del circuito para no dañar sus componentes. Este componente funciona haciendo circular el fluido dentro de un tanque de pared doble, por donde también circula refrigerante, que a través de la transferencia de calor, enfría el aceite que circula por éste.

3.7 Elemento Accionado El elemento accionado puede ser cualquiera de los actuadores( cilindro hidráulicos, conjunto de frenos, motor hidráulico, etc.) que están conectados dentro del circuito 4. Operación de un sistema hidráulico hidráulico, que responde a la orden enviada desde una válvula de control. Este elemento ejecuta el movimiento 4.1 Posición neutral: Al comienzo el circuito muestra al líquido fluyendo sin final para el cual el circuito esta configurado. producir un trabajo, ya que la válvula de control se encuentra conectada al retorno y bloqueada hacia el componente 3.8 Líneas Hidráulicas Las líneas hidráulicas son las encargadas de transmitir las accionado. señales de fluido desde las válvulas de control pasando por los componentes intermedios de pilotaje, a los elementos 4.2 Posición Extendida: accionados. Estás deben tener el largo correspondiente, no El circuito muestra el líquido fluyendo hacia el lado del tener roce con otros elementos y estar bien afianzadas a pistón en el elemento accionado. El lado del vástago está las estructuras con abrazaderas. Existen líneas hidráulicas conectado a la descarga y al estanque; el movimiento del rígidas y flexibles. La flexibles funcionan en las partes pistón será hacia arriba. móviles del circuito hidráulico. 4.3 Posición Retraída: El circuito muestra el líquido fluyendo hacia el lado del 3.9 Válvulas de Alivio Las válvulas de alivio están encargadas de mantener vástago. El lado del pistón está conectado a la descarga y la presión en el circuito de acuerdo a los parámetros al estanque; el movimiento del pistón será hacia abajo. predeterminados de funcionamiento y cuidar el sistema de alzas de presión imprevistas que puedan causar daño. 1. Bomba girando y fluido retornando al estanque(azul) En la mayoría de los casos éstas cuentan con resortes calibrados y asientos cónicos, estas pueden ser regulables 2. Actuador extendido( palanca baja) Electricidad en bomba. o no regulables. 3. Elemento accionado. Fluido rojo desde bomba a elemento accionado y pasando de vuelta al estanque (se enfría). 4. Actuador retraído. El fluido ataca por el otro lado desde la válvula para devolver el cilindro. Sale el fluido por la entrada anterior. 4.4 Filtros Hidráulicos El elemento de filtro se clasifica en micrones, lo que significa el tamaño de partículas a retener lo que define su capacidad de filtraje. Se pueden clasificar tres tipos de diseños de filtros:

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Módulo 3 Hidráulica - Elemento de filtro, el cual se instala dentro de un depósito. - Filtro enrroscable, el filtro y la caja forman un solo componte. - Filtro de malla metálica que filtra contaminantes de gran tamaño (colador). En un diagrama hidráulico el filtro está representado por la figura: Cilindro Hidraulico

Retraer/Extender

equipadas con un elemento de control que ajusta la salida de la bomba manteniendo una presión determinada en el sistema. 4.5.2 Bombas de engranajes Son bombas de caudal positivo fijo y pueden ser usadas en varias aplicaciones. Operación Un eje de mando hace girar un engranaje el cual se encuentra engranado con otro engranaje. Al separarse un diente del hueco del otro engranaje, se produce una succión llenando el espacio producido con aceite el cual es transportado hacia el lado contrario. En este otro lado un diente se engrana expulsando el aceite hacia la descarga. 4.5.3 Bombas de paletas Son bombas de caudal positivo y fijo de larga duración y funcionamiento suave.

Valvula de Control

Deposito

Bomba

Operación Un eje de mando hace girar un rotor. El aceite ingresa en la cámara producida entre dos paletas consecutivas y la caja siendo expulsado hacia la descarga.

Filtro

Un sistema de filtro puede contener una válvula de derivación o by-pass que garantiza que el flujo del aceite al sistema nunca sea bloqueado. Esto podría suceder por una obstrucción del filtro o por aceite frío demasiado viscoso para pasar por el filtro. Cuando la diferencia de presión entre la admisión y la descarga del filtro alcanza un valor peligroso el aceite es derivado a través de esta válvula. Por ser éste aceite no filtrado, podría producir daños al sistema pero nunca dejará sin aceite el circuito. 4.5 Bombas Hidráulicas 4.5.1 Tipos de Bombas según caudal Términos que se refieren a tipos de bombas: - Bombas de caudal positivo: Son bombas que siempre generan flujos mientras están funcionando. - Bombas de caudal fijo: Son las que mueven un volumen constante por cada revolución. - Bombas de caudal variable: Estas pueden ajustar el volumen que mueven durante una revolución. - Bombas de presión compensada: Son de caudal variable

Las paletas se mantienen pegadas contra la superficie interior del anillo producto de la fuerza centrífuga provocada por el giro y resortes o la misma presión del sistema. También se mantienen ajustadas automáticamente según el desgaste. 4.5.4 Bombas de pistones Pueden ser de caudal fijo o variable, y radiales o axiales. Sólo nos referiremos a bombas axiales las que representan en el mercado mundial sobre el 90% de la demanda de bombas de pistones. Operación Dependiendo de la inclinación de la placa de presión la carrera de los pistones variará entre 0 y máximo por consiguiente el volumen desplazado dependerá proporcionalmente a la inclinación del plano. 4.6 Válvulas Hidráulicas Los sistemas hidráulicos utilizan válvulas para accionar componentes, controlar caudal y controlar presión dentro del sistema. 4.6.1 Tipos de válvulas de dirección El símbolo básico ISO que representa una válvula es un cuadro (fig.1) o un recuadro (fig.2). El número de recuadros representa la cantidad de posiciones de la válvula (fig.3) Las líneas cortas trazadas perpendicularmente al recuadro indican las condiciones externas de la lumbrera (fig.1y 2). Normalmente las lumbreras se marcan con T cuando van al estanque, P indica bomba, A y B indican lumbreras de

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Módulo 3 Hidráulica funcionamiento (fig.3). 4.6.2 Válvulas de Control de Dirección Controlan el recorrido del líquido dentro del sistema. Ejemplo: son las válvulas selectoras, válvulas de retención y válvulas compensadoras. Las válvulas selectoras controlan el funcionamiento de los componentes accionados permitiendo determinar dirección y caudal de aceite. Las válvulas selectoras generalmente tienen 3 o más posiciones, cada posición cambia el flujo hidráulico hacia el accionador. Existen válvulas de centro abierto y centro cerrado. a. Válvulas de control de dirección centro abierto caudal fijo: Son las que al colocar el distribuidor en neutro el aceite regresa al estanque pero al ser accionadas no regulan caudal, es decir adoptan una sola posición. b. Válvulas de control de dirección centro abierto caudal variable: Son las que al colocar el distribuidor en neutro el aceite regresa al estanque pero al ser accionadas regulan caudal, es decir adoptan infinitas posiciones. //animación 2D de funcionamiento esquemático (símbolos con flechas) ref CD 830 c. Válvulas de control de dirección centro cerrado de caudal fijo: Son las que al colocar el distribuidor en neutro el aceite queda bloqueado en ambas direcciones y al ser accionadas no regulan caudal, es decir, adoptan una sola posición.

mayor que la presión de trabajo. Con esto se impide que un sistema pueda cavitar. Una válvula compensadora se compone de: una válvula de retención y de un resorte suave. Cuando la presión del aceite disminuye aprox. 2 lb/pulg2 menos que la presión del sistema, esta válvula se abrirá compensando la falta de aceite. g. Válvulas de alivio de presión: Estas válvulas se utilizan para limitar la presión máxima en un sistema o circuito y así proteger sus componentes. Si la presión sube sobre el nivel regulado la válvula descargará aceite al estanque. h. Válvula de alivio sencilla: Una válvula de alivio sencilla se compone de un cuerpo, un pistón y un resorte. El pistón se mantendrá cerrado por la presión del resorte ajustado este a una presión determinada. Si la presión del sistema supera la presión del resorte, la válvula se abrirá hacia un estanque. i. Válvula de alivio con válvula piloto: Usa una válvula piloto con área pequeña y, por lo tanto, utiliza un resorte débil, que la hace más sensible a las fluctuaciones de presión del sistema. El pistón central se mantendrá cerrado mientras no se produzca una descarga de aceite a través de la válvula piloto. Cuando la presión del sistema sea capaz de abrir la válvula piloto, esta dejará escapar aceite desde la parte trasera del pistón permitiendo que este se mueva hacia arriba descargando el exceso de presión.

d. Válvulas de control de dirección centro cerrado caudal variable: Son las que al colocar el distribuidor en neutro el aceite que da bloqueado en ambas direcciones y al j. Válvula reductora de presión: Son válvulas que se utilizan ser accionadas regulan caudal, es decir, adoptan infinitas cuando la demanda de presión de un circuito es menor que posiciones. la presión de suministro. e. Válvulas de retención: Son válvulas que permiten el sentido del flujo en una sola dirección. El flujo en sentido opuesto hace que la presión cierre la válvula bloqueando el flujo. Si la presión ejercida en el lado anterior al pistón es capaz de vencer el lado posterior, el pistón se levantará de su asiento permitiendo el flujo de aceite en esa dirección. El símbolo básico que representa una válvula de retención es una bola y un asiento. Existen válvulas equipadas con resorte para ayudar a mantener la bola en su posición. Existen válvulas de retención doble que seleccionan el circuito de más alta presión para abrir un paso.

Los componentes de una válvula reductora son un pistón, un resorte y un carrete. La fuerza del resorte determina la máxima presión a la cual la válvula se cerrará impidiendo el ingreso de aceite al sistema. Esta válvula es una válvula normalmente abierta. k. Válvula diferencial de presión: Esta válvula establece una diferencia constante de presión entre dos circuitos. Está compuesta por: un carrete y un resorte. Cuando la presión del circuito alcanza un valor regulado la presión desplaza el carrete y alimenta el circuito secundario y a partir de ese momento entre ambos circuitos se mantendrá una presión diferencial.

f. Válvula compensadora: Es un tipo de válvula de retención que permite que el aceite del estanque fluya directamente a las tuberías de un sistema si la presión de retorno se hace

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Módulo 3 Hidráulica 4.7 Cilindros Hidráulicos Tuerca fijación pistón: tuerca ubicada en el extremo El objetivo principal de los sistemas hidráulicos aplicados interior del vástago con la cual se fija el pistón al vástago. a los camiones, es impulsar elementos, principalmente cilindros hidráulicos directamente accionados por un Anillo de desgaste del pistón: anillo de material muy caudal que entrega una bomba o por el caudal que entregan especial montado en una ranura del pistón que lo guían acumuladores hidráulicos. dentro del cilindro para mantenerlo centrado y sin tocar a este. Para efectos de este curso, sólo se analizarán cilindros hidráulicos de doble efecto y cilindros telescópicos. Sello del pistón: sellos de diferentes tipos que van montados en ranuras del pistón que sellan ambos lados del Cilindros Hidráulicos de doble efecto y sus partes: cilindro. Sello y limpiador del vástago: sistema de sellado y limpiado de vástago que se instala en la tapa del cilindro para evitar fugas de aceite o ingreso de materias extrañas al interior del cilindro. Símbolo básico que representa efecto:

un cilindro de doble

4.7.2 Cilindros telescópicos Son cilindros de doble efecto que en la medida que ingresa el aceite se van desplazando etapas hasta completar su recorrido. Símbolo básico de un cilindro telescópico:

Vástago: está conectado al pistón para transmitir el movimiento de desplazamiento. De terminación altamente pulido con una superficie de cromado duro resistente a ralladuras y picaduras. Cilindro: tubo de acero altamente pulido en el interior y con una tapa soldada en un extremo. El extremo contrario es abierto. Oreja de cilindro: corresponde a la tapa de este y tiene el orificio para conectarse a un punto fijo o base. Oreja del vástago: corresponde al cabezal del vástago, que contiene el orificio para conectar al accionador. Tapa cilindro: es la que se ubica en el extremo abierto del cilindro y por su centro se desplaza el vástago. Esta tapa va apernada al cilindro. Conexiones hidráulicas: son las conexiones en ambos extremos del cilindro preparadas para instalar las líneas hidráulicas.

4.8 Procedimiento de Revisión Hidráulica El procedimiento de revisión hidráulica pretende ayudar al técnico a revisar, ajustar y diagnosticar problemas de los circuitos de elevación y dirección. El técnico deberá leer el procedimiento de revisión completo antes de realizar cualquier acción para familiarizarse con los procedimientos y con todas las advertencias y precauciones. El procedimiento de revisión comienza con la revisión del sistema básico antes de revisar los componentes individuales. Los chequeos corresponden a: - Verificación de fugas internas (estanqueidad) - Control de Presiones en el sistema - Tiempos del ciclo de trabajo - Temperatura de operación

Pistón: masa cilíndrica de acero que se une al vástago y se fija a este por medio de una tuerca. La presión hidráulica actuará sobre las superficies del pistón dependiendo de la dirección dada al fluido.

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Módulo 3 Hidráulica 5. Seguridad Aplicada Durante la operación de los sistemas hidráulicos, el aceite se calienta a temperaturas que al contacto con la piel producirán graves quemaduras. Antes de intervenir cualquier sistema hidráulico debe asegurarse que el aceite se ha enfriado lo suficiente. Las fugas de aceite bajo presión pueden tener suficiente fuerza para penetrar al cuerpo de las personas a través de la piel y podrían producirse serios daños incluso la muerte si no se recibe un tratamiento médico de inmediato. Mientras descarga las presiones de un sistema hidráulico, use protectores faciales y anteojos de seguridad. Durante la operación de los sistemas hidráulicos, el estanque de aceite acumulará presión. Antes de intervenir cualquier sistema hidráulico debe asegurarse que la presión en el estanque y en general, en los componentes del sistema ha sido correctamente liberada. Es estrictamente necesario dejar la presión de los acumuladores hidráulicos con cero presión antes de intervenir sistemas, aún cuando los acumuladores no correspondan necesariamente al sistema. Cada vez que se intervenga o se retire e instalen componentes en un sistema hidráulico, utilice contenedores para recibir derrames y/o fugas. Si durante el funcionamiento de un sistema hidráulico se observan pérdidas de aceite detenga el equipo para investigar y solucionar el problema. Nunca intente eliminar pérdidas con los equipos en funcionamiento, ya que podrán colapsar mangueras, tubos o componentes provocando serios daños si se es alcanzado por el líquido.

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3.Hidraulica Camion 830e-930e

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