Manual Hidraulica i,II

CONCEPTOS BÁSICOS

de

CURSO: Hidráulica I y II. TEMA: Generación de Flujo y Componentes de Control.

CURSO: HIDRÁULICA I - II

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DESCRIPCIÓN DEL CURSO CURSO: HIDRÁULICA I - II

DIRIGIDO A

Este curso ha sido diseñando para Tec. Mecánicos y Supervisores que trabajan con maquinaria pesada Caterpillar.

RESUMEN

La clase del salón será una presentación de los principales conceptos de hidráulica, utilizando para ello el uso de video proyector, manuales de hidráulica, videos interactivos de hidráulica y esquemas hidráulicos. Se realizaran ejercicios al final de cada clase y la evaluación se hará con la intervención de todos los alumnos al termino de la esta.

PROGRAMA 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

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 Lección 8.2: Calidad del Aceite Lección 8.3: Efectos de la Contaminación


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MÓDULO 9: ESQUEMAS HIDRÁULICOS Lección 9.1: Manejo del Esquema ISO Lección 9.2: Cortes Ortogonales

ENCUESTA

OBJETIVOS GENERALES

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.


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Módulo 1 SEGURIDAD EN HIDRÁULICA


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Módulo 1

MODULO 1: SEGURIDAD EN HIDRÁULICA 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.


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Modulo 1

MODULO 1: SEGURIDAD EN HIDRÁULICA 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. 2. 3. 4.

Pare la máquina y colóquele una etiqueta. Bloquee o baje los implementos y bloquee las ruedas o cadenas. Alivie la presión en el sistema hidráulico. 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.


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Módulo 1

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.


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Módulo 1

Módulo 2 PRINCIPIOS BÁSICOS SOBRE FLUIDOS


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Módulo 2

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.


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Módulo 2


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Módulo 2

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.


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Módulo 2

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 siste ma. 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.

C B

A 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 =... ........................………….. B =...........................................

C =.................................


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Módulo 2

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 Fluido Hidráulico Las funciones básicas de los fluidos hidráulicos son: • Transmisión de potencia. • Lubricación. • Sellado. • Enfriamiento.

GENHD006

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.


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Módulo 2

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).


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Módulo 2

Lección 1.1: Efecto orificio

1a

Cuando discutimos sobre hidráulica es común utilizar el término “presión de bomba “ Sin embargo, la bomba no produce pres ión. 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. 1b

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 manómetro antes del orificio muestra que una presión de 207 kPa ( 30 psi) EL ORIFICIO OFRECE UNA es necesaria para enviar un flujo de 1gpm a través del orificio. No hay otra RESTRICCIÓN restricción al flujo después del orificio. El manómetro „Aguas Abajo‟ o después del orificio muestra una presión de 0 psi.

CURSO: HIDRÁULICA I - II FLUJO DE ACEITE BLOQUEADO

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Módulo 2

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:

presión ejercida en un líquido confinado es transmitida sin pérdidas en todas las direcciones y actúa con igual presión en todas las áreas .” “La

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.

1c

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. 1d


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Módulo 2

RESTRICCIONES En un sistema con circuitos en paralelo, el aceite de la bomba sigue el camino EN PARALELO 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. 1e

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.


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Módulo 2

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


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Módulo 2

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.

P=F

A

Donde: P = Es la presión (en libras / pulgada2) F = Es la fuerza aplicada al vástago (en libras) A = Es el área del pistón donde actúa la presión (en pulgadas2)

Dicho de otra forma, la presión se puede definir como una fuerza determinada que actúa en un área determinada. GENHD011

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. GENHD012


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Módulo 2

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:

A

=Π ×r 2

Donde: A = Es el área (pulgada 2) Π = Es el factor PI (3.1416) r = Es el radio del pistón donde actúa la presión (en pulgadas) GENHD013

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: P = F

A

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. GENHD014


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Módulo 2

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 Libras por pulgada cuadrada (psi) Pulgada (in) Pulgada cuadrada (in²) Pulgada cúbica (in³) Galón (gal) Caballos de fuerza (HP)

Por 6.895

Para obtener una Unidad Métrica kilo Pascal (kPa)

25.400 6.450 16.387 3.785 0.746

milímetro (mm) centímetro cuadrado (cm²) centímetro cúbico (cm³) Litro (L) 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

kilo Pascal (kPa)

0.145

milímetro (mm) centímetro cuadrado (cm²) centímetro cúbico (cm³) Litro (L) kilo Watt (kW)

0.039 0.155 0.061 0.264 1.340

Para obtener una Unidad Inglesa Libras por pulgada cuadrada (psi) Pulgada (in) Pulgada cuadrada (in²) Pulgada cúbica (in³) Galón (gal) Caballos de fuerza (HP)


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Módulo 2

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.


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Módulo 2

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.

Caudal Re al Re n dim ientoVolum étrico ( η v) * 100 CaudalTeór = ico 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%.

9 Re n dim ientoVolum étrico ( ηv * 100 = 90 % 10 )= 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%.


ANEXO 1.3

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Módulo 2


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Módulo 2


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Módulo 2

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?

1j

4. ¿Cuál es el área del extremo de cabeza del pistón?


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Módulo 2

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


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Módulo 2

Módulo 3 CODIGOS DE COLORES


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Módulo 3

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.

CURSO: HIDRÁULICA I FSAA - DMSE0020-2004a

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MODULO 3: CODIGO DE COLORES NEGRO: Conexión Mecánica - Sello

GRIS OSCURO: Sección Transversal

PLOMO: Superficie

BLANCO: Atmósfera o Aire (Sin Presión)

PURPURA: Presión Neumática

AMARILLO: Componentes en movimiento o activados AMARILLO CAT: (Uso Restringido) Identificación de Componentes en un Grupo en Movimiento MARRON: Aceite de Lubricación VERDE: Aceite de Tanque (Baja Presión)

VERDE CON RAYAS BLANCAS: Aceite de Trasiego o Libre (Sin Presión)

CURSO: HIDRÁULICA I EJEMPLO 3.1

EJEMPLO 3.2

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MODULO 3

CURSO: HIDRÁULICA I

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MODULO 3

Módulo 4 GLOSARIO DE TERMINOS


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Módulo 4

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.


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Módulo 4

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 

Es el área en forma de anillo, por ejemplo el área del pistón menos el área del vástago.

anular.

Baffle. 

Dispositivo. Usualmente es un plato en el reservorio para separar la admisión de una bomba y las líneas de retorno.

Bleed 

Desvía una porción controlada de flujo de la bomba del reservorio.

off.

Bomba. 

Genera caudal de fluido en el sistema.

By-pass. 

Pasaje secundario para el flujo de un fluido.

Caballos 

Un HP es la potencia requerida para levantar 550 libras a 1 pie de altura en 1 minuto. Equivale a 0,746 kW.

Caída 

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.

de potencia (HP) de presión.

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 

Es un cilindro cuya fuerza del fluido puede ser aplicada en ambas direcciones.

Cilindro 

Cilindros en los cuales las dos áreas opuestas del pistón no son iguales.

de doble acción. diferencial.


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Módulo 4

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

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 Un tipo de acople hidráulico capaz de multiplicar el torque que ingresa.

presión.

torque.

Desplazamien

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

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 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.

to.

to positivo.

partículas

metálicas

o


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Módulo 4

Hidrostática. 

Estudio de los fluidos en reposo.

Intercambiador 

Dispositivo usado para producir transferencia de calor.

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 

Línea usada para regresar el fluido al reservorio.

Línea de 

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 

Escala de presiones en la cual a la presión del manómetro se le suma la presión atmosférica.

Presión 

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.

retorno.

succión.

absoluta. atmosférica.

Relación  flujo.

de

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.


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Módulo 4

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.

de control de flujo.

Es la que determina la máxima presión del sistema, desviando parte de aceite hacia el reservorio cuando la presión sobrepasa el valor ajustado.

Válvula

Válvula que controla la cantidad de flujo de un fluido.

Válvula

Válvula con diferentes canales para dirigir el fluido en la dirección deseada.

direccional.

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.


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Módulo 4

Módulo 5 COMPONENTES HIDRÁULICOS


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Módulo 5

MODULO 5: COMPONENTES HIDRÁULICOS 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.


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Módulo 5

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.

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Módulo 5

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.

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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.


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Módulo 5

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.


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Módulo 5

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.


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Módulo 5

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.

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Módulo 5

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 1. XT-3 (Cuatro espirales) 2. XT-5 (Cuatro / seis espirales) 3. XT-6 (Seis espirales) 4. 716 (de una malla de alambre) 5. 844 (succión hidráulica) 6. 556 (de una malla cubierta con tela) 7. 1130 (Motor / frenos de aire) 8. 1028 (Termoplástico) 9. 294 (de dos mallas de alambre) 5.2.3. Conexiones

Nivel de presiones 2500-4000 PSI 5000 PSI 6000 PSI 625-2750 PSI 100-300 PSI 500-3000 PSI 250-1500 PSI 1250-3000 PSI 2250-5800 PSI

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:


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Módulo 5

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. 


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Módulo 5

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.

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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.


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Módulo 5

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

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.

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.


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Módulo 5

5.2.4. Localización y solución de problemas problem as 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  Abrasión.  Daño externo.  Exceso de temperatura.  Exceso de presión.  Fatiga / envejecimiento.  Tendido incorrecto.  Tubería inadecuada para la aplicación. 5.2.4.3. Señales de falla

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.

CURSO: HIDRÁULICA I - II 

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Módulo 5

Reconstruir con manguera y acoplamientos reutilizables.

5.2.6. Selección de la manguera manguer a 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. 


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Módulo 5

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.

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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.


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Módulo 5

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.


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Módulo 5

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


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Módulo 5

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.

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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.

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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


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c) Cilindro Telescópico de Simple y Doble Efecto

d) Cilindro de Dos Vástagos

ANOTACIONES

Módulo 5


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5

Módulo 5 2

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3

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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).


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Módulo 5

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 de splazamiento del vástago.

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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.

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Módulo 5

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 ralladuras.  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 ralladuras del vástago.  Los implementos se bajan. 


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Módulo 5


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Módulo 5

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 2t53 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 2t54 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

2t55


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Módulo 5

Tipos de acumuladores Hay tres tipos básicos: 1. Acumulador contrapesado 2. Acumulador de resorte 3. Acumulador cargado con gas

2t56

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:


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Módulo 5

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.


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Módulo 5

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. 2t57

Enfriador de agua a aceite En este tipo de enfriador, el agua pasa por una serie de tubos que enfrían al aceite.

2t58

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


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Módulo 5

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


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Módulo 5

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.

2t46

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


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Módulo 5

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.

2t48

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.


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Módulo 5

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


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Módulo 5

Módulo 6 COMPONENTES GENERADORES DE FLUJO


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Módulo 6

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.


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Módulo 6

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.


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Módulo 6

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.




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Módulo 6

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.


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Módulo 6

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. GENHD018

6.2.2.1.1 Componentes Los componentes de una bomba de engranajes se identifican en la siguiente ilustración: 1. 2. 3. 4. 5.

Sellos Plancha de presión Engranaje loco Engranaje de impulsión Caja

6.2.2.1.2

GENHD019

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.


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Módulo 6

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.

GENHD020

6.2.2.2.1

Componentes

GENHD021

Los componentes de una bomba de paletas son los siguientes: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Caja del extremo Plancha flexible Rotor Anillo excéntrico Paletas Sello 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.


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Módulo 6

6.2.2.3 Bombas de Pistones 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. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 6.2.2.3.2

Eje impulsor. Tambor de cilindros. Placa de la lumbrera. Pistones. Retenes. Placa de retracción. Plato basculante.

GENHD022

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.

CURSO: HIDRÁULICA I - II 6.2.2.3.4

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Módulo 6

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 gire a 2000 RPM y tenga un flujo de 11.55 in3/rev o 190 cc/rev.

in

rev rpm × GPM = 231 GPM = 11 5 × 2000 231 3

GPM = 100

cc LPM = LPM =

rev ×

rpm

1000 190 × 2000

1000 LPM = 380

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.

CURSO: HIDRÁULICA HIDRÁULIC A I - II 6.5.1

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Módulo 6

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 i dentificadas 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.


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Módulo 6

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   

6.7.2   

  

¿Cómo fallan las bombas y los motores? Fugas. Desgaste. Componentes rotos o averiados.

¿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

CURSO: HIDRÁULICA I - II 6.8.1

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Módulo 6

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.

GENHD024

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).

CURSO: HIDRÁULICA I - II 6.11

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Módulo 6

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. 


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Módulo 6

GENHD025


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Módulo 6

Módulo 7 COMPONENTES DE CONTROL VÁLVULAS


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MODULO 7.1

MODULO 7: COMPONENTES DE CONTROL

INTRODUCCIÓN Los componentes de control que se tratarán en este módulo, comprenden las

configuraciones básicas de las diversas válvulas hidráulicas, las que se utilizan para regular las condiciones del flujo de aceite, tales como caudal, presión y dirección. Todos los sistemas hidráulicos utilizan válvulas para controlar los actuadores: cilindros y motores, además de regular otros requisitos de caudal de fluido y presión del sistema. Estas válvulas pueden ser componentes individuales, agrupados dentro de un solo bloque o colocados en gran número dentro de bancos de válvulas.

OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de: 1. Describir los tipos más comunes de válvulas de control de presión, de control de dirección y control de flujo. 2. Establecer las funciones de las válvulas anteriormente mencionadas. 3. Identificar los símbolos ISO de los tipos principales de válvulas


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MODULO 7

VÁLVULA DE COMPUERTA El tipo de válvula más simple es la válvula de compuerta común. El flujo se controla acercando o alejando el vástago de la válvula del asiento de la válvula. Esta válvula sencilla también puede afectar la presión del circuito. A medida que se cierra la abertura entre el asiento de la válvula y el vástago, se restringe el flujo, haciendo que caiga la presión del lado posterior a la válvula. Este fenómeno se llama “efecto del orificio restrictor”. 2a


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MODULO 7

LECCIÓN 7.1 VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN

INTRODUCCIÓN Las válvulas de control de presión son usadas para controlar la presión en el

circuito o en un sistema. La función de la válvula será la misma aunque el diseño podría cambiar. Algunas de las válvulas de control de presión que estudiaremos son válvulas de alivio, válvulas de secuencia, válvulas reductoras de presión, válvulas de presión diferencial y válvulas de descarga.

Válvulas de alivio Los sistemas hidráulicos están diseñados para operar en un rango de presión. Excediendo este rango podríamos dañar los componentes del sistema o podría provocar un daño personal. La válvula de alivio mantiene la presión dentro de un límite establecido al abrir y permitir que el exceso de aceite fluya, ya sea hacia otro circuito o de regreso al tanque.

Válvula de alivio simple, Presión de apertura (cracking pressure) La figura 2b muestra una válvula de alivio simple en la posición de “presión de apertura”.

La válvula de alivio simple (también llamada válvula de actuación directa) es mantenida cerrada por la fuerza del resorte. La tensión del resorte es regulada a la “presión de alivio”. Sin embargo la presión de regulación de alivio no es la

presión a la cual la válvula comienza a abrirse. Cuando se dan las condiciones para que exista una resistencia al flujo normal de aceite, el exceso de flujo de aceite causa el incremento de la presión de aceite. Dicho incremento de presión es sensado por la válvula de alivio. Cuando la fuerza del incremento de la presión de aceite supera la fuerza del resorte de la válvula de alivio, la válvula se mueve contra el resorte y comienza a abrirse. La presión requerida para iniciar la apertura de la válvula es llamada la presión de apertura (cracking pre ssure) La válvula abre justo lo suficiente para permitir que el exceso de aceite fluya a través de la válvula. Vea imagen 2b. 2b


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MODULO 7

Válvula de alivio simple, regulación de la presión de alivio (relief pressure setting) Un incremento en la resistencia al flujo de aceite, incrementa el volumen de aceite en exceso y por consiguiente incrementa la presión del circuito. El incremento de la presión del circuito supera la nueva tensión del resorte y abre más la válvula de alivio. El proceso es repetido hasta que el máximo volumen del aceite en exceso esté fluyendo a través de la válvula de alivio. Esta es la regulación de la presión de alivio (relief pressure setting), ver imagen 2c. La válvula de alivio simple es comúnmente usada donde el volumen aceite en exceso es bajo o donde hay una necesidad de una respuesta rápida. Esto hace ideal a la válvula de alivio simple para aliviar presiones picos o como una válvula de seguridad. 2c


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MODULO 7

Válvula de Alivio Pilotada Además de los elementos de una válvula simple, cuenta también con una válvula adicional o piloto, más pequeña, que regula la presión, lo cual permite que la válvula se abra y se cierre ante fluctuaciones menores en el sistema. Esto elimina el ruido y permite un control más preciso Ante mayores requerimientos de alivio primero la válvula más pequeña se abre, se produce una mayor diferencia de presión en el carrete más grande, lo que hace que la válvula mayor, con el resorte ligero, se abra y deje pasar el aceite.


POSICIÓN CERRADA

POSICIÓN ABIERTA

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MODULO 7

2d

2e


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MODULO 7

Símbolo ISO de válvula NORMALMENTE CERRADA

Símbolo ISO de válvula NORMALMENTE ABIERTA

La válvula representada por la figura 2f puede representar ya sea a una válvula de alivio simple o pilotada. Los Símbolos ISO son los mismos para todas las válvulas de alivio. La figura 2f representa la válvula en la posición cerrada. La presión del sistema es sensada en la parte superior de la válvula y trabaja para mover la válvula contra el resorte. Durante la operación normal, el flujo es bloqueado por la válvula cerrada.

El símbolo ISO de la válvula en la figura 2g muestra una válvula de alivio en posición abierta.

2f

Cuando la fuerza de la presión de aceite del sistema vence la fuerza del resorte, la flecha se mueve hacia arriba y desconecta la comunicación entre bomba y drenaje.

2g

Símbolo ISO de válvula de Alivio Variable

Válvula Normalmente Cerrada

La válvula de alivio variable es representada por una sección con una flecha a través del resorte. La flecha muestra que la tensión del resorte puede ser variada.

Válvula Normalmente Abierta 2h


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MODULO 7

Válvula de secuencia, Posición abierta Cuando la presión en la cámara del resorte de la válvula de descarga excede la regulación del resorte de la válvula piloto. La válvula piloto se abre. La válvula piloto abierta permite al aceite en la cámara del resorte de la válvula de descarga fluir hacia el tanque. Esto permite que la presión del aceite en dicha cámara disminuya. La fuerza de la presión de aceite mayor del sistema mueve la válvula de descarga contra la fuerza del resorte de la válvula de descarga y abre el pasaje al circuito 2. La válvula de secuencia permanece abierta hasta que la presión en el circuito 1 disminuya a menos de la presión de regulación del resorte.

2k


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MODULO 7

Válvula de Reducción de Presión Se utilizan cuando la demanda de presión de un circuito es menor que la presión de suministro. Básicamente consta de un pistón, un resorte y un carrete. La fuerza del resorte determina la máxima presión corriente debajo de la válvula. La válvula está normalmente abierta. A medida que el flujo pasa por el carrete, la presión aumenta corriente abajo. Al aumentar la presión en la cavidad del pistón, esta actúa contra el pistón y el carrete y comienza a cerrar la válvula hasta encontrar el equilibrio

2l

Símbolo ISO de la válvula Reductora de Presión


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MODULO 7

En el arranque de la bomba En el arranque de la bomba, La fuerza del resorte de la válvula mantiene el carrete y el pistón a la derecha. El suministro de aceite fluye alrededor del carrete de la válvula para el circuito controlado (aguas debajo de la válvula) El suministro de aceite también fluye a través del pasaje de aceite a la cámara del pistón a la derecha de la cámara del pistón. Cualquier cambio en la presión del circuito de aceite controlado es sensado por la cámara del pistón. En el arranque de la bomba, la presión de alimentación y la presión controlada de aceite son las mismas. Ver imagen 2m 2m

Condición normal de operación Cuando la presión se incrementa en el circuito, el incremento es sensado en la cámara del pistón. La presión creciente mueve el pistón a la izquierda contra el carrete de la válvula y la fuerza del resorte. Cuando el carrete de la válvula se mueve a la izquierda, El carrete de la válvula restringe el aceite de suministro a través de la válvula y reduce la presión del circuito de aceite controlado. El movimiento del carrete de la válvula crea un orificio variable entre el suministro y el circuito controlado. El orificio variable permite incrementar o disminuir el flujo de aceite como sea necesario para controlar la presión en el circuito controlado. El aceite en la cámara del resorte debe ser drenado. Ver la figura 2n 2n


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MODULO 7

Válvulas de Diferencia de Presión. Permite establecer una secuencia de suministro de a ceite a dos circuitos, o mantener una diferencia de presión constante entre dos circuitos. Está compuesta por un carrete y un resorte. Inicialmente el carrete bloquea el flujo desde el circuito primario hacia el secundario. Una vez que se satisfacen los requisitos de flujo hacia el circuito primario, la presión aumenta, desplazando el carrete contra el resorte y permitiendo el flujo hacia el circuito secundario y la cámara del resorte. A medida que aumenta la presión secundaria, la válvula retrocede. La válvula constantemente ajustará su posición de forma que la presión en el circuito secundario iguale la presión en el primario menos la fuerza del resorte. Ver imágenes 2p, 2q, 2r. 2p

Símbolo ISO de la Válvula de Diferencia de Presión


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MODULO 7

FUNCIONAMIENTO DE LA VALVULA DE DIFERENCIA DE PRESION

2q

-

AL INICIO DEL FUNCIONAMIENTO

2r

-

EN FUNCIONAMIENTO NORMAL


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MODULO 7

HOJA DE TRABAJO EN CLASE N° 2.1 VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN Llene en los espacios en blanco o círculos la mejor respuesta: 1. Explique el porqué de las válvulas de alivio

2. Liste dos tipos básicos de válvulas de alivio

En las preguntas de la 3 a la 5 responda si es verdadero o falso 3. Los símbolos ISO nos dicen si es una válvula de alivio simple o pilotada a) Verdadero b) Falso 4. La pequeña sección de la válvula de alivio piloto tiene como objetivo principal descargar el flujo del sistema al tanque. a) Verdadero b) Falso 5. El resorte del cuerpo de descarga de la válvula de alivio pilotada es más rígido que el de una válvula de alivio simple. a) Verdadero b) Falso

VÁLVULAS REDUCTORAS DE PRESIÓN 6.

¿Cuándo elegiría usar una válvula reductora de presión en un circuito?


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MODULO 7

7. Compare una válvula de alivio con una válvula reductora de presión.

8. ¿Por qué línea externa de drenaje es necesaria para una apropiada operación de una válvula reductora de presión?

VÁLVULAS DE PRESIÓN DIFERENCIAL 9. ¿Cuándo elegiría usar una válvula de presión diferencial en un circuito?

10. ¿ Por qué podríamos decir que el símbolo de una válvula de presión diferencial es una combinación o no de los símbolos de una válvula de alivio de presión y una válvula reductora de presión?

11. Compare una válvula de presión diferencial con una válvula reductora de presión.


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MODULO 7.2

LECCIÓN 2.2 VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL O SELECTORAS

INTRODUCCIÓN Las válvulas de control direccional o selectoras son usadas para dirigir el aceite

a circuitos separados de un sistema hidráulico (hacia un actuador por ejemplo). La máxima capacidad de de flujo y la caída de presión presión a través de una válvula válvula son las primeras consideraciones. Las válvulas de control direccional pueden interactuar con controles manuales, hidráulicos, neumáticos y electrónicos. Esos factores son mayormente determinados por el diseño inicial del sistema.

Válvulas Selectoras Controlan el funcionamiento de los actuadores y demás componentes de un sistema hidráulico, permitiendo que la válvula determine la dirección y cantidad de flujo de aceite. La mayor parte de las válvulas selectoras tienen un carrete que se desliza hacia adelante y hacia atrás en la perforación de la válvula. El carrete tiene amplios diámetros, llamados resaltos, que pueden bloquear o abrir entradas y salidas. Algunos carretes tienen ranuras de lubricación alrededor de los resaltos gruesos en uno de los extremos del carrete cuya finalidad es atrapar el aceite. Esto hace que el carrete flote en una capa delgada de aceite, manteniéndolo centrado y más fácil de mover. Por lo general, el carrete está centrado en la válvula mediante resortes y puede ser movido manualmente o eléctricamente mediante solenoides. Los carretes de gran tamaño difíciles de operar manualmente o situados en ubicaciones distantes, pueden ser accionados hidráulicamente. Las válvulas selectoras que controlan la operación de otras válvulas son llamadas válvulas piloto. Las válvulas selectoras generalmente tienen tres o más posiciones. Cada posición cambia el sentido del flujo hacia el actuador. Una válvula de centro abierto permite el paso del aceite de suministro de retorno al tanque a través de su posición neutral. Una válvula de centro cerrado bloquea el flujo proveniente de la bomba.

2t1

CURSO: HIDRÁULICA II

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MODULO 7.2

Carrete de la válvula El carrete de la válvula consiste en canales y resaltos. Los resaltos del carrete bloquean el flujo del aceite a través del cuerpo de la válvula. Los canales del carrete permiten el flujo flujo del aceite alrededor del carrete carrete y a través del cuerpo de la válvula. La posición del carrete cuando no está activa se llama posición “normal”o neutral.

2t2

2t3

ANOTACIONES


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MODULO 7.2

Válvula de control direccional de centro abierto (Posición fija - HOLD)

2t4

Válvula de control direccional de centro abierto (Posición de levante - RAISE)

2t5

2t6


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MODULO 7.2

REPRESENTACIÓN ISO 2t6 El símbolo básico ISO en la imagen 2t6 consiste de uno o más cuadros básicos. El número de cuadros usados representa el número de posiciones que la válvula puede adoptar.

2t7

Puertos o Vías

2t8

Ruta del flujo

2t9

En la imagen 2t9 se muestran tres símbolos ISO de válvulas de tres posiciones. Centro Cerrado: Centro en Tandem: Centro abierto:


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MODULO 7.2

Válvula controlada manualmente de tres posiciones, seis vías y centro abierto 2t10

Válvula controlada por línea piloto de tres posiciones, seis vías y centro cerrado 2t11

Actuadores de válvulas de control direccional

2t12


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Válvula de Control Direccional

MODULO 7.2


VÁLVULAS ROTATORIAS

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MODULO 7.2

Las válvulas rotatorias (ver imagen 2t13) consisten de un vástago redondo con pasajes o canales. Los canales en el vástago se conectan con los pu ertos en el cuerpo de la válvula. En vez de cambiar de posición de derecha a izquierda, las válvulas rotan. En el diagrama de la izquierda, la válvula conecta la bomba al extremo de vástago del cilindro y el aceite del extremo de cabeza se conecta con tanque. Cuando la válvula rota 90º, la bomba es conectada al extremo de cabeza y el aceite en el extremo de vástago se conecta con el tanque.

La válvula muestra cuatro vías. Sin embargo este tipo de válvula es también usado con dos o tres vías. Se utiliza para aplicaciones de bajas presiones.

2t13


VÁLVULA CHECK

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El diseño más común consiste en un pistón o una bola y un resorte. La válvula de retención se utiliza a menudo en combinación con otras válvulas. La presión ejercida del lado anterior a la válvula es suficiente para vencer la fuerza del resorte, empujando el pistón del asiento y permitiendo que pase flujo por la válvula. El fluido en sentido opuesto permite que la presión trabaje con el resorte, cerrando la válvula y bloqueando el flujo. Es posible que las válvulas de retención sean componentes independientes o pueden formar parte de una caja común con otras válvulas.

Flujo directo

VÁLVULA CHECK PILOTADA

2t15

La válvula check pilotada difiere de la válvula check simple en que la pilotada permite el flujo en sentido inverso

MODULO 7.2

Flujo bloqueado

2t16

2t14


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MODULO 7.2

Flujo inverso

2t17

En la imagen 2t18 Las figuras A y B representan válvulas check simple. La figura C representa la válvula shuttle (resolver) La figura D representa una válvula check pilotada

2t18

Señal piloto abre la válvula check

Señal piloto cierra la válvula check

Válvula Resolver, Lanzadera o Enlace

CURSO: HIDRÁULICA II VÁLVULAS MAKE UP

El símbolo ISO es el mismo que el de una válvula check, pues su función es igual

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MODULO 7.2

a) Válvula Compensadora (Make - up) Una válvula compensadora es un tipo de válvula de retención que permite que el aceite de retorno fluya directamente hacia las tuberías del actuador cada vez que la presión de retorno sea mayor que la presión de entrada al actuador. Esto evita que los cilindros de las hojas o los cucharones se drenen con mayor rapidez de la que puede desarrollar la bomba para llenarlos. La válvula compensadora está compuesta por una válvula de retención y un resorte ligero. Cuando la presión de aceite disminuye aproximadamente 2 PSI por debajo de la presión de la tubería de retorno, la válvula se abre, dejando pasar el aceite hacia las tuberías.

2t19


Válvulas de control activadas por solenoide

MODULO 7.2

En un solenoide, el campo electromagnético mueve una armadura, la cual mueve un pin de presión, éste a su vez, mueve el carrete. Los dos tipos más populares de actuadores son el solenoide seco (air gap solenoid), imagen 2t20 y el solenoide húmedo (wet solenoid), imagen 2t21.

2t20

Comentarios

Válvula de control direccional de cuatro vías dos posiciones compensado por resorte y controlado por solenoide

2t22

Válvula de control direccional de cuatro vías tres posiciones pilotado y controlado por solenoide

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2t23

2t21


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MODULO 7.2

FALLAS DE SOLENOIDES Muchas fallas de los solenoides ocurren cuando las válvulas están trabadas. El carrete de la válvula solenoide trabado evita que la armadura cierre apropiadamente. La causa más común de la traba del carrete de las válvulas es la contaminación. Contaminantes tales como sedimentos, partículas de metal y otras partículas podrían alojarse entre el carrete y el agujero causando que el carrete se trabe. También el aceite oxidado o sobrecalentado pueden ocasionar taponamientos de la luz entre el carrete y las paredes del agujero causando que el carrete se pegue a la válvula por aparición de barnices. La mayoría de estos contaminantes pueden prevenirse con la instalación de un filtro. El barniz depositado puede ser removido con algún disolvente tal como thiner. El filtro y el aceite adecuados deben ser cambiados en los intervalos correctos para evitar la mayoría de estos problemas. Cuando la válvula está trabada y el solenoide energizado, el solenoide recibe un alto flujo constante de corriente que genera excesivo calentamiento. El solenoide no está diseñado para disipar el excesivo calentamiento y el bobinado se puede quemar. Problemas de sobrecalentamiento frecuentemente ocurren durante periodos de alta temperatura ambiental o bajos voltajes del sistema. Problemas de fallas de solenoides debido a altas temperaturas ambientales podrían ser controladas incrementando el flujo de aire a través del solenoide. La temperatura del aceite hidráulico debe ser disminuido para permitir mayor transferencia de calor desde el solenoide al sistema hidráulico Algunas veces, un diseño distinto de válvula podría ser requerido cuando se opera durante condiciones de clima muy caliente. Algunos arreglos deben ser hechos para permitir que el sistema opere a una menor temperatura. Cuando el voltaje de la bobina es muy bajo, el campo electromagnético no es lo suficientemente fuerte para atraer la armadura. Tal como ocurre en el carrete pegado, la corriente continúa fluyendo a través de la bobina generando calor excesivo. Otros factores que también pueden afectar la adecuada operación y acortar el periodo de vida del solenoide son: el ciclo repetitivo del solenoide, corto circuitos u operación con corriente no adecuada (frecuencia o voltaje incorrectos).


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MODULO 7.2

HOJA DE TRABAJO EN CLASE N° 2.2VÁLVULAS DE CONTROL DE DIRECCIÓN 1. Identifique a cuáles de las válvulas anteriormente estudiadas corresponden las siguientes representaciones ISO:

2t24

2t25

2. Explique las diferencias entre una válvula check pilotada de una no pilotada.

3. Liste dos consideraciones para elegir una válvula de control direccional

Llene los espacios en blanco: 4. Los ____________ bloquean el flujo a través del cuerpo de la válvula. 5. Los ____________ permiten el flujo de aceite a través del cuerpo de la válvula. 6. En los símbolos básicos ISO, el número de cuadros representan el número de ______________ que la válvula puede adoptar. 7. Si el suministro de aceite a través de la válvula está bloqueado en la posición normal, la válvula es de centro_____________ 8. ¿Cuál es el propósito de tener un botón de anulación “override” en un solenoide actuador?


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MODULO 7.2

9. Escriba el nombre correcto de cada símbolo abajo:

2t26

A B

F G

C

H

D E

I J 10. Dibuje el símbolo ISO de una válvula de control direccional de tres posiciones, cuatro vías, de centro abierto, centrado por resorte y operado por palanca.

11. Nombre tres condiciones por las que podría sobrecalentar una válvula solenoide.

12. Describa la operación de una válvula check.

13. ¿Qué sucedería si la válvula check es instalada al revés?

14. ¿Qué es la presión ratio y la presión piloto?


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MODULO 7.3

LECCIÓN 2.3 VÁLVULAS DE CONTROL DE FLUJO

INTRODUCCIÓN El Control de Flujo consiste en controlar el volumen del flujo de aceite dentro

o fuera de un circuito. El control del flujo en un sistema hidráulico puede ser logrado de varias maneras. La forma más común es la instalación de un orifico. Cuando un orificio es instalado, el orificio presenta una alta restricción mayor a la restricción normal al flujo de la bomba. La mayor resistencia incrementa la presión del aceite. El incremento en la presión de aceite causa que algo del aceite tome otro camino. El camino podría ser a través de otro circuito o podría ir por una válvula de alivio. También serán discutidas las válvulas no compensadas y compensadas de control de flujo.

Orificio Un orificio es una pequeña apertura en el camino del flujo del aceite. El flujo a través del orifico es afectado por muchos factores. Tres son los más comunes de ellos. 1. La temperatura del aceite 2. El tamaño del orifico 3. La diferencia de presiones a través del orificio TEMPERATURA


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MODULO 7.3

TAMAÑO DEL ORIFICIO

Válvula Check con un orificio fijo

2t27

Orificio Variable

La imagen 2t28 muestra un orificio variable en la forma de una válvula de aguja, el tamaño del orificio es cambiado por el posicionamiento de la punta de la válvula en relación con el asiento de la válvula. 2t28

FLUJO VS. CAÍDA DE PRESIÓN

La válvula de aguja es una de los más frecuentemente usados orificios variables.

Los esquemas de las imágenes 2t29 y 2t30 consisten en una bomba de desplazamiento positivo, una válvula de alivio y un orificio variable. La válvula de alivio es regulada a 3445 kPa (500 psi) y limita la presión máxima en el sistema. El orificio puede ser ajustado a cualquier flujo entre 0 y 5 gpm.

2t29

En la imagen 2t29, el orificio variable permite un flujo de 4gpm a través del orificio a una presión de 3445 kpa (500psi) Cuando la presión excede los 3445 kPa (500 psi), la válvula de alivio abre y el excesivo flujo de aceite (1gpm) fluye a través de la válvula de alivio.


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MODULO 7.3

2t30

Presión Diferencial

El flujo a través de un orificio es afectado por la presión diferencial a través del orificio. A mayor presión diferencial, mayor flujo a través del orificio.

En la imagen 2t30, el orificio variable permite un flujo de 1 gpm a través del orificio a una presión 3445 kPa (50 psi) Cualquier incremento en el flujo a través del orificio requiere una presión mayor que 3445 kPa (500 psi) Cuando la presión excede dicha presión, la válvula de alivio abre y el flujo en exceso fluye a través de la válvula de alivio

2t31

En la figura 2t31, la presión diferencial es ilustrada usando dos tubos de pasta de dientes. Cuando el tubo de pasta de dientes es suavemente apretado como en A, la diferencia de presiones entre el interior del tubo y el exterior es pequeña. Entonces sólo saldría poca pasta. Pero si es apretada con mayor fuerza, la diferencia de presiones sería mayor y la cantidad de pasta aumentaría

Orificio Fijo Orificio Variable

Con descarga fija, las variaciones en la presión de entrada no afectan el flujo

Con descarga variable


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MODULO 7.3

Válvula de Control de flujo No compensada 2t32

La Imagen 2t32 consiste de una bomba de desplazamiento positivo, una válvula de alivio, un cilindro, una válvula de control de flujo no compensado, dos manómetros y una válvula de tres posiciones, cuatro vías, centro en tandem operada por palanca. La válvula de control de flujo no compensada consiste de un orificio variable y una válvula check. Cuando el flujo de aceite ingresa al extremo de cabeza, la válvula Check se asienta. El orificio variable controla el flujo de aceite dentro del extremo de cabeza. Cuando el aceite fluye fuera del extremo de cabeza, la válvula check se abre, el aceite sigue el camino de menor resistencia y fluye irrestrictamente a través de la válvula Check. En un circuito de control de flujo no compensado, cualquier cambio de la presión diferencial a través del orificio, producirá un cambio correspondiente de flujo a través del orificio. La válvula de alivio está regulada a 3445 kPa (500 psi). El orificio es ajustado a un flujo de 5 gpm en 3445 kPa (500 psi) sin carga en el cilindro. La presión diferencial a través del orificio es 3445 kPa (500 psi) El flujo total de la bomba fluye a través del orificio hacia el cilindro.


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MODULO 7.3

La carga se incrementa 2t33

La carga disminuye

2t34


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MODULO 7.3

Circuitos de control de flujo compensado

2t35

En un circuito de control de flujo compensado, la presión diferencial a través del orificio no es afectada por un cambio en la carga. La presión diferencial a través del orificio producirá un flujo constante a través del orificio.

Válvula de control de flujo de presión compensada tipo Bypass

En la imagen 2t35 se muestra una ilustración de una válvula de control de flujo de presión compensada del tipo Bypass, esta válvula ajusta automáticamente el flujo a los cambios de la carga.

Cambio de flujo La cantidad de flujo a través de la válvula depende del tamaño del orificio. Cualquier cambio en el flujo a través del orificio crea un cambio de presión aguas arriba del orificio. El mismo cambio de presión actúa contra la válvula de descarga y el resorte. Cuando el flujo de la bomba está dentro del rango de flujo de diseño del orificio, la fuerza de la presión del aceite aguas arriba actuando en la válvula de descarga es menos que la fuerza combinada de la presión de aceite y el resorte, aguas abajo, la válvula de descarga permanece cerrada y todo el aceite de la bomba fluye a través del orificio. Cuando el flujo de la bomba es mayor que el flujo de diseño del orificio, la fuerza de la presión del aceite aguas arriba actuante sobre la válvula de descarga es mayor que la fuerza combinada de la presión del aceite y el resorte, aguas abajo. La válvula de descarga abre y el exceso de aceite fluye a través de la válvula de descarga al tanque.


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MODULO 7.3

Sin Presión de carga

2t36

La presión de carga se incrementa

2t37


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MODULO 7.3

Válvula con combinación de orificio y cuerpo de descarga El tipo más común de válvulas de control de flujo es la mostrada en la imagen 2t38. Esta válvula combina la acción del orificio y la válvula de descarga en una parte móvil. La operación de compensación de presión es la misma que la válvula de control de flujo de presión compensada tipo Bypass. El gráfico en la izquierda muestra un flujo a través de la válvula que está dentro del rango de flujo o menos que el rango del flujo de diseño de la válvula. En la gráfica de la derecha se muestra que el flujo está comenzando a exceder el rango de flujo de la válvula, la presión diferencial se incrementa lo suficiente para empezar a comprimir el resorte y empezar a descargar el aceite en exceso tal como es mostrado. Si el flujo a través de la válvula se incrementa, la acción del orificio causará que el resorte se comprima todavía más y más flujo será descargado. El flujo controlado permanecerá constante mientras el flujo a la válvula se incrementa o disminuye.

2t38


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MODULO 7.3

Válvula de control de flujo por presión compensada del tipo restrictora La imagen 2t39 muestra una ilustración de una válvula de control de flujo de presión compensada del tipo restrictora. El flujo de aceite controlado es regulado por la regulación de la válvula de aguja. El carrete compensador y el resorte Bias trabajan como una válvula reductora de presión. La presión de suministro de aceite es reducida a la presión que envía el flujo de aceite correcto que pasa por la válvula de aguja. Cuando el sistema está inactivo, el resorte mueve el carrete compensador a la izquierda En el arranque, el carrete de la compensadora está abierto para permitir el paso del flujo total y la presión. Cuando el flujo de aceite crece más que la regulación de la válvula aguja, la válvula aguja restringe el flujo y causa que la presión del aceite se incremente como se muestra en el manómetro 2. El incremento de la presión 2 también es sensado a la izquierda del carrete compensador. Cuando la fuerza de la presión a la izquierda del carrete compensador vence la fuerza del resorte, el carrete compensador se mueve a la derecha. Aunque la presión del suministro puede continuar incrementándose como es mostrado en el manómetro 1, el orificio 1 reduce la presión en la válvula de aguja a la fuerza del resorte. La presión de flujo de aceite controlado es 0 kPa, la presión diferencial a través de la válvula de aguja es 1378 kPa (200 psi), la cual iguala a la fuerza del resorte. La válvula de aguja es ajustada para permitir 2gpm a través del orificio 2 cuando la presión diferencial a través de la válvula de aguja es 1378 kPa (200 psi)

2t39


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MODULO 7.3

Presión Controlada de aceite

2t40


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MODULO 7.3

Válvula de caída rápida La válvula de caída rápida es una válvula compensadora más compleja, que se utiliza en algunos tractores de cadenas medianos y grandes. Está compuesta por una válvula de retención de dos piezas y un resorte, además de un orificio restrictor. La válvula está situada entre el cilindro y la válvula de control del implemento y está normalmente cerrada. Cuando se baja la hoja topadora sin resistencia, su peso hace que caiga más rápido de lo que la bomba puede llenar el extremo de cabeza del cilindro. Esto da lugar a presión de suministro menor. El orificio restrictor restringe el aceite de retorno procedente del extremo de varilla del cilindro, lo cual hace que la presión aumente. Esta presión actúa sobre el extremo de la válvula de retención desplazándola hacia la derecha. El aceite del extremo de varilla ahora puede entrar en el conducto de suministro del extremo de cabeza para unirse al aceite procedente de la bomba, evitando la cavitación en el cilindro.

2t41

Representación esquemática “Modo Quick Drop”

2t42


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MODULO 7.3

2t43

Representación esquemática “Modo levante de hoja”

SCHEMATIC OF BOWL CIRCUIT IN RAISE POSITION 1. Line to rod ends of bowl cylinders. 2. Line to filters and hydraulic tank. 3. Control valve. 4. Vent line for quick drop valves. 5. Oil line to hydraulic tank. 6. Valve spool for ejector cylinder. 7. Valve spool for apron cylinder. 8. Quick drop and check valve (two). 9. Quick drop valve. 10. Valve spool for bowl cylinders. 11. Vent valve. 12. Bowl cylinder (two). 13. Line to head ends of bowl cylinders. 14. Relief valve (in control valve). 15. Line from small section of hydraulic pump to the steering system. 16. Pump, with two sections. 17. Filter in hydraulic tank. 18. Vent line from carry check valves. 19. Hydraulic tank. A. QUICK DROP position. B. LOWER position. C. HOLD position. D. RAISE position


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MODULO 7.3

SÍMBOLOS ISO

2t44

La figura 2t44, muestra los símbolos ISO para los componentes de control de flujo básicos. Los símbolos ISO de control de flujo de presión no compensada son de orificio fijo y orificio variable. Los elementos de control de flujo de presión compensada son las válvulas de control de flujo de presión compensada y las válvulas de control de flujo de presión compensada con Bypass.

Los símbolos ISO no dan ninguna información de la estructura física del componente.


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MODULO 7.3

HOJA DE TRABAJO EN CLASE N° 2.3 VÁLVULAS DE CONTROL DE FLUJO Llene en los espacios en blanco la mejor respuesta 1. El orificio presenta una restricción mayor del normal al flujo de la bomba. a) Verdadero b) Falso El tamaño del orificio tiene poco efecto en la cantidad de flujo a través del orificio.

2.

a) Verdadero b) Falso El aceite fluye en línea recta a través de la válvula de aguja

3.

a) Verdadero b) Falso 4.

Una disminución de la presión diferencial a través del orificio, causará una disminución en el flujo a través del orificio. a) Verdadero b) Falso

5.

La temperatura no tiene efecto en el flujo a través del orificio

a) Verdadero b) Falso Llene los espacios en blanco con los siguientes términos: • • •

Válvula de aguja Válvula de control de flujo de presión compensada de tipo By-pass Válvula de control de flujo de presión compensada de tipo restrictora

6.

La válvula consiste de un vástago roscado el cual puede ser ajustado_________________

7.

El flujo de aceite que excede el flujo de regulación del orificio incrementa la presión y abre la válvula de descarga-__________

8.

El flujo de aceite que excede el flujo de regulación del orificio incrementa la presión y abre la válvula de descarga

9.

Orificio y válvula de descarga en una sola parte móvil

Módulo 8 PROBLEMAS EN SISTEMAS ÁULICOS

H

HIDRÁULICOS


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MODULO 8

MODULO 4: PROBLEMAS EN SISTEMAS HIDRÁULICOS Los sistemas hidráulicos juegan un papel integral en la operación eficiente de un equipo, el sistema hidráulico Caterpillar es una red independiente cuidadosamente balanceada, los componentes hidráulicos están diseñados para trabajar unidos y entregar el máximo de eficiencia. Cada día, sin embargo hay muchos factores que trabajan para erosionar esa eficiencia. En este Módulo los participantes conocerán los principales problemas que afectan la eficiencia de un sistema hidráulico.

OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de: 1.

Describir los factores que afectan la vida de un sistema hidráulico

2.

Reconocer o detectar dichos problemas

3.

Saber como responder ante la presencia de estos factores.


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MODULO 8

Lección 4.1.1: Cavitación La Cavitación es un fenómeno físico que ocurre en dos etapas, consiste en la formación de burbujas de vapor del mismo fluido causadas por bajas presiones y su colapso eventual según se mueven fuera de la zona de presión baja y penetren a regiones de presiones más altas La región de presión que causa que la burbuja de vapor se colapse podría estar ubicada inmediatamente después de la formación de la burbuja de vapor o a alguna distancia aguas abajo dependiendo de las condiciones de presión. Se mezclan con el flujo de aceite pequeñas burbujas de vapor de aceite que desplazan una parte del aceite líquido causando mala lubricación y calentamiento El aplastamiento repentino o implosión de las burbujas por la presión del fluido causa un golpeteo al llenar el aceite estos espacios, esto produce una vibración bastante fuerte en todo el componente, además las fuerzas que se producen en esa implosión causan desgaste como erosión y picaduras en la parte interna del componente, una bomba sonaría como si estuviera moviendo bolitas

Síntomas de la cavitación Los síntomas de la cavitación son:  Traqueteo peculiar.  Operación defectuosa del implemento.  Acumulación de calor en la bomba (pintura quemada) Causas de la cavitación Tubería de entrada restringida (ejm. 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 


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MODULO 8

Lección 4.1.2: Aireación La aireación es la mezcla del aire con el aceite, consiste en el proceso de atrapar el aire ya sea por una agitación excesiva en los reservorios o por filtraciones de aire al sistema ocasionado por las fugas de aceite, en una bomba se producirían chirridos. Las burbujas de aire también desplazan el aceite causando mala lubricación e inestabilidad, al entrar el aire en las líneas, los cilindros y carretes de válvulas; la compresibilidad de éstas, causa una operación esponjosa o errática y causan la pérdida de la sensación de control, al ser comprimidas por el aceite dentro de la bomba o en el motor causan similares desgastes que la cavitación.

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 Causas de la Aireación: -

-

-

-


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MODULO 8

Descartando Cavitación de Aireación: Como la aireación y cavitación causan daños similares, es necesario hacer pruebas adicionales. Donde las características de los daños señalen estos problemas busque primero lo obvio tal como: - Un tubo de succión doblado, una manguera de succión aplastada o aceite espeso causa cavitación - Un tubo de succión agrietado, una manguera de succión floja o bajo nivel de aceite puede causar aireación Si ninguno de estos es evidente, se puede hacer la “prueba de la botella”

1. El aceite en el tanque hidráulico debe estar a su nivel normal de operación. Haga funcionar el motor a velocidad alta en vacío durante 5 minutos con todas las válvulas de control en la posición “FIJA”. Asegúrese que el aceite

está a la temperatura de 66°C (150°F) o cerca de esta. 2. Introduzca una botella de vidrio transparente de tamaño reducido y limpia en el aceite a través del tubo de llenado del tanque, y remueva una muestra de aceite. 3. Ponga la botella contra una luz fuerte y vea a través del aceite en busca de espuma o burbujas, que señalen aireación 4. Si el aceite esta aireado, las causas pueden ser filtración de aire en línea de succión o descarga de aceite en el tanque encima del nivel. Haga las correcciones necesarias y repita la prueba. Si no hay burbujas de aire en la muestra de la botella compruebe el circuito de los implementos, por ejemplo levantamiento del cucharón: 1. Realice ciclos en el circuito de levantamiento durante 5 minutos subiendo el cucharón a velocidad alta en vacío y dejando que baje libremente al suelo con el motor a velocidad baja en vacío 2. Introduzca una botella de vidrio transparente pequeña y limpia a través del tubo de llenado del tanque y remueva una muestra de aceite 3. Ponga la botella contra una luz fuerte y vea a través del aceite buscando espuma o burbujas de aceite que señalen aireación. 4. Si el aceite esta aireado, la causa es aire que entró por los sellos de las varillas de los cilindros del implemento que probó. Haga las correcciones necesarias de modo que se pueda repetir la prueba y obtener una muestra sin burbujas.


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MODULO 8

Lección 4.2: Calidad del Aceite El aceite que se usa en el sistema debe tener los aditivos correctos y una película lo suficientemente resistente para mantener una película de lubricante entre los componentes en funcionamiento. Use siempre un aceite de buena calidad, del tipo y grado correctos que contengan aditivos para controlar la oxidación, la espuma, la herrumbre y el desgaste.

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 


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MODULO 8

Temperatura Elevada del Aceite. Una temperatura excesiva en el sistema hidráulico es una causa importante de falla de sellos. Las temperaturas del aceite en el tanque no deben exceder de 93-99° C (200 210°F) o habrá daños Si hay evidencias de temperatura elevada inspeccione el enfriador de aceite para asegurarse que esté limpio y que funciona correctamente; Compruebe el sistema para ver si hay derivación de aceite a presiones elevadas (que causan un rápido incremento de la temperatura). Causas de una derivación: 1. Una bomba desgastada permite que el aceite se derive internamente del lado de alta presión al lado de baja presión 2. Una válvula de máxima presión o una válvula de control desgastada o pegada 3. Una válvula de presión máxima con ajuste demasiado bajo, permitiendo que se abra con demasiada frecuencia 4. Funcionamiento frecuente de la válvula de presión máxima causada por una presión excesiva en el sistema 5. Partes flojas, faltantes o dañadas, tales como sellos o empaquetaduras, en el tanque.

Sellos de aceite: Los sellos más críticos son los que están en las varillas de los cilindros, si el labio del sello limpiador no esta dañado visiblemente, no hay filtraciones de aceite y la varilla no tiene daños visibles, se puede considerar estas partes en buen estado Los daños al sello son causados frecuentemente por el aceite caliente, el sello puede hacerse duro y quebradizo, causando grietas; o blando y flexible, permitiendo la extrusión o desgaste.

Sobrecarga del sistema hidráulico: Esto sucede de dos maneras: 1. Sobrecargando la máquina, toda máquina esta diseñada para dar un rendimiento óptimo bajo condiciones especificas de peso, carga y operación. Utilizar elementos no recomendados o incorrectos como cucharones exageradamente grandes causan sobrecargas a la máquina y al sistema hidráulico 2. Usando técnicas incorrectas de operación, trabajando contra cargas extremas y hacer que los cilindros lleguen al fondo causa presiones excesivas, el operador debe lograr una producción optima sin exceder los límites de presión Lubricación de la Bomba. Al instalar una bomba nueva, llénela con aceite y haga girar el eje para distribuir el aceite, esto evita daños durante el cebado de la bomba al arrancar el motor, luego de vaciar el sistema debe también llenarse los cilindros hidráulicos, las líneas y acumuladores. Esto exige 2 a 3 veces el volumen del tanque que sólo contiene aceite para los cambios de volumen al extender los cilindros Lubricación del Eje de la bomba. La lubricación de esas estrías esta separada del sistema hidráulico, estas reciben lubricación de otro compartimiento a través del mando, si se desgastan las estrías inspeccione todos los pasajes de aceite incluyendo las aberturas en los sellos, las empaquetaduras y los cojinetes.


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MODULO 8

Lección 4.3: Efectos de la Contaminación CONTAMINANTES Los contaminantes son todo lo que no debe estar en un sistema hidráulico El 80% de los costos de mantenimiento es causado por esto:

Tipos de contaminantes: 1. Sólidos (Metálica, fibrosa, óxidos, sedimentos, polvo microscópico) 2. Líquidos (gel de aceite, humedad, agua) 3. Gaseosos (aire, vapor de aceite)

Los contaminantes causan dos tipos de fallas: • Degradación, falla lenta i. Abrasión: Las partículas abrasivas (menos de 30µ , el cabello humano es de 80µ ) raspan el metal que multiplica el daño

ii. Fatiga: Las cargas de fuerza y esfuerzos de alta presión repetidas rompen o astillan el metal

iii. Sedimentación: partículas que se acumulan en las superficies obstruyendo el flujo, causando atascamiento y adherencia.

•

Catastrófica, falla rápida


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MODULO 8

Fuentes de la contaminación: 1. Incorporada al sistema: restos del proceso de fabricación, restos de soldadura, arenisca, oxido de cañerías, escamas de pintura, virutas metálicas de ajustes roscados 2. Generada por el sistema: trozos de metal a causa de la fricción de bombas, válvulas o cilindros, partículas fibrosas de filtros, carbón y barniz de aceite recalentado 3. Infiltrada Externamente: polvo, bacterias, grasa o otras materias que entran pasando sellos dañados de vástagos de cilindros y ejes de bombas, o por los respiraderos de tanques o conexiones estáticas flojas, el ingreso de contaminantes implica la fuga del aceite. •

FUGAS en partes móviles solo se corrigen eliminando la fuente de contaminación abrasiva que desgasto el sello o el metal

•

4. Contaminación Inducida: Entra involuntariamente al dar servicio a la máquina, ajuste roscado excesivo, limpieza de tanque con trapos, demasiada cinta teflón, aceite nuevo mal almacenado 5. Contaminación Escapada, al vibrar filtros o usar de mala calidad


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Control de la contaminación en el Taller -

Designe a una persona responsable del control Mantenga el piso y áreas de trabajo limpias

-

Maneje adecuadamente los derrames Proteja los trabajos “en progreso”

-

Control de la contaminación durante la operación del equipo: -

-

-

-

MODULO 8


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MODULO 8

Control de la contaminación durante Manipuleo de Aceite -

-

Seleccione el aceite correcto Cambie el aceite de manera regular y apropiada. El cambio cada 2000 horas es referencial, el monitoreo del SOS establece el intervalo apropiado, drene el aceite viejo cuando está caliente y agitado. Transfiera el aceite nuevo cuando esté frío e inmóvil.

Se recomienda usar un carro - filtro de transferencia de aceite, así como tapas protectoras de tambores

Controle la contaminación durante el cambio de filtro -

-

Cambie los filtros de manera regular y cuidadosa, por lo menos cada 500 horas, la extracción apropiada asegura que los contaminantes no regresen al sistema, los filtros nuevos deben mantenerse dentro de sus empaques hasta instalarlos

Si el sistema estuvo abierto en una reparación, se recomienda usar filtros de alta eficiencia para eliminar los contaminantes

Controle contaminación al cambiar mangueras -

-

Limpie las mangueras antes de su ensamble, un equipo limpiador es recomendable Proteja las mangueras durante su almacenaje


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MODULO 8

Controle la contaminación durante el Mantenimiento General -

Al realizar el mantenimiento, abrir y extraer los componentes tan cuidadosamente como sea posible, mantener las manqueras tapadas y taponadas, mantener las piezas nuevas cubiertas hasta el momento exacto de su instalación, siga los intervalos de servicio:

Inspección diaria o cada 10 horas: Revise el nivel del fluido hidráulico Revise los cilindros y las bombas para ver si hay fugas Revise las mangueras, tuberías y el área del tanque hidráulico para ver si hay fugas o daños Inspección mensual o cada 250 horas Efectúe las revisiones del mantenimiento de 10 horas Revise el enfriador de aceite hidráulico por fugas u obstrucciones Revise todas las tuberías por conexiones flojas, faltantes o dañadas Inspección trimestral o cada 500 horas Efectúe las revisiones de 10 y 250 horas Efectúe el análisis SOS del aceite hidráulico Cambie el filtro Revise los montajes y bombas en cuanto a tornillería y abrazaderas

-

Inspección semestral o cada 1000 horas Efectúe las revisiones de 10, 250 y 500 horas Compruebe la presión del sistema hidráulico Compruebe los tiempos de ciclo y velocidades de corrimiento Revise los pasajes de drenaje de las bombas por fugas excesivas Inspección anual o cada 2000 horas Efectúe las revisiones de mantenimiento de 10, 250, 500 y 1000 horas Lave las rejillas de llenado y cambie el aceite hidráulico


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MODULO 8

Conozca qué sucede dentro de los Sistemas Hidráulicos Tome muestras regularmente cada 6 meses o 500 horas utilizando el método correcto. La sonda para válvulas de aceite solamente debe utilizarse en compartimientos presurizados, usar una nueva pieza de tubo para cada muestra. Las sondas deben ser descartadas apropiadamente después de ser utilizadas USO DE LA SONDA PARA VÁLVULAS DE ACEITE

1. Ajuste el motor en velocidad veloci dad baja en vacío, quite la tapa protectora contra el polvo de la válvula que usted esté muestreando

2. Inserte la sonda dentro de la válvula y transfiera transfi era aproximadamente 100 ml (4 onzas fluidas) de aceite dentro de un recipiente. Deseche apropiadamente el aceite

3. Inserte otra vez la sonda sonda dentro de la válvula y llene la botella botella de muestra hasta aproximadamente las 3/4 partes, no hasta el tope

4. Extraiga la sonda y asegure la tapa en la botella, coloque coloque la etiqueta debidamente llenada dentro del cilindro de embarque, incluyendo: incluyendo:

-

El modelo de la máquina y número de serie Las horas o unidades de servicio del equipo y el aceite Si el aceite fue cambiado o no cuando se tomó la muestra


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MODULO 8

UTILIZACIÓN DE EXTRACCIÓN DE VACIO Use este método para sistemas presurizados sin válvula de muestreo

1. Apague el motor, mida y corte un tubo nuevo de longitud igual a la varilla medidora. Si el compartimiento que está muestreando no tiene varilla medidora, corte el tubo para que alcance la m itad de la profundidad del aceite

2. Inserte el tubo a través del cabezal de la bomba de vacío y apriete la tuerca de retención, el tubo debe extenderse 4 cm (1 pulgada) más halla de la base del cabezal de la bomba de vacío

3. Instale una botella de muestreo nueva encima del cabezal de la bomba de vacío e inserte el extremo del tubo dentro del aceite, que no toque el fondo

4. Bombee la manivela para crear un vacío, llene la botella a 3/4 no hasta el tope

5. Extraiga el tubo, quite la botella de la bomba de vacío y asegure la tapa en dicha botella. Coloque la etiqueta


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MODULO 8

ENTENDER -

S.O.S (Scheduled Oil Sampling) A.P.A. (Análisis Programado de Aceite)

-

El APA (SOS) se usa para evaluar la composición de su aceite y determinar las acciones correctivas adecuadas. Se componen de 3 pruebas:

1. Análisis de metal desgastado: indica el tipo de metal y la cantidad de ese contaminante 2. Análisis infrarrojo: monitorea el estado del aceite y cuando es que los contaminantes lo descomponen químicamente 3. Conteo de partículas: cuenta las partículas ya sean metálicas o no metálicas, es decir la acumulación total de partículas.


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MODULO 8

ANEXO 4.1 GUIA DE FALLAS Muchas de las fallas en un sistema hidráulico muestran síntomas similares: una gradual o repentina pérdida de presión, resultando en pérdida de fuerza o velocidad en los cilindros, incluso sin moverse ante cargas ligeras. Frecuentemente la pérdida de potencia es acompañada de un incremento en el ruido de la bomba

¿Dónde está la falla? Siguiendo paso a paso un procedimiento organizado se puede detectar el área del problema y si es necesario cada componente implicado puede ser probado o cambiado; En este diagrama simple seguiremos paso a paso la búsqueda del problema

Paso 1: Filtro de Succión de la Bomba La causa más frecuente de falla es la cavitación de la bomba causada por una restricción en la admisión por una rejilla o colador sucio (A), luego de limpiarlo inspeccione todas las juntas (B, E, G, H, J y K), no debe haber fugas de aceite que permitan el ingreso de aire al sistema, el nivel de aceite con todos los cilindros extendidos estará sobre la línea de succión. Paso 2: Bomba y Válvula de Alivio. Si el colador de succión no es el problema, separemos la bomba y la válvula de alivio del resto del circuito desconectando en el punto E, tapone las líneas desconectadas, encienda el sistema y observe la presión en el manómetro mientras ajusta la válvula de alivio. Si la presión sube, ambos componentes están funcionando bien en caso contrario pase al siguiente paso


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MODULO 8

Paso 3: Bomba o Válvula de Alivio. Desconecte en el punto H y conecte un medidor de flujo “flowmeter”, repita la

prueba anterior ajustando la válvula y observe que sucede -

Si la presión no se incremente de un valor bajo y el volumen de flujo no disminuye sustancialmente, la válvula de alivio esta fallando y deberá ser limpiada o reemplazada según el paso 5 Si el flujo de aceite disminuye sustancialmente conforme se ajusta la válvula y sólo se genera una presión baja, esto indica un problema en la bomba, proceda al paso 4

Paso 4: La bomba Si no obtiene flujo según el paso 3 y asumiendo limpia la rejilla de succión del paso 1, el problema es interno a la bomba. Puede ser desgaste o alta temperatura, en operación normal con una bomba en buen estado la caja de la bomba esta a unos 20° F sobre la temperatura del tanque de aceite, si es mayor, existen excesivas fugas internas Paso 5: Válvula de Alivio. En el paso 3 se determinó una falla en la válvula (punto D). La solución más rápida es reemplazar la válvula para posteriormente limpiarla e inspeccionarla Paso 6: Cilindros Si la bomba entrega toda la presión ajustada en la válvula de alivio en el paso 2, el problema esta más adelante. Probar el cilindro por fugas internas Paso 7: Válvula de Control Direccional. Si se ha probado el cilindro, revisar la válvula de control de 4 vías, esto no sucede con frecuencia pero un excesivo desgaste en los carretes evita que el aceite alcance la presión de operación, el síntoma es una pérdida en la velocidad del cilindro junto con dificultad en el aumento de presión

Encuentre la Falla.


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MODULO 8

REACCIONE ANTE LOS INDICADORES DE REPARACIÓN INDICADORES Fugas

CAUSAS

OPCIONES

Caja floja o dañada Presión del sistema muy alta Vástago doblado o con ralladuras Sellos incorrectos o averiados Sellado defectuoso de la manguera y el acoplamiento Conexión de manguera apretada inadecuadamente Manguera dañada

Inspección / reparación de componentes Inspección técnica para determinar la reparación

Corrimiento excesivo

Válvula requiere ajuste Cilindros con ralladuras Sellos averiados Válvula con ralladuras

Inspección técnica para determinar la reparación

Operación ruidosa

Bajo nivel del aceite hidráulico Restricciones en el sistema Aireación Bomba o motor desgastado Válvula de alivio averiada

Rellenar el tanque Inspección técnica para determinar la reparación

Recalentamiento

Enfriador de aceite averiado Bajo nivel de aceite Filtro obstruido Bomba o motor desgastado Válvula de alivio averiada Aceite de viscosidad errónea Restricción en el sistema Hábitos del operador

Rellenar aceite en el tanque Inspección técnica para determinar la reparación

Uniones de cilindro flojas

Vástago o muñón/ ojo del cilindro desgastado Bomba o motor desgastado

Inspección técnica para determinar la reparación

Tiempos de ciclo prolongado

Empaquetaduras del vástago Inspección técnica del cilindro averiadas Válvula averiada Bajo nivel de aceite Bomba o motor desgastado

Ampolladuras o abrasiones en la manguera

Fugas minúsculas en el material del revestimiento Instalación inadecuada de la manguera Daño exterior

Inspección / Reparación de componentes

Movimiento excesivo de Sujeción o instalación inapropiada de la manguera la manguera Aireación / Cavitación

Inspección / Reparación de componentes

Resultado del S.O.S.

Desgaste potencial que lleva a averías de la bomba. Del motor o del cilindro cuando hay altos niveles de elementos presentes en la muestra de aceite

Inspección técnica Consultar al distribuidor FSAA

Horas elevadas del medidor de servicio

Las horas del medidor de servicio son otro buen indicador de reparación.

Consultar al distribuidor FSAA


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MODULO 8

GUIA DE FALLAS EN BOMBAS DE ENGRANAJES IDENTIFICACION

CAUSA

CORRECCIONES

1. Banda con apariencia de haber sido limpiada con chorro de arena alrededor de las perforaciones de la placa de presión 2. Ranura en ángulo en la cara de la placa de presión 3. La ranura de lubricación está crecida y con los bordes redondeados 4. Área mate en el eje, en la raíz del diente 5. Acabado mate en el eje, en el área del cojinete 6. La perforación del engranaje en la caja con apariencia de haber sido limpiada con chorro de arena

1. Desgaste causado por partículas finas 2. Suciedad, contaminantes finos (no visibles)

1. ¿Se usó aceite limpio? 2. ¿Fue correcto el período de cambio de los elementos filtrantes? 3. ¿Se usaron los elementos filtrantes correctos? 4. ¿Estaban los sellos limpiadores de la varilla del cilindro en buen estado? 5. ¿Estaban las varillas de los cilindros rayadas o golpeadas? 6. ¿Se lavó correctamente el sistema luego de la falla anterior? 1.¿Se lavó correctamente el sistema después de la falla? 2.¿Los contaminantes fueron producidos en otro punto del sistema hidráulico? 3.¿Contaminantes producidos por el desgaste de los componentes de la bomba?

1. 2. 3.

1. 2.

1. 2.

Placas de presión golpeadas Ejes golpeados Perforación del engranaje golpeada

1.

Cualquier daño externo a la bomba Daños únicamente en la parte trasera del engranaje motriz y en la placa trasera de presión

1.

Caja de la bomba corroída Las placas de presión corroídas

1.

2.

2.

1. 2. 3.

1. 2. 3.

1. 2.

Instalación incorrecta

2.

Aireación y Cavitación Restricción del flujo del aceite en la entrada de la bomba Aceite aireado

Desgaste marcado en la placa de presión Desgaste marcado en el extremo del engranaje

1. Falta de aceite

La caja con golpes severos La admisión picada y golpeada Objeto extraño atrapado entre los dientes de los engranajes Placa de presión está de color negro Los sellos anulares están quebradizos Los engranajes y muñones están de color negro

1. Daños causados por objetos metálicos

Eje roto Caja o brida rotas

1. 2.

3.

1.

Desgaste causado por partículas metálicas Contaminantes metálicos (grandes y visibles)

1. Calor excesivo

1. Sobrepresión

¿Tocó el eje la parte inferior de la pieza correspondiente? ¿Hubo alguna interferencia entre la bomba y la máquina?

1. ¿El nivel de aceite está correcto? 2. ¿Es la viscosidad del aceite la recomendada? 3. ¿Hay alguna restricción en la línea de admisión de la bomba? 4. ¿Hay alguna filtración de aire en el conducto de admisión de la bomba? 5. ¿Están flojas las mangueras o las conexiones de los tubos, cerca o por encima del nivel de aceite en el tanque? 6. ¿Es excesiva la operación de la válvula de alivio? 1. ¿Estuvo correcto el nivel del aceite? 2. ¿Hubo filtraciones en la tubería dentro del tanque? 3. ¿Regresa el aceite al tanque por encima del nivel de aceite? 1. ¿Se dejó un objeto metálico en el sistema durante el ensamble inicial o en la reparación anterior? 2. ¿Fue el objeto metálico producido por alguna falla del sistema? 1.¿Estaba pegada alguna válvula? 2 .¿El ajuste de la válvula de alivio estaba demasiado bajo? 3 .¿Fue correcta la viscosidad del aceite? 4 .¿Estuvo correcto el nivel de aceite?

1 .¿Estaba correcto el ajuste de la válvula de alivio? 2 .¿Funcionaba la válvula de alivio?


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MODULO 8

GUIA DE FALLAS EN BOMBAS DE PALETAS SINTOMAS

CAUSA

1. Paletas grises 2. Desgaste de ranuras de rotor 3 .Escalones en el anillo 4. Superficies del rotor y placas de extremo de color grises 5 .Desgaste de puntas de paletas 6 .Contacto de paletas con placas de extremo 7 .Desgaste de estrías de eje y rotor 8 .Temperatura excesiva de aceite 9 .Paletas rotas 10 .Empaquetadura limpiadora de varilla defectuosa

1.

1 .Anillo ovalado con ralladuras 2 .Superficies de paletas con ralladuras 3 .Adhesiones de metal en superficies de paletas 4 .Puntas de paletas con ralladuras 5 .Paletas atascadas en ranuras del rotor 6 .Atascamiento del rotor

1.

1 .Placas del extremo desgastadas 2 .Anillo ovalado con ondulaciones 3 .Atascamiento de rotor 4 .Decoloración de pintura 5 .Anillo ovalado vitrificado 6 .Desgaste de tipo dentado en puntas de paletas y anillo ovalado 7 .Escalones en anillo ovalado

1.

2.

2.

2. 3.

Placas del extremo rayadas Transferencia de metal de placas del extremo a rotor Superficies de rotor o bordes de paleta azulados Eje torcido o quebrado

1.

1. Estrías desgastadas en el eje de mando de la bomba

1. 2.

1. 2. 3. 4.

2. 3.

Desgaste producido por abrasivos Materias contaminadoras finas

Daños de partículas metálicas Materias contaminadoras de metal gruesas (visibles al ojo)

Lubricación insuficiente Alta temperatura del aceite Tipo incorrecto de aceite

Atascamiento del rotor Efectos similares a los de lubricación insuficiente Presión excesiva

Mala lubricación Restricciones en el suministro de aceite al mando de la bomba

COMPROBACIONES 1 .¿Se usó aceite limpio? 2 .¿Se cambiaron los elementos de filtros a intervalos correctos? 3 .¿Se usan elementos de filtros correctos? 4 .¿Están en buenas condiciones las empaquetaduras limpiadoras de las varillas de los cilindros? 5 .¿Están rayadas o picadas las varillas de los cilindros? 6 .¿Se lavó el sistema correctamente después de la falla anterior? 1.

¿Se lavó el sistema correctamente después de la falla anterior? 2. ¿Provienen las materias contaminadoras de otro lugar en el sistema hidráulico? 3. ¿Provienen las materias contaminadoras del desgaste de algún componente de la bomba? 1 .¿Se usa el tipo correcto de aceite? 2 .¿Tiene el aceite la viscosidad correcta? 3 .¿Es correcto el ajuste de la válvula de presión mínima? 4 .¿Funciona la válvula de presión máxima frecuentemente a causa de sobrecargas? 5 .¿Es alta la temperatura ambiente? 6 .¿Se lubricó la bomba de repuesto antes de arrancar el motor? 7 .¿Se ha usado el procedimiento correcto de llenado después de vaciar el sistema? 1. ¿Algún síntoma de otros tipos de fallas? Efectúe las comprobaciones correspondientes 2. ¿Está funcionado correctamente la válvula de presión máxima? 3. Si no hay otros síntomas visibles tal vez no sea necesario efectuar comprobaciones adicionales

1. 2. 3.

Compruebe sellos Calidad y tipo de aceite Compruebe que no están cerrados ni taponados los pasajes de aceite en el mando de la bomba


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MODULO 8

1. Placas de extremo desgastadas por bordes de paletas 2. Desgaste de anillo ovalado 3. Puntas de paletas desgastadas 4. Pasadores desgastados

1. Falta de control de paletas 2. Efectos secundarios de una lubricación ineficiente

1.

Hendidura en diámetro exterior de rotor Anillo ovalado con ralladuras Paleta atascada en ranura de rotor Paleta quebrada Eje torcido o quebrado Placas de extremo rayadas en lumbreras de admisión Ondulaciones y picaduras del anillo ovalado Erosión de las placas de extremo Desgaste severo en las paletas Caja de la bomba, pernos y anillo ovalado agrietadas o rotas

1.

1.

Aireación, aire mezclado en el aceite que produce burbujas y falta de lubricación, aceite contaminado con agua

Ralladuras severas y transferencia exagerada de metal en las placas de extremo, en los lados del rotor y en los extremos de la paleta Ausencia de ralladuras y otros daños al anillo ovalado, a los bordes de las paletas o a las caras de las paletas Ondulaciones y picaduras del anillo ovalado Erosión de las placas de extremo Desgaste severo en las paletas Caja de la bomba, pernos y anillo ovalado agrietadas o rotas

1. 2.

Rotor pegado Consecuencia de daños por otras causas Falta de holgura en el rotor debido a una presión o tolerancia excesiva

2. 3. 4. 5. 6.

1. 2. 3. 4.

1.

2.

1. 2. 3. 4.

1.

2.

3.

2.

Daños de objeto metálico Objeto de metal grande

1.

2.

3.

1.

Cavitación por restricción o limitación de suministro de aceite a la bomba

¿Algún síntoma de otros tipos de fallas? Efectúe las comprobaciones correspondientes ¿Está funcionado correctamente la válvula de presión máxima? Si no hay otros síntomas visibles tal vez no sea necesario efectuar comprobaciones adicionales

¿Se ha dejado un objeto de metal en el sistema durante el armado inicial o una reparación previa? ¿Proviene el objeto metálico de otra falla en el sistema?

1 .Bajo nivel de aceite 2 .Filtraciones de aire en la línea de succión 3 .Filtraciones de aire en las varillas de los cilindros 4 .Partes dobladas, dañadas o faltantes en el tanque causando agitación del aceite 5 .Ajuste bajo de presión en la válvula de presión máxima causando derivación excesiva 6 .Operación excesiva de la válvula de presión máxima debido a sobrecargas o mala operación

1.

Compruebe que no haya señales de otros tipos de daños. Si los encuentra consulte las comprobaciones para ese tipo de daños 2. Si no se pueden identificar otros daños, compruebe el funcionamiento de la válvula de presión máxima y el ajuste de presión 1.Viscosidad del aceite 2.Mangueras aplastadas en la línea de succión de la bomba 3.Rejillas tapadas u otras restricciones en la entrada de la bomba


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MODULO 8

GUIA DE FALLAS EN BOMBAS DE PISTONES Las fallas ocurren normalmente en los siguientes componentes: COMPONENTE IDENTIFICACION CAUSA Cavidades cilíndricas del Barril

Excesivo desgaste

Plato de puertos o lumbreras

Escoriaciones o picaduras Arañazos Incrustaciones

Pistón y Seguidor

Pérdida del ajuste del pivote Rotación del pistón Pérdida del ajuste diametral Superficie raspada Desgaste adhesivo Desgaste excesivo Daño severo (surcos)

Plato de desgaste

Placa de retracción

Eslabón de giro Ejes Cajas Barril de cilindros

Grietas térmicas Desgaste Superficies pulidas y brillantes Redondeo de los filos Rotura

Decoloración Grietas y cuarteaduras Combadura

IDENTIFICACION 1. Desgaste abrasivo causado por partículas finas

1. 2.

6. 1. 2. 3. 3. Daño causado por el impacto de un objeto extraño duro 4. Desgaste adhesivo causado por falta de lubricación

Falta de lubricación Elevación y rotación de pistones Pistón desubicado Alta temperatura Contaminación Elevación de pistón Alta frecuencia de carga y descarga Inadecuado torque de pernos Fatiga Excesiva temperatura

CAUSA

3. 4. 5.

2. Desgaste abrasivo causado por partículas gruesas

Funcionamiento en seco Perdida de lubricación del fluido Contaminantes externos Aireación Cavitación Contaminación Alta temperatura Contaminación Cavitación

1. 2. 1. 2. 3.

Vástago de cilindro hidráulico con ralladuras Daños o desgaste de los sellos del vástago Contaminación en el sistema Elemento de filtro incorrecto Intervalo de cambio de filtro extendido Insuficiente limpieza después de la reparación Contaminantes como restos de lijas o escoria de soldadura dentro del tanque Contaminantes generados internamente como partículas de metal del cilindro o de sellos Insuficiente limpieza después de la reparación Insuficiente limpieza del sistema luego de ocurrida una falla Objeto dejado en el sistema Pobre procedimiento de arranque después de una reparación Arrancar la bomba con insuficiente aceite Pobre purgado de la línea de succión luego de un recambio


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5. Daño causado por excesivo calentamiento

6. Daño causado por aireación

7. Daño causado por cavitación

8. Daño causado por adhesión del pistón

9. Daño causado por rotura de los pernos de la placa de retracción

10. Imposibilidad de la bomba de alcanzar su máxima performance 11. Movimiento errático o lento del implemento

12. Sobre velocidad de un motor hidráulico de traslación

MODULO 8 1.

Restricción del flujo de aire en el enfriador 2. Válvula de alivio regulada a un valor de presión muy bajo 3. Excesiva operación de la válvula de alivio 4. Válvula de bypass del enfriador mal regulada enviando mucho o poco aceite 5. Ineficiente o dañada circulación de aceite por el enfriador 6. Válvula resolver o pistón servo del mecanismo de control de la bomba con funcionamiento pegajoso acelera el motor 7. Tope de ángulo mínimo del plato de la bomba desajustado 8. Excesivo flujo de drenaje interno de la bomba 1. Bajo nivel de aceite en el tanque 2. Fuga en la línea de succión de la bomba 3. Fuga en las varillas de cilindros, sellos o líneas 4. Una manguera o tubería floja cerca o sobre el nivel de aceite del tanque 5. Rotura, daño o pérdida de un componente dentro del tanque causando agitación 6. Excesiva operación de la válvula de alivio 1. Aceite de viscosidad equivocada para esa temperatura ambiental 2. Manguera colapsada en la línea de succión 3. Una restricción en el filtro de malla o la succión de la bomba 1. Falta de lubricación 2. Materias extrañas , insuficiente limpieza 3. Posición excéntrica de los componentes 1. Bomba trabaja a máximo flujo y ángulo con aceite frío 2. Demasiados cambios bruscos del ángulo de la bomba 3. Aceite de viscosidad equivocada 4. Restricción en la línea de succión 5. Pérdida del ajuste de los pernos 1. Fugas en los pistones servo que angulan el plato, mantienen el ángulo en mínimo 1. Desgaste en el pivote del pistón servo causa variaciones en el ángulo del plato 2. Desgaste en el tope del ángulo de la bomba 1. La máquina se mueve hacia abajo con mayor velocidad que la diseñada y falla la válvula de sobre velocidad del motor hidráulico

Módulo 9 ESQUEMAS HIDRÁULICOS


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MODULO 9

MODULO 5:ESQUEMAS HIDRÁULICOS El propósito de este módulo es otorgar al participante la habilidad de comprender, y extraer toda la información adecuada de los tipos de esquemas hidráulicos más usados en Caterpillar

OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de: 1.

Identificar los tipos de esquemas ISO, Ortogonal

2.

Comprender el funcionamiento de determinado circuito mediante la lectura de esquemas hidráulicos


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MODULO 9

Lección 5.1:Comprender los Diagramas Esquemáticos Para comprender y localizar las fallas de los complejos sistemas hidráulicos de las máquinas actuales es necesario poder leer e interpretar los diagramas hidráulicos esquemáticos. Los sistemas más simples que se utilizaban antes en las máquinas Caterpillar podían representarse fácilmente mediante proyecciones ortogonales que presentaban bidimensionalmente diagramas de ingeniería y vistas de secciones de los componentes principales. Al hacerse más complejos los sistemas, este tipo de diagrama esquemático se hizo demasiado engorroso y difícil de leer. Por lo tanto, los sistemas modernos, más complejos, con frecuencia utilizan diagramas con símbolos gráficos internacionales de la Organización Internacional de Normas (ISO) para representar los diferentes componentes. Estos símbolos desarrollados por la ISO proporcionan un método mundial simple de representar los diferentes tipos de componentes hidráulicos. Los manuales de servicio Caterpillar frecuentemente presentan tanto proyecciones ortogonales como diagramas tipo ISO. Una vez terminado este módulo, usted podrá reconocer los componentes y seguir el recorrido del flujo por complejos sistemas hidráulicos, leyendo e interpretando correctamente los dos tipos de diagramas esquemáticos. Clave de Colores Usted ha aprendido que a veces se utiliza el color para indicar las presiones del sistema. Las publicaciones de servicio y los materiales de entrenamiento de servicio Caterpillar usan a menudo estos colores para representar la presión y la función del fluido y los componentes. 1. La presión más alta del aceite de suministro se indica en rojo 2. El aceite de suministro de presión intermedia está indicado en rojo con líneas diagonales blancas 3. El aceite de suministro de presión más baja tiene puntos rojos 4. El aceite de retorno está indicado con el color verde 5. El aceite de servomando o de señal piloto esta indicado en naranja 6. El aceite atrapado está indicado en azul 7. Los componentes estáticos están indicados en gris 8: Las piezas de los componentes móviles están indicadas en amarillo

Ejemplo de Codificación de Colores Usted verá que estos colores se utilizan frecuentemente en los diagramas. 1. Aceite de suministro de presión más alta 2. Componente estático 3. Componentes móviles 4. Aceite de retorno 5. Aceite de suministro de presión intermedia


HOJA DE TRABAJO:

- 161 -

MODULO 9


HOJA DE TRABAJO:

- 162 -

MODULO 9

Manual Hidraulica i,II

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