Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Generalidades del Curso
Generalidades
Los objetivos de este módulo son enseñar los fundamentos de hidráulica básica, identificar y describir la función de las válvulas usadas en los sistemas hidráulicos Caterpillar y de las bombas de paletas, de engranajes y de pistones, desarmar y armar los componentes hidráulicos, identificar y describir la función de los símbolos hidráulicos ISO, trazar el flujo de aceite y describir la operación de los diferentes sistemas hidráulicos. Este curso fue desarrollado para usarse con el Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II aunque también puede hacerse con otro equipo de capacitación de sistemas hidráulicos. En caso de usarse un equipo de capacitación diferente del Explorer II, puede necesitarse adaptar los contenidos y las hojas de trabajo de las prácticas de taller al equipo usado. En los ejercicios de desarmado y armado de los componentes hidráulicos, se sugiere el uso de otros tipos de bombas, válvulas y cilindros.
© 200 2000 0 Caterp Caterpill illar ar Inc Inc.. Revisión: 30 de noviembre, 2002
Propiedad Propie dad de Caterpillar Caterpillar Inc.
o s r u C l e d s e d a d i l a r e n e G
NOTAS
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Contenido
UNIDAD 1 Lección 1: Seguridad y equipo de capacitación de sistemas hidráulicos UNIDAD 2 Lección 1: Principios de hidráulica UNIDAD 3 Lección Lección Lección Lección Lección Lección Lección
1: 2: 3: 4: 5: 6: 7:
Mangueras y depósitos de fluidos Fluidos hidráulicos y acondicionadores de fluidos Bombas y motores hidráulicos Válvulas de control de presión Válvulas de control de dirección Válvulas de control de flujo Cilindros
UNIDAD 4 Lección 1: Sistema hidráulico del implemento de operación piloto GLOSARIO Glosario Abreviaturas
o d i n e t n o C
NOTAS
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Desarrollo del Curso
Descripción
1. Curso de sistemas hidráulicos básicos 2. Número del curso______________ 3. Requisitos: Ninguno 4. Cuatro horas de clase teórica y seis horas de laboratorio semanales 5. Crédito: Tres horas semestrales Método de presentación del curso
1. Clases y temas de discusión 2. Demostraciones 3. Respaldo con ejercicios y hojas de trabajo de las prácticas de taller Evaluación sugerida para medir los logros del estudiante
1. Examen de la unidad _______% 2. Hojas de trabajo de las prácticas de taller _______% 3. Examen final _______% 4. Participación en clase y en las prácticas de taller _______%
o s r u C l e d o l l o r r a s e D
NOTAS
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Objetivos Al terminar el curso, el estudiante podrá: 1. Explicar y demostrar los principios fundamentales de hidráulica básica (fuerza = presión x área). 2. Explicar y demostrar los efectos de un flujo a través de un orificio. 3. Explicar la operación de la bomba de engranajes, la bomba de paletas y la bomba de pistones. 4. Desarmar, identificar y armar los componentes de la bomba de engranajes, de la bomba de paletas y de la bomba de pistones. 5. Identificar los componentes y explicar la operación de las válvulas de alivio simple, de alivio de operación piloto, de control de flujo, reductora de presión, diferencial de presión, de retención, de compensación, de secuencia y la válvula de control direccional. 6. Identificar los componentes y explicar la operación de los cilindros de acción simple y de acción doble. 7. Usar el Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Básicos para montar sistemas hidráulicos de centro abierto y de centro cerrado. 8. Identificar y explicar los símbolos hidráulicos ISO. 9. Trazar el flujo de aceite usando los símbolos hidráulicos ISO. 10. Trazar el flujo de aceite y explicar la operación del sistema hidráulico del implemento de operación piloto. El contenido de este módulo se debe considerar como información general de los sistemas hidráulicos básicos usados en todas las máquinas Caterpillar.
s o v i t e j b O
NOTAS
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
a i c n e r e f e R e d l a i r e t a M
Material de Referencia
Material de referencia
Símbolos gráficos de potencia de fluidos Símbolos gráficos de potencia de fluidos (examen) Diagnóstico de fallas de la bomba de engranajes Diagnóstico de fallas de la bomba hidráulica Guía de recuperación y reutilización de piezas Guía de identificación de la bomba hidráulica de paletas Procedimientos de armado de la bomba de pistones Procedimientos de armado del motor de rotación y cadena Procedimientos de armado de los motores de los Cargadores de Cadenas 973 Guía de recuperación y reutilización de piezas Guía de reutilización de piezas Análisis de fallas del motor y de la bomba de pistones axiales Guía de recuperación y reutilización de piezas
SENR3981 SEBV0556 FEG45137 SEBD0501 SEBF8080 SEHS9353 SENR5207 SENR4939 SENR4940 SEBF8133 SEBF8136 SEBD0641 SEBF8253
Materiales
Símbolos gráficos de potencia de fluidos (en el CD-ROM Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos)
SESV1546
NOTAS
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos Materiales Para la Capacitación 1 - Bomba de engranajes (Serie 20) con diseño de sello y plancha de separación 1 - Bomba de engranajes (Serie 16) con diseño de aluminio/bronce 1 - Bomba de engranajes (FL7) con planchas compensadoras de presión 2 - Juegos de planchas compensadoras de presión y sellos (Series 20 y FP8) 1 - Bomba de paletas con planchas de flexión 1 - Bomba de paletas (VQ) con planchas de flexión 1 - Bomba de paletas (Serie 30) con paletas intercambiables y planchas de flexión 1 - Bomba Vickers PVE 1 - Bomba Vickers PVH 1 - Bomba o motor de pistones de ángulo fijo (Rexroth o Linde) 1 - Equipo de demostración de bomba de pistones 2 - Niples Caterpillar 5P8998 (NPT1/4 x 1/4 externo) 4 - Acoplamientos de desconexión rápida 4010-2 (1/4 externo, nariz de bola; NPT 1/4 interno) 4 - Acoplamientos de desconexión rápida Pioneer 4050-2 (1/4 interno, nariz de bola, NPT1/4 interno) 2 - Válvulas de retención 306 C-1 Kepner Products Co.* 16 onzas de agua de grifo 2 - Envases vacíos de 1 cuarto de galón EE.UU. 16 onzas de aceite hidráulico 1 - Cronómetro 1 - Juego de herramientas estándar de técnico de servicio * Pedir a: Kepner Products Co. 995 N. Ellsworth Avenue Villa Park, Illinois 60181 Teléfono 630 279 1550 Fax 630 279 9669 NOTA: Conecte dos acoplamientos de desconexión rápida Pioneer 4010-2 a cada válvula de retención Kepner 306C-1. Conecte dos acoplamientos de desconexión rápida Pioneer 4050-2 a cada niple Caterpillar 5P8998. Use sellante para tubería.
n ó i c a t i c a p a C a l a r a P s e l a i r e t a M
Unidad 1
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
El equipo de capacitación de sistemas hidráulicos usado en este curso fue desarrollado por el siguiente proveedor y puede pedirse directamente a: TII Technical Education Systems 312 Roma Jean Pky Streamwood, IL 60107
Teléfono: Fax: Modelo:
630-830-5300 630-830-9316 EXPII CAT
Precio aproximado:
US$7.000,oo (descuento especial para instituciones de educación superior)
Descripción: Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II con unidad principal y una bomba. Modificado por Caterpillar, que añade los siguientes componentes al equipo básico: • Válvula de solenoide de doble extremo (en cambio de una válvula de solenoide de un solo extremo) • Conexiones a prueba de fugas (acoplamientos de niples y mangueras) • Una segunda válvula de alivio externa en el tablero • Tes externas en ambas válvulas de alivio Además del equipo básico y las modificaciones, se deben pedir los siguientes componentes (adicionales): • Flujómetro, Modelo EXP-200410 • Válvula de retención de operación piloto, Modelo EXP- 200610 con cuerpo de válvula y plancha inferior
UNIDAD 1 Seguridad y Unidad de Capacitación en Sistemas Hidráulicos
Introducción
Existen reglas que definen los procedimientos correctos de seguridad que deben tenerse en cuenta en el salón de clase, en el laboratorio y en el área de trabajo. Los procedimientos de seguridad deben practicarse hasta que se conviertan en hábitos. El Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II hace posible que el estudiante demuestre las funciones hidráulicas básicas e incremente su aprendizaje. Los símbolos gráficos de potencia de fluidos se usan en este curso para explicar las conexiones y los componentes usados en el Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II. Estos símbolos son el lenguaje gráfico de los sistemas hidráulicos usados en todo el mundo y facilitan la comunicación relacionada con estos sistemas. Objetivos
Al terminar esta unidad, el estudiante podrá: 1. Definir los procedimientos de seguridad en el trabajo diario 2. Usar el Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II para diseñar circuitos hidráulicos básicos 3. Entender los símbolos gráficos de potencia de fluidos.
s o c i l u á r d i H s a m e t s i S n e n ó i c a t i c a p a C e d d a d i n U y d a d i r u g e S : 1 d a d i n U
NOTAS
Lección 1: Seguridad y Unidad de Capacitación en Sistemas Hidráulicos Introducción
La seguridad es uno de los aspectos más importantes que una persona debe aprender. Ya sea en el salón de clase, en el laboratorio o en el área de trabajo, existen reglas que determinan las prácticas aceptables de seguridad. El instructor hará un repaso de las prácticas apropiadas de seguridad. Para demostrar los diferentes temas relacionados con los sistemas hidráulicos, se usará el Equipo de Capacitación Explorer II. Los estudiantes deben familiarizarse con los componentes y con la operación del equipo de capacitación. El uso de los símbolos gráficos de potencia de fluidos permite una comunicación rápida, con expresiones muy cortas, para describir la construcción de un sistema hidráulico. Los estudiantes deben familiarizarse con estos símbolos para entender las prácticas del curso y poder leer los diagramas en los cursos siguientes.
Objetivos
Al terminar esta lección, el estudiante podrá: 1. Definir las prácticas de seguridad que se deben seguir en el área de trabajo 2. Ubicar e identificar los componentes del equipo de capacitación de sistemas hidráulicos 3. Operar el equipo de capacitación de sistemas hidráulicos 4. Entender los símbolos gráficos de potencia de fluidos
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Unidad 1 Lección 1
1-1-2
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
Procedimientos básicos de seguridad
Es importante seguir los procedimientos básicos de seguridad cuando se encuentre en el laboratorio, taller u otra área de trabajo. Practique los siguientes procedimientos hasta que se conviertan en hábitos. En cualquier área de trabajo usted debe: 1. Mantener siempre limpia el área de trabajo 2. Mantener libre de alimentos y bebidas el área de trabajo 3. Manejar con precaución los componentes y las conexiones eléctricos 4. Usar SIEMPRE una fuente eléctrica a tierra de especificación apropiada. El equipo Explorer II funciona a 115V CA 5. Vestir apropiadamente. NO USAR ropa suelta o de tamaño inadecuado. NO USAR joyas
Procedimientos adicionales de seguridad al trabajar con el Equipo de Capacitación Explorer II
Es importante, al trabajar con sistemas hidráulicos, también tener en cuenta los siguientes procedimientos de seguridad. Se debe: 1. Usar SIEMPRE gafas de seguridad. 2. Apagar SIEMPRE el equipo de capacitación antes de conectar o desconectar cualquier componente. 3. Secar SIEMPRE sus manos completamente, antes de tocar el equipo eléctrico, incluyendo las válvulas de solenoide y los interruptores que controlan el equipo de capacitación. 4. Mantener las partes del cuerpo y los objetos sueltos lejos del área de operación de los cilindros. 5. Si no está seguro de la operación de un circuito, consultar al instructor antes de poner en funcionamiento la bomba. 6. NO limpiar las mangueras o las piezas plásticas con detergentes que contengan disolventes químicos.
Unidad 1 Lección 1
1-1-3
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
Equipo de Capacitación Explorer II
El Equipo de Capacitación de Sistemas Hidráulicos Explorer II consta de un bastidor-A de acero, con componentes hidráulicos tipo industrial montados firmemente en el tablero frontal. Los componentes adicionales y las mangueras hidráulicas están en la parte posterior del tablero o en el cajón. Los componentes del sistema de suministro de fluido, excluyendo el conjunto de la bomba, están conectados detrás del tablero. El conjunto de la bomba es una característica adicional del equipo y no se tratará en esta lección. PRESIÓN DE LA TUBERÍA
PRESIÓN DEL SISTEMA
1
PRESIÓN DE LA BOMBA
INTERRUPTOR
2 24 VCC
MÚLTIPLE DE PRESIÓN
3
2
MÚLTIPLE DE RETORNO
3
2
1
A
1
VÁLVULA REDUCTORA
COMPONENTES MONTADOS EN EL TABLERO
T
B
P
SOLENOIDE DE LA VÁLVULA DE CONTROL
VÁLVULA DE SECUENCIA
EXTREMO DEL VÁSTAGO 2 1
2 1
1
VÁLVULAS DE ALIVIO DE PRESIÓN
2
2
1
1
VÁLVULA DE CONTROL DE FLUJO
1
2
VÁLVULA DE CONTROL DE FLUJO
1
2
2 CARRERA 1-1/16"
3
VÁLVULA DE AGUJA 1
4 VÁLVULA DE RETENCIÓN 1
VÁLVULAS DE CARTUCHO EXTREMO DE LA CABEZA CILINDROS DE ACCIÓN DOBLE CILINDRO CARRERA 5"
O R D N I L I C
EXTREMO DEL VÁSTAGO
CALIBRE 1-1/2"
EXTREMO DE LA CABEZA
Fig. 1.1.1 Equipo de Capacitación Explorer II
Componentes del Equipo de Capacitación Explorer II
Para hacer uso eficaz del sistema de capacitación, necesitará familiarizarse con los nombres y la ubicación de todos los componentes del equipo de capacitación. La figura 1.1.1 indica los nombres de los componentes instalados en el tablero. Usted debe estudiar esta ilustración antes de tratar de instalar un circuito hidráulico.
Unidad 1 Lección 1
1-1-4
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
P T
Fig. 1.1.2 Parte posterior del tablero del equipo Explorer II
Parte posterior del tablero del equipo Explorer II
La figura 1.1.2 muestra la parte posterior del tablero del equipo Explorer II. Conecte una manguera de la unidad de la bomba y del tanque al orificio de presión (P) en la parte posterior del tablero. Conecte una manguera del orificio de retorno (T) en la parte posterior del tablero, al orificio de retorno de la unidad de la bomba y del tanque. Estas conexiones permiten el suministro de fluido al tablero. Un cable de potencia suministra electricidad a la unidad de la bomba y del tanque. Conecte SIEMPRE el cable de potencia a un receptáculo de 115V CA con conexión a tierra. NUNCA conecte el cable a una fuente de potencia que no tenga conexión a tierra. Otro cable de potencia suministra electricidad al convertidor de 24 V CC. En un extremo, a mano derecha del bastidor-A (parte frontal del equipo), hay un interruptor de volquete para el cable de potencia de 24V CC. Una luz indicadora amarilla se enciende cuando hay potencia en el interruptor y en las clavijas de la conexión de 24V CC. La caja de fusibles contiene uno de 1 amp para el equipo de suministro de potencia. El Equipo de Capacitación Explorer II tiene una válvula de alivio de protección de la unidad de la bomba y del tanque. La válvula se debe ajustar a 6.890 kPa (1.000 lb/pulg2) antes de hacer cualquier clase de capacitación en el equipo. Los estudiantes no deben ajustar nunca esta válvula. La válvula de alivio del sistema debe controlar la presión máxima del sistema. Ponga la válvula de alivio del sistema a la presión determinada en cada ejercicio de laboratorio. Aunque la presión del Equipo de Capacitación Explorer II no excede los 6.890 kPa (1.000 lb/pulg2), el sistema hidráulico almacena una gran cantidad de energía. Antes de quitar cualquier manguera o componente del equipo, se debe apagar el equipo y aliviar la presión.
Unidad 1 Lección 1
1-1-5
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
Fig. 1.1.3 Acoplamiento de desconexión rápida
Explorer II: Acoplamientos y mangueras
Las mangueras del Equipo Explorer II están conectadas con acoplamientos de desconexión rápida. Los acoplamientos tienen montados retenedores de bola para impedir el escape del fluido cuando las mangueras se desconectan. Para conectar una manguera a un componente, mantenga hacia atrás el manguito exterior del acoplamiento en la manguera, como se muestra en la figura 1.1.3. Luego, presione con firmeza el acoplamiento dentro del niple del componente. Al soltar el manguito exterior, el acoplamiento se asegura en el niple. Para quitar una manguera de un componente, mantenga el manguito exterior del acoplamiento hacia atrás. El acoplamiento, inmediatamente, se separará del niple. Cuando el acoplamiento esté fuera del niple, suelte el manguito exterior.
F
0 2 0 0 2 0 8 0 6 0 4 0 2 0 0 1 0 8 0 6 0 4 0 2 0
VÁLVULA DE CONTROL DIRECCIONAL MANUAL
ACOPLAMIENTOS DE MANGUERA (2)
VISCOSIMETRO
CONECTORES - T (2)
TERMÓMETRO
FLUJÓMETRO (2)
Fig. 1.1.4 Otros componentes del equipo de capacitación
Otros componentes del equipo de capacitación
Los componentes del equipo de capacitación mostrados en la figura 1.1.4 son: la válvula de control direccional manual, el viscosímetro, el termómetro, los acoplamientos de manguera, los conectores en T y los flujómetros.
Unidad 1 Lección 1
1-1-6
Fundamentos de los Sistemas Hidráulicos
3
2
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE LA TUBERÍA (2)
1 VÁLVULA DE RETENCIÓN DE OPERACIÓN PILOTO
ACOPLAMIENTOS DE MANGUERA (2)
Fig. 1.1.5 Otros componentes del equipo de capacitación
Otros componentes del equipo de capacitación (cont.)
Los componentes del equipo de capacitación mostrados en la figura 1.1.5 son: la válvula de retención de operación piloto, la válvula de retención de tubería y los acoplamientos de manguera. Componentes del equipo de capacitación que no se muestran
Otros componentes del equipo de capacitación, que no se muestran, son: 1 - Motor hidráulico 1 – Juego de resortes de carga 7 – Mangueras hidráulicas de 24” 4 – Mangueras hidráulicas de 48” 2 - Mangueras hidráulicas de 72” 1 – Llave de boca de 7/8”
