SISTEMAS OLEOHIDRAULICOS APLICADOS A LA MAQUINARIA MAQUINARIA MOVIL
COMPONENTES DE UN SISTEMA OLEOHIDRÁULICO
COMPONENTES DE UN SISTEMA OLEOHIDRÁULICO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Aceite Tanque Filtro Bomba VCD Actuador Tuberías Válvula de alivio Enfriador
ACEITE HIDRÁULICO HIDRÁULICO En un sistema hidráulico lo que transmite la energía es el aceite. Esto es posible ya que los líquidos son virtualmente incompresibles. A medida que se bombea el fluido por todo el sistema se ejerce la misma presión sobre todas las superficies.
TANQUE HIDRÁULICO El objetivo principal de los tanques hidráulicos es garantizar que el sistema tenga siempre un amplio suministro de aceite.
FILTRO Los filtros retienen los contaminantes del aceite. De esta manera se evita que los componentes sufran daños y se asegura el funcionamiento correcto del sistema. La ubicación y los tipos de filtros son variados.
BOMBA HIDRAULICA
La bomba convierte la energía mecánica en energía hidráulica, en forma de flujo. La impulsa una fuente externa de energía.
VALVULA DE CONTROL DIRECCIONAL La válvula de control direccional determina el curso que recorre el fluido por el sistema. Este es medio que emplea el operador para controlar la máquina.
ACTUADOR LINEAL LINEAL El actuador convierte la energía hidráulica en energía mecánica para realizar un trabajo. Los cilindros producen un movimiento lineal utilizado para operar baldes, hojas, plumas y otros implementos.
TUBERÍAS Las tubería son mangueras o tubos por los cuales se mueve el aceite. Las mangueras flexibles permiten el movimiento, absorben la vibración y son fáciles de conectar. La tubería proporciona conexiones más rígidas, tendido compacto y una mejor disipación del calor.
VALVULA DE ALIVIO Las válvula de alivio (válvula de control de presión) limita la presión del sistema. La válvula se abre si la presión supera un valor preestablecido.
ENFRIADOR El enfriador disipa el calor del aceite, lo que aumenta la vida útil de los componentes.
ACEITE HIDRAULICO HIDRAULICO
ACEITE HIDRÁULICO HIDRÁULICO El aceite hidráulico es el componente clave de cualquier sistema hidráulico. Es el medio por el cual se transmite la energía por todo el sistema. Ciertas propiedades del aceite determinan cómo cumple su función.
FUNCIONES DEL ACEITE HIDRÁULICO •
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Transmitir la energía por todo el sistema. Proporcionar lubricación a las partes móviles. Proteger los componentes contra el desgaste, la oxidación y la corrosión. Disipar el calor de los componentes.
VISCOSIDAD Una de las propiedades más críticas del aceite es la viscosidad, es decir, la resistencia que opone al escurrimiento. La viscosidad está directamente relacionada con la buena protección y lubricación que el aceite brinda a los componentes.
COMPARACIÓN DE VISCOSIDAD El aceite de alta viscosidad puede producir operación lenta y podría requerir potencia adicional. La baja viscosidad puede disminuir la capacidad de lubricar del aceite y provoca que los componentes se desgasten más rápidamente. También aumentan las posibilidades de fuga.
VISCOSIDAD EN FUNCION DE LA TEMPERATURA La temperatura puede afectar a la viscosidad del aceite, por lo cual es importante utilizar el grado adecuado de aceite para una máquina o clima. Si la temperatura aumenta la viscosidad del aceite disminuye y viceversa.
ADITIVOS DEL DEL ACEITE Los aditivos se utilizan para controlar la viscosidad y otras características importantes del aceite. Se usan para reducir el desgaste, aumentar la estabilidad química, inhibir la corrosión y oxidación, mantener limpios los componentes y suspender el particulado hasta que lleguen al filtro.
DESCRIPCIÓN DE PRODUCTO
APRENDIZAJES APRENDIZAJES ESPERADOS ESPERADOS •
Describe las características de las bombas usadas en sistemas oleohidráulicos.
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Describe las características de los actuadores usados en sistemas oleohidráulicos.
BOMBAS HIDRAULICAS
CONVERSIÓN DE ENERGÍA
BOMBAS HIDRÁULICAS Su función es convertir la energía mecánica en energía hidráulica, en forma de flujo de fluido. Cuando el aceite encuentra alguna resistencia se crea la presión. Aunque las bombas no generan directamente la presión, deben diseñarse para soportar los requerimientos de presión del sistema.
TIPOS DE BOMBAS HIDRÁULICAS A continuación se presentan algunos algunos términos que se utilizan frecuentemente para referirse a los diferentes tipos de bombas: • • • • •
De caudal positivo. De caudal fijo. De caudal variable. De presión compensada. De doble dirección.
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.
BOMBA DE ENGRANAJES
COMPONENTES DE UNA BOMBA DE ENGRANAJES
1. 2. 3. 4. 5.
Sellos Placa de presión ión Engran granaj aje e cond condu uci cid do Engranaje mo motriz Carcaza
APLICACIÓN APLICACIÓN DE LA BOMBA BOMBA DE ENGRANAJES La bomba de este tractor de cadenas D7H suministra aceite a los circuitos hidráulicos principales de los implementos.
APLICACIÓN APLICACIÓN DE LA BOMBA BOMBA DE ENGRANAJES Este camión de obras 773 utiliza una bomba de engranajes para accionar los cilindros de levante. l evante.
BOMBAS DE PALETAS Las bombas de paletas son bombas de caudal positivo y fijo. Estas bombas de larga duración y suave funcionamiento se utilizan frecuentemente en maquinaria.
BOMBA DE PALETAS
BOMBA DE PALETAS EQUILIBRADAS
BOMBA DE PALETAS
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Caja de extremo Plancha fle flexible Rotor Anil Anillo lo excént céntri rico co Paletas Sellos Caja de extrem remo
APLICACIÓN APLICACIÓN DE LA BOMBA BOMBA DE PALETAS El tractor de cadenas D9N utiliza una bomba de paletas para suministrar la potencia principal a los implementos.
BOMBAS DE PISTONES Las bombas de pistones pueden ser de caudal fijo o variable, según su diseño. Estas bombas versátiles y eficientes se utilizan frecuentemente en los sistemas hidráulicos de detección de carga y presión compensada.
BOMBA DE PISTONES CON PLATO BASCULANTE
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Eje impulsor Tambor de cilindros cilind ros Placa de la lumbrera Pistones Retenes Placa de retracción Plato basculante
BOMBA DE PISTONES CON EJE INCLINADO
APLICACIÓN APLICACIÓN DE LA BOMBA BOMBA DE PISTONES La excavadora 320 BL utiliza dos bombas de pistones de caudal variable para activar los implementos.
APLICACIÓN APLICACIÓN DE LA BOMBA BOMBA DE PISTONES El Challenger AG65 utiliza una bomba de pistones de caudal variable para activar los implementos.
ACTUADORES
CILINDROS HIDRÁULICOS El objetivo principal de los sistemas hidráulicos de maquinaria, es impulsar implementos tales como: hojas topadoras, baldes y cucharones. Esto, normalmente, se realiza con cilindros, que son accionadores lineales que convierten la energía hidráulica en energía mecánica.
COMPONENTES DEL CILINDRO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
Varilla Tubo ubo del del ci cililin ndro dro Cáncamo de de la la ta tapa Cáncam ncamo o de de la la var varililla la Cabe abeza del del cil cilin indr dro o Punto ntos de con conexió exión n Pistón Tuerc uerca a del del pis istó tón n
SELLOS DE LOS CILINDRO 1. 2. 3. 4.
Sello limpiador Sello llo am amorti ortigu guad ado or Sello del pis isttón Anil Anillo lo de desg desgas aste te del del pistón 5. Sello llo de la vari varillla 6. Anillo illo de des desga gast ste e de de la varilla 7. Sello de de la la ca cabeza
CILINDROS HIDRÁULICOS Simple efecto
Doble efecto
CILINDROS HIDRÁULICOS Telescópico
CILINDROS HIDRÁULICOS Amortiguación
APRENDIZAJES APRENDIZAJES ESPERADOS ESPERADOS •
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Clasifica las válvulas usadas en sistemas oleohidráulicos. Describe las características de las válvulas implementadas en sistemas oleohidráulicos. Identifica los símbolos normalizados, asociados a las válvulas hidráulicas (ISO 1.219).
VÁLVULAS HIDRAÚLICAS
INTRODUCCIÓN A LAS VÁLVULAS HIDRÁULICAS Todos los sistemas hidráulicos utilizan válvulas para accionar los cilindros y motores y, para controlar otros requerimientos de caudal de aceite y presión del sistema. Estas válvulas pueden ser componentes individuales o estar agrupados en bancos de válvulas.
CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS HIDRÁULICAS Las válvulas hidráulicas, por lo general, se pueden agrupar en 3 categorías: • • •
válvulas de control direccional. válvulas de control de flujo. válvulas de control de presión.
VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL Las válvulas de control direccional proporcionan el medio principal para controlar la operación de los actuadores y, otros componentes del sistema; dirigiendo el caudal de aceite hacia el circuito deseado.
OPERACIÓN DE VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL
VÁLVULA DE RETENCIÓN Una válvula de retención se puede clasificar como una válvula de control de flujo o una de control de la dirección. 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.
OPERACIÓN DE LA VÁLVULA DE RETENCIÓN
VÁLVULAS DE CONTROL DE FLUJO Las válvulas de control de flujo se utilizan para regular la velocidad de los actuadores o, para dividir el flujo entre dos o más circuitos.
CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN Las válvulas de control de presión, se pueden agrupar en 3 categorías: • • •
válvulas de alivio de presión. válvulas de secuencia. válvulas reductoras de presión.
VÁLVULAS DE ALIVIO DE PRESIÓN Las válvulas de alivio de presión se utilizan para limitar la presión máxima del sistema, con el fin de proteger los componentes del exceso de presión. Si la presión sobrepasa un nivel predeterminado, se abre la válvula de alivio, descargando el aceite a tanque.
OPERACIÓN DE LA VÁLVULA DE ALIVIO DE PRESIÓN
DIAGRAMA ORTOGONAL DE UNA VÁLVULA DE ALIVIO
VÁLVULAS DE SECUENCIA Las válvulas de secuencia se utilizan para alimentar o conectar un circuito secundario; cuando la presión del sistema alcanza un valor preestablecido.
VÁLVULAS REDUCTORAS DE PRESIÓN Las válvulas reductoras de presión se utilizan cuando la demanda de presión de un circuito secundario, es menor que la presión de suministro.
OPERACIÓN DE LA VÁLVULA REDUCTORA DE PRESIÓN
DIAGRAMA ORTOGONAL DE UNA VÁLVULA REDUCTORA
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS El símbolo básico ISO que representa una válvula es un cuadrado. La cantidad de recuadros representa las posiciones de la válvula. 1.- Símbolo básico de la válvula. 2.- Válvula de 2 posiciones. 3.- Válvula de 3 posiciones.
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS Las líneas cortas trazadas perpendicular al recuadro indican las conexiones externas de la válvula. 1.- Dos conexiones. 2.- Tres conexiones. 3.- Cuatro conexiones.
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS Las conexiones de las lumbreras se hacen en el recuadro que señala la posición de detención o neutral. Este símbolo representa una válvula de control de tres posiciones, centro abierto y lumbreras cerradas (centro tandem). En la posición normal, el flujo de aceite proveniente de la bomba retorna al tanque.
DESIGNACIÓN DE LAS CONEXIONES • • • • •
Presión Trabajo Retorno Pilotaje Drenaje
P A, B, C R, S, T X, Y, Z L
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS Las flechas dentro de los recuadros representan la dirección del flujo. Las dos líneas paralelas al símbolo de la válvula, representan la posibilidad de infinitas posiciones intermedias.
DESIGNACIÓN BÁSICA ISO 1.219 Número de Conexiones Número de Posiciones
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS El símbolo añadido al lado de la válvula representa el mando de ésta. La válvula de la figura (1) se conmuta manualmente. La figura (2) muestra otros mandos manuales: (A) palanca, (B) botonera y (C) pedal. La figura (3) muestra un resorte a cada lado de la válvula, los cuales representan a una válvula centrada por resortes.
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS Otros mandos usados válvulas de control, son: 1.- Pilotaje externo. 2.- Retorno externo. 3.- Solenoide. 4.- Pilotaje interno. 5.- Retorno interno. 6.- Motor eléctrico. 7.- Control de servo. 8.- Térmico. 9.- Enclavamiento.
en
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS También se utilizan controles combinados: (1A) mando tipo “O”. (1B) mando tipo “Y”. Algunas veces el mismo dispositivo controla más de una válvula, como es el caso de la palanca universal (joystick), que se muestra en la figura (2).
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS En resumen, la figura representa una válvula de control direccional 6/4 (6 conexiones y 4 posiciones), con infinitas posiciones intermedias. Además, posee doble mando manual con una posición de enclavamiento, centrada por resortes y centro abierto.
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS La figura (1) muestra el símbolo básico que representa una válvula de retención. Muchas válvulas de retención están implementadas con un resorte para ayudar a mantener la bola asentada, tal como se aprecia en la figura (2).
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS El símbolo básico de una válvula de control de flujo comienza con un recuadro y una flecha (1). Dos curvas trazadas sobre y bajo la flecha, indican que hay una restricción o un orificio restrictor (2). La flecha diagonal representa que el orificio restrictor es variable (3).
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS El símbolo de una válvula de alivio esta constituido solo por un recuadro, el cual se encuentra normalmente cerrado al paso del flujo. Una señal de pilotaje detecta la presión del sistema generando una fuerza contra la tensión del resorte. La flecha diagonal que aparece en el resorte indica que la tensión del resorte se puede calibrar.
SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS El símbolo de una válvula reductora de presión es similar al de una válvula de alivio, con la diferencia de que normalmente está abierta y el pilotaje detecta la presión posterior a la válvula.
APRENDIZAJES APRENDIZAJES ESPERADOS ESPERADOS •
Describe las características de los accesorios usados en sistemas oleohidráulicos.
•
Monta un circuito oleohidráulico básico a partir de un plano.
ACCESORIOS HIDRAÚLICOS
TANQUE HIDRÁULICO El objetivo principal de los tanques hidráulicos es garantizar que el sistema tenga siempre un amplio suministro de aceite.
FUNCIONES DE UN TANQUE HIDRÁULICO • • •
•
Almacenar el aceite. Enfriar el aceite. Permitir que el aire y el agua se separen del aceite. Permitir que se asienten las partículas.
TIPOS DE TANQUES HIDRÁULICOS Los sistemas hidráulicos utilizan dos tipos de tanques: los ventilados y los presurizados. El ventilado respira, permitiendo la compensación de presión cuando se producen cambios en el nivel de aceite. Los presurizados están sellados a la atmósfera, evitando que penetre en ellos la suciedad y la humedad. La presión interna evita la cavitación de la bomba.
COMPONENTES DE UN TANQUE HIDRÁULICO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
Tubo de llenado Filtro interno Mirilla Tubo de retorno Tapón de drenaje Salida a la bomba Plancha deflectora Válvula de alivio Respiradero
SIMBOLOGÍA DE UN TANQUE HIDRÁULICO El símbolo ISO de un tanque hidráulico es un rectángulo abierto con una tubería de retorno. Los tanques presurizados pueden representarse como un rectángulo cerrado. 1.- Por debajo del nivel de aceite. 2.- Por encima del nivel de aceite.
ACUMULADOR ACUMULADOR Los acumuladores son recipientes que almacenan el aceite a presión. Estos dispositivos se utilizan en una serie de aplicaciones. Existen 3 tipos básicos: 1.- Acumulador contrapesado. 2.- Acumulador de resorte. 3.- Acumulador cargado con gas.
ACUMULADOR ACUMULADOR El acumulador cargado con gas es el tipo más utilizado en maquinaria. Esta constituido por un cilindro, un pistón o cámara y una válvula de carga. El aceite que ingresa en el cilindro empuja el pistón o la cámara hacia arriba, comprimiendo el gas.
ACUMULADOR ACUMULADOR 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 de un mantenimiento cuidadoso. El gas utilizado comúnmente es nitrógeno.
FUNCIONES DE UN ACUMULADOR ACUMULADOR Las principales funciones de un acumulador, aplicadas a sistemas hidráulicos móviles, son las siguientes: 1.- Compensar variaciones de flujo. 2.- Mantener la presión constante. 3.- Absorber los impactos. 4.- Proporcionar presión y flujo de emergencia
FUNCIONES DE UN ACUMULADOR ACUMULADOR 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. Además, pueden absorber eventuales sobrecargas del sistema.
FUNCIONES DE UN ACUMULADOR ACUMULADOR Si el motor pierde potencia, el acumulador puede suministrar presión y flujo hidráulico al sistema durante un periodo de tiempo limitado. A menudo se utiliza para suministrar aceite de emergencia al sistema de frenos y de la dirección.
SIMBOLOGÍA DE UN ACUMULADOR ACUMULADOR La figura (1) muestra el símbolo básico de un acumulador. Además, es posible añadir símbolos internos para indicar el tipo de acumulador. 1.- Básico. 2.- Con resorte. 3.- Cargado con gas. 4.- Contrapesado.
FILTRO HIDRÁULICO Los filtros mantienen el aceite hidráulico limpio reteniendo los contaminantes que pueden dañar las piezas de los componentes. A medida que el aceite pasa por el elemento del filtro, los contaminantes quedan atrapados. El aceite limpio continua por el sistema.
TIPOS DE FILTROS
1. Filtro de superficie 2. Filtro de profundidad
TIPOS DE FILTROS
1. Filtro de tubo 2. Filtro en enroscable 3. Fil Filtro tro de de ma malla lla met metál álic ica a
UBICACIÓN DE LOS FILTROS
1. 2. 3. 4.
Filtro de presión Filtro de de aspiración Filtro de drenaje Filtro de retorno
VÁLVULA DE DERIVACIÓN
SIMBOLOGÍA DE UN FILTRO HIDRÁULICO La figura (1) representa el símbolo básico de un acondicionador de fluido. En la figura (2) se agrega una línea de segmento, lo cual representa el símbolo de un filtro.
ENFRIADORES DE ACEITE Como los componentes en los sistemas hidráulicos trabajan a alta presión, el calor se va acumulando en el aceite. Si las temperaturas aumentan demasiado, pueden dañarse 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 ENFRIADORES
SIMBOLOGÍA DE UN ENFRIADOR DE ACEITE La figura (1) corresponde al símbolo de un enfriador. Las áreas triangulares representan la disipación de calor. En algunos diagramas esquemáticos el enfriador aparece representado en forma de cuadrado rotulado, tal como se aprecia en la figura (2).
TUBERÍAS Y MANGUERAS Las tuberías son mangueras o tubos a través de los cuales se mueve el aceite. Su principal objetivo es interconectar los componentes del sistema.
TUBERÍAS RÍGIDAS Las tubería rígidas generalmente están fabricadas de acero. Los tubos se utilizan para conectar los componentes que no rozan entre sí. Estos requieren menos espacio y permiten una conexión firme, entregando una mayor protección a la tubería.
MANGUERAS Las mangueras hidráulicas se utilizan en los casos en que se necesita flexibilidad, como cuando los componentes tienen movimiento relativo con respecto a otro. Las mangueras absorben las vibraciones y resisten las variaciones de presión.
CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN DE UNA MANGUERA Las mangueras se fabrican de diferentes capas de espiral. El tubo interior de polímero (1) transporta el aceite. Una capa de alambre de refuerzo (2) sostiene el tubo interior. La capa de fricción de polímero (3) separa las capas de alambre. La cubierta exterior (4) protege la manguera del desgaste.
CONEXIONES Las conexiones son una serie de acoplamientos, bridas y conectores que se utilizan para interconectar mangueras y tubos a los componentes hidráulicos.
