Unidad II MANTENIMIENTO INDUSTRIAL LRH. CARLOS CESAR URBINA GARCIA
OBJETIVO: Seleccionar los diferentes tipos de bombas hidráulicas para su aplicación en los sistema hidráulicos , así como el mantenimiento requerido para su operación en optimas condiciones, aplicando las normas de seguridad.
Hay muchas cosas que se pueden hacer para que un sistema hidráulico siga funcionando eficientemente, mediante: El conocimiento de como la contaminación afecta al sistema hidráulico. El conocimiento de como detectar los elementos que pueden afectar a su rendimiento. La respuesta que hay que dar a estos factores.
¿Que es un sistema hidráulico? El sistema hidráulico es una red interdependiente cuidadosamente equilibrada. Los componentes hidráulicos están diseñados para trabajar juntos, constituyendo un sistema que proporcione la máxima eficiencia que, finalmente, conducirá a que la productividad de la máquina sea mayor y los costes de operación lo más bajos posibles. Sin embargo, hay muchos factores que están trabajando todos los días para erosionar esta eficiencia.
Hay tres elementos a considerar en el mantenimiento de los sistemas hidráulicos: PREVENCIÓN.
El primero la contaminación, pueden ser evitados. Algunos componentes están expuestos al polvo, arena y agua que, por consiguiente, pueden entrar en el sistema hidráulico y causar un desgaste prematuro. DETECCIÓN. Para detectar el desgaste y otros problemas dentro del sistema no hay más herramienta disponible que el analizar el aceite periódicamente. INSPECCIÓN. La observación diaria de la máquina, la búsqueda de fugas y el control de las prestaciones de la máquina, pueden detectar muchos problemas antes de que obliguen a una parada no programada de la máquina.
Muchos de los circuitos hidráulicos contienen cinco componentes mecánicos básicos: un recipiente, un filtro, una bomba, válvulas de control de flujo y un cilindro o actuador (ver Figura 2). También está el fluido hidráulico a considerar. No importa que tan sofisticado se vuelva el sistema, el fluido hidráulico lleva a cabo en el sistema cuatro funciones simples: • Transmitir potencia • Lubricar la bomba, válvulas y sellos • Proteger el sistema removiendo contaminantes • Humedad • Suciedad • Calor • Aire • Sellar con los componentes internos
La presión aplicada dará al fluido la potencia necesaria para transmitir una fuerza dentro del sistema. Conforme la complejidad del sistema se incrementa, el trabajo requerido del fluido también se incrementa. El fluido suministra potencia y al mismo tiempo lubrica los componentes por los cuales fluye.
La viscosidad es una medida de la resistencia del fluido a fluir, está directamente relacionada con la habilidad del fluido para lubricar. Un fluido de alta viscosidad genera una película de mayor espesor entre las superficies lubricadas debido a que tiene una mayor resistencia a ser desplazado de las superficies lubricadas. La viscosidad del fluido cambiará con la temperatura del fluido. Incrementar la temperatura reducirá su viscosidad y viceversa
Cada uno de estos fluidos tiene sus características y aplicaciones según refleja la tabla siguiente. Aplicaciones particular
Aplicaciones Especificas
Hidrostática
Hidráulicos y guías
Hidrocinética
Composición y propiedades
Simbologí a ISO-L
Aplicaciones típicas y comentarios
ac. mineral sin aditivos
HH
ac. mineral con aditivos , antioxidantes y anticorrosivos
HL
ac. tipo HL con mejoradores de desgaste
HM
hidráulicos en general, incluidas altas presiones
ac. tipo HM con aditivos anti stickslip
HG
máquina herramienta
emulsiones de aceite en agua
HFAE
normalmente contienen más del 80% de agua
fluido sintético sin agua, basado en esteres fosfóricos
HFDR
atención a su incidencia en la salud y el medio ambiente
Transmis. automáticas
Acoplamiento. Y convertidor de par
HA
todavía en estudio
HN
todavía en estudio
La tabla anterior muestra los diferentes tipos de fluidos hidráulicos, clasificados por sus bases y propiedades particulares, según la norma ISO 6743/4 (clase L, parte 4, familia H -sistemas hidráulicos) En resumen de compatibilidades entre los distintos fluidos hidráulicos y las juntas, los metales incompatibles, su capacidad de lubricación, su toxicidad e inflamabilidad y sus características de temperatura máxima, densidad relativa y coste comparativo entre ellos. Para seleccionar la base se considerarán: - La temperatura media de trabajo - Picos de temperatura de operación - Mínima temperatura de arrancada - Posible contaminación con agua - Ambientes corrosivos
Es un sistema en el cual se genera, transmite y controla la aplicación de potencia a través del liquido y la circulación de aceite en un circuito. El sistema puede dividirse en tres grandes grupos que observamos en el diagrama de bloques de la figura siguiente.
áulic a Hidr olog ía Simb
Esta recopilación de símbolos cumple con las normas DIN/ISO 1219 y 40713
Unidad de Potencia Hidráulica El depósito cumple varias funciones, sirve de almacenamiento para el fluido Requerido por el sistema, ayuda a disipar el calor generado en el sistema, debe Tener espacio para que el aire pueda separarse del aceite y debe permitir que los contaminantes de sedimenten
El Tanque o Depósito
Generalidades Las bombas hidráulicas son los mecanismos encargados de producir la presión hidráulica, hasta el valor nominal que precisa el sistema, de acuerdo con sus condiciones de diseño. Para ello la bomba se alimenta de líquido hidráulico almacenado en un depósito. La energía requerida por la bomba se obtiene por uno de los siguientes procedimientos: · Motores eléctricos · Motor de la aeronave, por transmisión de potencia · Turbina accionada por la presión dinámica del aire Son elementos destinados a elevar un fluido desde un nivel determinado a otro más alto o bien, a convertir la energía mecánica en energía hidráulica. Características de las Bombas Caudal: Es el volumen de fluido que entrega la bomba en la unidad de tiempo a 1500 rpm. Existen bombas de: - Caudal constante - Caudal variable Presión: Hay que conocer la presión máxima que soporta la bomba, esta valor es dado por el Fabricante. Velocidad de giro: Se debe conocer también para calcular el mecanismo de accionamiento para que de ese caudal.
Rendimiento de la Bomba La operación y eficiencia de la bomba hidráulica, en su función básica de obtener una presión determinada, a un número también determinado de revoluciones por minuto se define mediante tres rendimientos a saber: Rendimiento volumétrico: El rendimiento volumétrico de la bomba es el cociente que se obtiene al dividir el caudal de líquido que comprime la bomba y el que teóricamente debería comprimir. Rendimiento mecánico: El rendimiento mecánico mide las perdidas de energía mecánica que se producen en la bomba, debidas al rozamiento y a la fricción de los mecanismos internos. Rendimiento total o global: Se llama total porque mide la eficiencia general de la bomba en su función de bombear líquido a presión, con el aporte mínimo de energía al eje de la bomba.
Tipos De Bombas: - Caudal constante: - Engranajes (externos, internos - lobulares) - Paletas (rotor y equilibradas) - Tornillo sin fin manuales - Caudal variable: - Paletas sin equilibrar - Pistones (radiales, axiales y eje inclinado barrilete)
A) BOMBAS DE ENGRANAJES EXTERNOS Su caudal va de 1 a 600 l/min. Su presión varía de 15 a 175 Kg./cm2 (presión de punta hasta 200 Kg./cm2). Su velocidad va de 500 a 3000 rpm. Son sin lugar a dudas las bombas más ruidosas del mercado. Por ello no se emplean en aplicaciones fijas e interiores, donde su nivel sonoro puede perjudicar a los operarios que las trabajan. Son ampliamente utilizadas en maquinaria móvil, agricultura, obras públicas y minería, aplicaciones en las que el nivel sonoro no es determinante y con ambientes muy contaminados y fluidos hidráulicos a los que se les presta pocas atenciones de mantenimiento. 93% de rendimiento volumétrico.
B) BOMBA DE ENGRANES INTERIORES Estas bombas de engranajes internos disponen de dos engranajes, uno interno cuyos dientes miran hacía el exterior, y otro externo con los dientes hacía el centro de la bomba, el eje motriz acciona el engranaje interno. En este tipo de bombas hay, entre los dos engranajes, una pieza de separación en forma de media luna . Esta pieza está situada entre los orificios de entrada y salida, donde la holgura entre los dientes de los engranajes interno y externo es máxima. Ambos engranajes giran en la misma dirección, pero el interno, al tener un diente más, es más rápido que el externo. El fluido hidráulico se introduce en la bomba en el punto en que los dientes de los engranajes empiezan a separarse, y es transportado hacia la salida por el espacio existente entre la semiluna y los dientes de ambos engranajes. La estanqueidad se consigue entre el extremo de los dientes y la semiluna; posteriormente, en el orificio de salida, los dientes de los engranajes se entrelazan, reduciendo el volumen de la cámara y forzando al fluido a salir de la bomba. Poseen un desgaste menor por la reducida relación de velocidad existente. Son utilizadas en caudales pequeños y menor presión. A diferencia de las de engranajes externos, este tipo de bombas son más silenciosas, pero a su vez tienen mayor costo.
C) BOMBAS DE LÓBULOS EXTERNOS Son bombas rotativas de engranajes externos, que difieren de estas en la forma de accionamiento de los engranajes. Aquí ambos engranajes tienen sólo tres dientes que son mucho más anchos y más redondeados que los de una bomba de engranajes externos son accionados independientemente por medio de un sistema de engranajes externo a la cámara de bombeo. Ofrecen un mayor desplazamiento, pero su coste es mayor y sus prestaciones de presión y velocidad son inferiores a las de las bombas de engranajes, tiende a dar un caudal más pulsátil. Esta bomba es más adecuada para utilizarla con fluidos más sensibles al cizalle, lo mismo que para fluidos con gases o partículas atrapadas.
Bombas de Paletas: Estas bombas son populares por ser compactas y porque pueden descargar volúmenes de fluido más altos que las bombas de engranaje, el desplazamiento de la bomba de paletas se puede variar mediante un control externo variando la excentricidad entre la pista y el rotor. Estas bombas constan de un rotor rasurado que gira dentro de una cámara que sirve de pista para las paletas, que van dentro de las ranuras del rotor, entrando y saliendo. Para compensar la fuerza radial en el eje se “Balancean las paletas”. Este sistema consta de dos entradas y dos salidas que compensan las fuerzas radiales aspiran y expulsan aceite cada medio giro. Estas bombas producen menos ruido y no disminuyendo tanto su eficiencia con el desgaste.
Bombas de Pistones: Las bombas de pistones se emplean en sistemas hidráulicos grandes ya sean móviles o fijos ya que pueden producir presiones mucho más altas y tasas de flujo mayor que otros tipos de bombas. Existen dos tipos de bombas de pistones: Las axiales y las radiales. Las bombas de pistones axiales son las más usadas, constan de un tambor rotatorio sobre el que van montados los pistones y que tiene una tapa de presión con las conexiones de entrada y salida. Son las bombas más costosas pero las más eficientes, son las más delicadas respecto a la contaminación del aceite ya que poseen bajas tolerancias.
