curso hidraulica

Universidad Nacional de Ingeniería Centro de Formación Técnica Minera

Sistemas Hidráulicos - 1 -



1. SISTEMA HIDRAULICO 1.1 INTRODUCCIÓN

Hoy en día, las máquinas usan la hidráulica para activar implementos, sistema de dirección, transmisiones, controles pilotos, etc. La necesidad de aumentar la productividad de la máquina ha traído como resultado el diseño y uso de sistemas de alta presión y mayor caudal con sistemas automáticos de control y de mando que requieren un mínimo esfuerzo de operación, resultando máquinas de alta confiabilidad y eficiencia.

La hidráulica es una de las formas más versatiles y flexibles que ha inventado el

hombre para transmitir energía. Los sistemas hidráulicos sencillamente, convierten la energía de una forma a otra para desempeñar labores útiles. En las máquinas este se traduce en el uso de la energía de un motor diesel o gasolina en potencia hidráulica. Por ejemplo: se usa la energía hidráulica para elevar y descender el cucharón de un cargador o la hoja topadora de un tractor, también se usa para inclinar hacia el frente o atrás y para accionar implementos que rotan, agarran, empujan, jalan y desplazan cargas de un lugar a otro. Otra aplicación importante es accionar los cilindros de la dirección y el sistema de frenos.



HIDRÁULICA 2.1 LEY DE PASCAL El aceite es el líquido más usado en los sistemas hidráulicos porque es prácticamente imposible de comprimir. El aceite tiene la ventaja adicional de servir corno lubricante. Si ha tratado alguna vez de ponerle un corcho a un termo, Ud. se ha encontrado con el principio de incomprensibilidad de los líquidos. Si la botella está muy llena no habrá podido colocar el corcho perfectamente en su lugar. Si empuja muy duro el termo explotará. La incomprensibilidad de los líquidos es lo que hace posible la energía hidráulica. Esto fue descubierto hace 300 años por Blas Pascal quien hizo la siguiente observación, conocida ahora como la ley de Pascal. “La presión ejercida en un líquido confinado se trasmite sin disminución alguna en todas direcciones y actúa con igual fuerza en todas las superficies de igual área”. 2.2 LEY DEL MENOR ESFUERZO La expresión clave de esta ley es que el líquido trabaja con igual fuerza en áreas iguales. En otras palabras, si tenemos dos cilindros idénticos (de igual área) conectados por una manguera; y empujamos unos de los pistones hacia abajo con una fuerza de 20 lbs. por pulgada cuadrada el otro pistón estará obligado a elevarse con una fuerza de 20 lbs. porque las superficies de los dos pistones son iguales. Lógicamente deduciremos que si las superficies no son iguales, las fuerzas tampoco serán iguales. Conectemos ahora, el mismo cilindro de acción a otro cilindro de trabajo que tenga una superficie cinco veces mayor. Apliquemos una fuerza de 10 lbs. por pulgada cuadrada al cilindro de trabajo de acuerdo con la ley de Pascal se aplican 10 lbs. a cada pulgada cuadrada del cilindro de trabajo. . . ó 10 veces cinco. . . una fuerza total de 50 lbs. Por supuesto no podemos ganar algo sin pagar previamente algún precio por ello y el precio en este caso es la distancia que el pistón de trabajo recorre. Si la fuerza alimenta cinco veces, la dis-tancia disminuye cinco veces. Uno de los errores más corrientes al com-prender los sistemas hidráulicos es la suposición que a mayor presión del cilindro de acción, mayor velocidad tendrá el pistón de trabajo. Esto no es cierto. Normalmente, mas presión no hace que el pistón se mueva más rápido el aumento de la presión solo aumenta la cantidad de fuerza por lo tanto el ajuste de la válvula de presión máxima nunca debe ser aumentado sobre las presiones recomendadas por su fabricante. La única manera de aumentar la velocidad de cualquier pistón es aumentando la proporción al flujo. 2.3 ENERGIA HIDRAULICA EN ACCION



La presión puede existir y a menudo acontece sin flujo alguno. La gravedad es una de las causas. Cuando la gravedad es la única fuerza presente el líquido buscará su propio nivel. Lo que regularmente se llama succión de una bomba es en realidad esta fuerza de gravedad empujando al aceite dentro de una cámara que es vaciada continuamente por la acción rotativa de la bomba. Esto nos lleva a considerar otra forma de presión --la presión principal que pone el líquido a trabajar en la forma que llamamos energía hidráulica. Como vemos, cierta presión de la fuerza de gravedad. Pero la mayor parte de la presión proviene de la carga misma. La corriente de líquido llega al pistón de trabajo que, obligado por la carga, representa resistencia al flujo. La presión aumenta. Si la fuerza que actúa sobre el pistón es mayor que aquella causada por el peso de la carga, el pistón de trabajo será obligado a elevase dentro del cilindro y a la vez elevar la carga. Esta vez el flujo y la presión se han combinado para desempeñar una función útil, esto es energía hidráulica en acción. 2.4 RESISTENCIA AL FLUJO - PERDIDAS POR FRICCION El líquido en movimiento crea ciertos efectos. Cada conexión, cada válvula, cada abertura a través de la cual el líquido debe fluir, cada doblez, cada pulgada de manguera, crea una resistencia al flujo (pérdida de energía). Todos ellos consumen presión, este consumo se manifiesta en la forma de calor. Igualmente, a mayor flujo mayor resistencia o pérdidas. En la práctica, si usted instala una bomba hidráulica mayor que las establecidas en las especificaciones... agravará el problema en lugar de resolverlo Cualquier aumento en el flujo, la viscosidad del aceite o gravedad específica, cualquier modificación en el tamaño de las mangueras, cualquier cambio en tal sentido tiene una tendencia a aumentar las pérdidas y el calor.



3 CONCEPTOS BASICOS

Es esencial para entender bien la función de los sistemas hidráulicos, conocer algunos conceptos básicos como fuerza, presión, potencia, torque, etc. 3.1 FUERZA

Empuje o tiro. El empuje o tiro puede o no ser lo bastante fuerte para mover un coche u otro objeto. La fuerza puede resultar de la expansión de algún gas, el empuje o tiro de un imán, la acción de la gravedad terrestre o del impacto de un objeto contra otro. La fuerza se mide en libra, onzas, kilos, gramos, tonelada, etc. 3.2 AREA Es el tamaño o medida de una superficie. Se expresa en pulgadas cuadradas (pulg2), pie cuadrado (pie2), metro cuadrado (m2), centímetro cuadrado (cm2), etc.

3.3 PRESION

Es la fuerza actuando sobre una superficie o área. Se expresa en libras por pulgada cuadrada, kilos por centímetro cuadrado, etc. En forma matemática se puede escribir:

Presión = Fuerza (kg.) o (lbs) Area (cm2) (pulg2) De esta misma fórmula podemos obtener. Fuerza = Presión x Área Área = Fuerza Presión Ejemplo: Si se aplica una presión de 1000 libras por pulgada cuadrada a un cilindro de 6" de diámetro (28.3 pulg2 de área),

¿Cuál será la fuerza resultante del pistón? Fuerza = Presión x Área

= 1000 lb/pulg2 x 28.3 pulg2 Entonces, Fuerza = 28,300 lbs 3.4 ENERGIA

La habilidad de realizar trabajo. La energía puede almacenarse y / o transferirse como en resortes y puede ser en forma de calor, luz, gases o líquidos comprimidos. Los resortes pueden mover piezas mecánicas; y el calor causa la explosión de gases y metales; los gases y líquidos comprimidos son capaces de aplicar fuerza sobre objetos.



3.5 TRABAJO

Es el movimiento de un objeto a través de una distancia. El trabajo es una función de fuerza por distancia. Cuando un peso de una libra se alza una distancia de cinco pies, se ha realizado un trabajo de cinco libras-pie. Si se aplica una fuerza de diez libras para mover un automóvil diez pies, entonces se ha realizado 100 lbs-pie de trabajo no importa el peso del auto. 3.6 TORQUE O TORSION

Es un esfuerzo de torcimiento o de giro, la torsión no tiene su resultado en movimiento rectilíneo. La torsión se mide multiplicando la fuerza aplicada a una palanca, en otras palabras multiplicamos la fuerza por la longitud de la palanca, o sea la longitud comprendida entre el extremo donde actúa la fuerza y el extremo donde se apoya la palanca. Si aplicamos al extremo de una llave de boca de dos pies de longitud para ajustar un perno, una fuerza o tiro de 10 lbs hemos aplicado 20 lbs-pie de torsión al perno. 3.7 POTENCIA

Es la cantidad de trabajo realizada en un periodo de tiempo o la velocidad a que una cantidad dada de trabajo se realiza. Un hombre puede cargar 5 toneladas de carbón en 8 horas, pero otro podría cargar 8 toneladas en 8 horas. El segundo hombre tiene mayor potencia porque realizó mayor trabajo en el mismo período de tiempo. 3.8 CABALLOS DE FUERZA

Esta es la base y el término utilizado para medir la potencia mecánica. Se requiere un caballo de fuerza para levantar 33,000 lbs. a un pie de altura en un minuto o 550 libras a un pie de altura en un segundo.



4 LOS LIQUIDOS COMO UN MULTIPLICADOR DE FUERZA

4.1 Sabemos que usamos una palanca para mover un objeto, el cual es demasiado pesado para moverlo a mano. Tenemos un peso de 100 libras que deseamos mover. El peso está colocado a una distancia a de 1' del punto de apoyo. Aplicando a fuerza de un poco mas de 4 lbs a una distancia de 25 pies del punto de apoyo podemos levantar el peso de 100 lbs. Usando una ventaja mecánica de 25 a 1 tenemos que sacrificar la distancia hacia arriba de el peso de 100 lbs que se va a mover. Esta será 1/25 de la distancia que el peso de 4 lbs. se moverá hacia abajo.

4.2 Líquido usado como Multiplicador de Fuerza: Debido a que no es comprensible, un líquido llena todas las áreas del recipiente o circuito que lo contiene. La presión ejercida en un fluido encerrado es trasmitida sin disminuir en todas direcciones. Usando la fórmula P=F/A, tenemos que la fuerza inicial de 4lbs. aplicada a una superficie de 1 pulg2 desarrolla una presión de 4 lbs/pulg2. En vista de que la presión es igual en cada pulg2

de sección se producirá una fuerza de 100 lbs. en el cilindro que tiene 25 pulg2 de área; o sea, 4 libras por cada pulgada cuadrada x 25 pulgadas cuadradas es igual a l00 lbs de fuerza (F = P x A). Aplicando mas de 4 lbs/pulg2 y movimiento el pistón de accionamiento hacia abajo una distancia total de 25", hemos forzado 25 pulg cubicas de líquido fuera de este cilindro. Estas 25 pulg3 desplazadas, son forzadas bajo el pistón B, el cual tiene 25 pulg2 de superficie. De esta manera, se mueve una pulgada (25 pulg2 x 1 pulg = 25 pulg3). La misma cantidad desplazada del cilindro A.



DISEÑO DE UN SISTEMA HIDRAULICO

5.1 VENTAJAS DE UN SISTEMA HIDRAULICO a) Menos complicados: Eliminan la necesidad de sistemas complicados de engranajes y palancas b) Menos fallas: Los líquidos no están sometidos a fallas y los componentes del sistema no tienen

gran desgaste e) Controlan fuerzas grandes: Controlan fácilmente. d) Componentes pueden colocarse en forma remota: Pueden trasmitirse a distancias considerables

con pequeñas pérdidas. 5.2. COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRAULICO 5.2.1 TANQUE: Depósito de aceite para suministro del sistema hidráulico. REQUERIMIENTOS:

Capacidad adecuada, por lo general sellado, pero no siempre, debe mantenerse limpio y debe tener suficiente resistencia. Se diseñan para evitar la recirculación continua del mismo líquido. Existen desviadores que constituyen una forma de amortiguar la turbulencia. Además, el aceite tiene tiempo de refrescarse antes de retornar al sistema. Por otro lado, el tubo de admisión de la bomba está bien debajo de la superficie de aceite, pero sobre el fondo del tanque. De esta forma se reduce las posibilidades de cavitación debidas a la falta de aceite y también se evita la admisión de los sedimentos que se depositan en el fondo. NOTA.- La suciedad es el peor enemigo de los componentes del sistema hidráulico. Se debe tener mucho cuidado para evitar que penetre al sistema. Asegúrese antes que nada, que el recipiente y el aceite que use para llenar el tanque estén limpios.

O utilice una bomba de llenado manual como el mostrado.



5.2.2 BOMBA HIDRAULICA: Es el corazón del sistema hidráulico. Su trabajo, si no nos falla la memoria, es crear flujo y no presión. La bomba puede ser de engranajes, de paletas o de pistones. a) BOMBA DE ENGRANAJES: Es de desplazamiento positivo, es decir una bomba en el cual el desplazamiento (caudal) por revolución no puede variarse. VENTAJAS: - De desplazamiento positivo: El caudal es constante dentro de una manera razonable sin

importar la resistencia al flujo. - Filtraciones pequeñas: La disminución en la cantidad de descarga debida a filtraciones

que vuelve a la admisión es pequeña. - Compacta. La unidad es compacta.

DESVENTAJAS: Limitada a aplicaciones de baja presión, debido al desequilibrio hidráulica

(Cualquier presión excesiva que exista en la salida aplica una fuerza en los engranajes, produciendo la deflexión del eje).

b) BOMBA DE PALETAS: Pueden ser

- De paletas rectas: Las ranuras para las paletas en el motor son rectas desde el centro, por lo tanto la bomba puede girar en cualquier dirección.

- De paletas rebajadas: La paleta tiene un rebajo en el cual actúa el aceite a pre-sión que junto con la fuerza centrífuga mantiene las paletas contra el anillo.

- De paletas con resorte: Las paletas son mantenidas contra el anillo en el lado de descarga por los resortes, la fuerza



centrífuga y la presión de aceite detrás de la paleta.

- De inserto en las paletas: La presión del aceite entre la paleta y el extremo de un inserto de acero que se desplaza en una ranura cortada en la paleta ayudan a mantener la Paleta contra el anillo.

VENTAJAS:

- Mayor caudal: El ajuste preciso entre las paletas y el anillo aumenta el caudal de estas bombas con respecto a las bombas de engranajes

- Desplazamiento Positivo: El caudal disminuye poco a medida que la resistencia al flujo aumenta.

- Equilibrio hidráulico: La mayor parte de las bombas de paletas son equilibradas hidráulicamente (Anote que las salidas están en lados opuestos, al igual que las entradas. Las fuerzas que se oponen se equilibran entre ellas y reducen las cargas en los cojinetes y la deflexión en e] eje)

DESVENTAJAS: - Gran cantidad de partes: muchas partes mecánicas, costo elevado. - Más difícil de mantener que las bombas de engranajes: Pequeñas cantidades de materias

extrañas causan desgaste rápido, debido al roce de las paletas. 5.2.3 FILTRO DE ACEITE: Dispositivos para

separar las partículas o sólidos que se hayan en suspensión en el aceite. El aceite puede filtrarse en cualquier punto del sistema.



En muchos sistemas hidráulicos, el aceite es filtrado antes de que entre a la válvula de control. Para hacer esto se requiere un filtro más o menos grande que pueda soportar la presión total de la línea. Colocado el filtro en la línea de retorno tiene también sus ventajas. Unas de las mayores es su habilidad de atrapar materiales que entran al sistema desde los cilindros. El sistema impedirá que entre suciedad a la bomba. Esto es verdad siempre que no se agreguen materias extrañas al tanque, Cualquiera de los dos tipos de filtro en las tuberías debe equiparse con una válvula de derivación.

5.2.4 VÁLVULA DE CONTROL O DIRECCIONAL: Consiste en un carrete con dos o más

bandas maquinadas que puede moverse dentro de una perforación o cuerpo de válvula. El juego entre las bandas de la válvula de carrete y la perforación en el cuerpo de la válvula es sumamente pequeño el ajuste de alta precisión de la válvula al cuerpo, necesario para impedir filtraciones a presión alta requiere limpieza absoluta para evitar desgastes prematuros. A fin de impedir distorsión del cuerpo de la válvula y atascamientos es necesario dar el torque correcto a todos los pernos al armar. Las válvulas de control del tipo de carrete son válvulas deslizantes. Puesto que el carrete se mueve hacia adelante y hacia atrás permite que el aceite fluya a través de la válvula o impida su flujo.

5.2.5 VALVULA DE PRESION MAXIMA O

VALVULA DE ALIVIO: Son válvulas limitadoras y que no controlan la presión actual de trabajo. Solamente la carga controla esta presión. Recuerde que la bomba no produce presión. La presión es el sistema hidráulico es el resultado de la restricción al flujo y la presión en cualquier momento dependerá de la carga aplicada en el cilindro hidráulico.



6. LA BOMBA HIDRÁULICA El uso de la fuerza para activar implementos y necesidad de levantar la producción a llevado a usar sistemas a mayor presión y bombas de mayor capacidad. En un sistema hidráulico se usan las bombas de desplazamiento positivo como las de engranajes, paletas o de pistones. El uso de éstas depende del rango de presiones del sistema. Por ejemplo, los rangos donde trabajan sin afectar negativamente su eficiencia volumétrica son: - Bomba de engranajes : hasta 1000 psi. - Bomba de paletas : hasta 2000 psi. - Bomba de pistones : hasta 5000 psi. Evidentemente el adelanto técnico cambiará periódicamente estos rangos. Por otro lado estas bombas serán afectadas considerablemente si no evitamos la acción del enemigo número uno del sistema hidráulico, la suciedad. Cuando la bomba funciona en un sistema limpio, libre de aire y con el aceite adecuado, tendrá una larga vida. Lógicamente, aparte de su desgaste normal debido a la fricción, la bomba también puede fallar por diferentes causas ajenas a este desgaste. En todos los casos cuando una bomba falla, se determinaré primero la causa a fin de que no vuelva a ocurrir lo mismo en el nuevo repuesto instalado.

6.1CAUSA DE PROBLEMAS EN LAS BOMBAS HIDRAULICAS Las fallas pueden ser diversas y será difícil aislar la causa inicial. A su vez, las causas pueden ser muchas pero las podemos agrupar como sigue: - Contaminación por materias finas. - Contaminación por materias gruesas - Aereación - Cavitación



- Falta de aceite - Presión excesiva - Tolerancia insuficiente - temperatura elevada del aceite - Ensamble e instalación incorrecta

6.1.1 CONTAMINACION POR PARTICULÁS FINAS El desgaste abrasivo causado por partículas finas es la más común de las fallas de bombas. La suciedad y otras materias extrañas circulan a través del sistema causando desgaste en todos los componentes especialmente en las placas de presión, lumbreras del cuerpo y en el área del cojinete del eje en las bombas de engranaje. En la bomba de paletas produce desgaste en las paletas y en sus ranuras permitiendo que el aceite escape. Al mismo tiempo se produce una pérdida de control de las paletas las cuales rebotan causando rayaduras al anillo. La suciedad puede entrar al sistema por sellos desgastados o si se le da servicio en condiciones sucias. Por eso se recomienda siempre limpiar la tapa del tanque, embudos y toda el área de llenado antes de abrir el tanque. Chequee el sello limpiador de la varilla del cilindro si trabaja correctamente. 6.1.2 CONTAMINACION POR MATERIAS GRUESAS La presencia de estas materias resulta comúnmente de fallas de otros componentes en el sistema hidráulico o de un lavado deficiente después de una falla anterior. Los daños por estas partículas pueden ocurrir en cualquier momento y repentinamente dependiendo de la cantidad y tamaño de las partículas. Indicativo de estos daños son las rayaduras en la superficie de las placas de presión, rayaduras del eje del cojinete; desgaste en las ranuras en la superficie del cuerpo de la bomba que hace contacto con la punta del diente del engranaje. En la bomba de paletas se observarán exceso de raspaduras y ondulaciones en el anillo, las partículas metálicas pueden llegar al extremo de atascar el motor entre las placas torciendo o rompiendo el eje. De allí la importancia del cuidado que se debe tener con el conjunto de filtrado y colador magnético de partículas. 6.1.3 AEREACION Y CAVITACION La Aereación y cavitación son discutidos juntos debido a que actúan en forma muy semejante en el sistema. En ambos casos, el vapor del aceite y las burbujas de aire en el aceite causan daño s en las bombas. Este fenómeno se produce al comprimirse y expandirse rápidamente las burbujas de vapor de aire que se mezcla con el aceite. La Aereación se origina por el aire que entra al sistema por conexiones flojas, por una pequeña fuga o por la agitación del aceite en el tanque. La cavitación se origina usualmente por la restricción de la línea de succión de la bomba, creando vacíos en el sistema. La Aereación y cavitación erosiona o pica las placas de presión y la caja de la bomba de engranajes. En la bomba de paletas erosiona, raspa y ondula el anillo, desgasta los bordes y puntas de las paletas. Se recomienda comprobar la viscosidad del aceite, el grado, que no produzca espuma y el ajuste de la máxima presión.

6.1.4 FALTA DE ACEITE La falta de aceite puede causar una falla casi instantánea de la bomba y puede ocurrir por: un bajo



nivel de aceite en el tanque, gran succión de aire por la línea, funcionamiento en pendientes muy inclinadas, suciedad o conexiones flojas, viscosidad del aceite, etc. Los componentes de una bomba tomarán el color azul rápidamente por el recalentamiento. 6.l.5 PRESION EXCESIVA La sobre presión puede deberse a que la válvula de alivio no cumple su función. Esto produce grandes y repetidas vibraciones de excesiva presión. O puede deberse a una regulación muy alta de la válvula de alivio. Como consecuencia puede ocurrir la rotura del eje o rajadura de la caja en una bomba de engranajes. 6.1.6 TOLERANCIAS INSUFICIENTES Las luces deben ser las correctas, de lo contrario se producirán fallas a pocas horas de funcionamiento. 6.1.7 TEMPERATURA ELEVADA DEL ACEITE El calor excesivo pondrá negro las placas de presión y engranajes, y endurecerá los anillos o sellos. Si el calor excesivo es de corta duración, una temperatura de más de 3000°F es suficiente para producir estos problemas. La temperatura elevada resultará de una válvula pegada o de una válvula de alivio regulada a muy baja presión. CONCLUSION Las presiones altas imponen grandes esfuerzos a todos los componentes del sistema hidráulico. Al mismo tiempo se requiere aumentar la confiabilidad para tener operaciones seguras; por lo tanto, es esencial un cuidadoso mantenimiento preventivo para reducir los períodos de fallas, extender la vida de servicio, ciclos rápidos y lograr una operación segura de la máquina. Son esenciales para el rendimiento adecuado de la bomba hidráulica, aceite limpio del grado correcto, cambio regulares de filtro y frecuentes inspecciones de todos los componentes del sistema hidráulico.



7. VALVULAS HIDRAULICAS Las siguientes válvulas hidráulicas las encontraremos en la mayoría de los sistemas hidráulicos. 7.1 VALVULA DE DIRECCION Su propósito principal es el de bloquear o dirigir el flujo de aceite a un circuito determinado, podrá ser para levantar o para bajar la hoja topadora de un tractor Es también conocida como válvula carrete. Puede ser de: Dos posiciones (Avance y retroceso) Tres posiciones (Levantar, sostener, bajar) Cuatro posiciones (levantar, sostener, bajar, flotante 7.2 VALVULA DE ALIVIO SIMPLE Su propósito es limitar la presión máxima del sistema Esta válvula inicialmente es mantenida cerrada por la fuerza del resorte. La presión del aceite actúa' contra la cara de la válvula. Al elevarse la presión del aceite hasta un determinado valor, suficiente para vencer la fuerza del resorte, eleva la válvula para permitir que el aceite sea dirigido al tanque. 7.3 VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR PILOTO

Su función es limitar la presión máxima. Protege al sistema hidráulico de un aumento excesivo de presión debido a sobrecargas o a líneas bloqueadas. Esta válvula esta compuesta de una válvula pequeña piloto y una válvula grande de descarga con un orificio.



El aceite que actúa contra la válvula de descarga fluye al mismo tiempo a través del orificio para actuar, también contra la válvula piloto cuando la presión de aceite se eleva sobre la presión máxima, inicialmente se abre la válvula piloto por tener un resorte pequeño se necesita una fuerza pequeña para hacerlo, o sea es más sensible desviando una pequeña cantidad de aceite al tanque. Esto a la vez, crea el flujo por el agujero de la válvula grande de descarga. Se inicia el desequilibrio hidráulico: fenómeno que ayuda a abrir completamente la válvula de descarga desviando el aceite al tanque y no permitiendo que la presión se eleve más allá de su valor máximo. 7.4 VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR UN PISTON Su función es limitar la presión máxima. Protege las líneas, cilindros y válvulas de sobre presiones producidas por fuerzas externas en el cucharón de un cargador o la hoja topadora de un tractor. Está compuesto por una válvula, un resorte y un pistón pequeño que actúa contra la válvula. El aceite a presión actúa directamente contra el pistón, como tiene una área pequeña comparada con el área de la válvula se necesita poca fuerza para moverlo. Al elevarse la presión el aceite mueve al pistón y ésta a la válvula descubriéndose las lumbreras de descarga al tanque. La válvula tiene unos agujeros a su alrededor que permiten una descarga gradual del aceite. 7.5 VÁLVULA UNIDIRECCIONAL O VALVULA CHECK

Su función es controlar el flujo en una sola dirección. Esta válvula se encuentra en el flujo, de tal manera que el aceite pasa por la válvula. También se le conoce como válvula de retención.

7.6 VÁLVULA COMPENSADORA Esta válvula permite tomar cl aceite directamente del tanque para enviarlo al cilindro hidráulico. Para que realice esta función se necesita que la presión del tanque sea mayor que la presión de la línea. Este efecto de succión ocurre por ejemplo cuando la hoja topadora de un tractor está bajando. Al bajar el pistón se crea una depresión en el extremo de la cabeza del cilindro hidráulico, depresión que acciona la válvula para agregar aceite del tanque al flujo que la bomba envía al cilindro con el único propósito de aumentar la velocidad de desplazamiento del pistón hidráulico y por ende de la hoja topadora.



7.7 VALVULA CONTROL DE FLUJO Esta válvula provee un predeterminado flujo a un circuito y envía el exceso de flujo a otro circuito n al tanque. Un ejemplo es el cilindro de inclinación de la hoja topadora. Este cilindro por ser más pequeño que el cilindro de levantamiento, necesita un volumen menor de aceite. 7.8 VALVULA DIVISORA DE FLUJO

Esta válvula se usa para enviar igual cantidad de aceite a dos dispositivos. Como los frenos o los embragues direccionales de un tractor. La división igual de flujo lo hacen dos cilindros unidos entre sí que tienen un agujero central, Este agujero crea el desequilibrio hidráulico, necesario para deslizar el carrete hacia el lado de menor presión, posición del carrete que restringirá el flujo y producirá un aumento de presión igual a la restricción causada en el otro lado, por la acción de los frenos o embragues de dirección.

7.9 VALVULA REDUCTORA DE PRESION O MODULADORA

Controla la presión cuando hay que reducirla para fines de control de presión, como en servo transmisiones en donde el orden de enganche de los embragues es determinado por la presión que se aplica. Esta válvula se encuentra colocada a través del flujo. Normalmente se abre y cierra sólo lo suficiente para mantener una presión correcta. La válvula tiene un resorte y es mantenido abierta por la fuerza de este resorte.

7.10 VALVULA DIFERENCIAL DE PRESION Sirve para restar una cantidad dada de presión utilizando un resorte para compensar la diferencia. El ajuste del resorte depende de los requerimientos del sistema.



8 POSIBLES CAUSAS DE PROBLEMAS EN LAS VALVULAS HIDRAULICAS 8.1 VÁLVULA DE DIRECCION O DE CARRETE PROBLEMA: Mal funcionamiento de la hoja topadora o cucharón

Posibles Causas Corrección

- Fugas entre carrete y cuerpo de la válvula. - Reemplace los componentes dañados.

- Sellos desgastados. - Reemplace. PROBLEMA: Atascamiento en el cilindro interior de la válvula.

Posibles causas Corrección

- Material extraño obstruyendo el carrete. - Lavar. - Ensamble y ajuste incorrecto del cuerpo de

la válvula. - Refiriéndose a la sección de ajuste y

torques. - Montaje sobre una cara que no es plana. - Reemplace.

8.2 VÁLVULA DE ALIVIO SIMPLE

PROBLEMA: Presión baja.

Posibles causas Corrección - Resorte desgastado o roto. - Reemplace. - Asiento muy desgastado. - Reemplace o reconstruya. - Material extraño obstruido debajo de la

válvula. - Lavar o reconstruir.

- Lainas incorrectas - Ajustar PROBLEMA: Presión Alta.


- Válvula atascada. - Cuerpo de la válvula ladeado.

- Lainas incorrectas. - Ajustar 8.3 VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR PILOTO PROBLEMA: Regulación alta de presión.



Posibles causas Corrección - Excesivo número de Lainas. - Remover y reajustar.

- Resorte incorrecto en la válvula piloto - Reemplace.

- Excesivo flujo de la bomba. - Coincida la válvula con la bomba. PROBLEMA: Regulación baja de presión

Posibles causas Corrección - Insuficiente número de Lainas. Agregue y reajuste. - Material extraño obstruido debajo del

asiento de la válvula piloto. - Desmonte y lave.

- Fugas desde la cámara de sobrecarga - Reemplace los anillos. - Asiento de la válvula piloto desgastada. - Reemplace. - Resorte de la válvula piloto vencido. - Corregir y reemsamblar - Válvula de sobre carga mantenida abierta por obstrucción. - Desmonte y lave.

PROBLEMA: Operación Incorrecta.


- Válvulas de sobre carga pegada.

- Chequear si hay distorsión en el diámetro interior.

- Chequear si hay material extraño en el aceite.

- Válvulas piloto desgastado. - Reemplace. 8.4 VÁLVULA COMPENSADORA

PROBLEMA: Mal funcionamiento de la hoja topadora o cucharón.


- Válvula obstruida en posición abierta. - Lavar o reemplazar PROBLEMA: La hoja no levanta.

Posibles causas Corrección - Válvula obstruida en posición abierta. - Lavar o reemplazar.

8.5 VÁLVULA CONTROL DE FLUJO PROBLEMA: No limita el flujo.

Posibles causas Corrección - Válvula amarrada en el cuerpo. - Lavar o reemplazar el resorte incorrecto.



PROBLEMA: Flujo demasiado bajo.

Posibles causas Corrección - Resorte de la válvula roto o desgastado. - Reemplace el resorte.

- Válvula atrapada parcialmente cerrada. - Lavar reemplazar 8.6 VÁLVULA DIVISORA DE FLUJO PROBLEMA: Presión de aceite bajo cuando uno de los frenos se aplica, en cambio la presión es correcta cuando se aplica ambos frenos. .

Posibles causas Corrección - Válvula atascada en la posición central. - Lavar o reemplazar

PROBLEMA: La presión de aceite a uno de los frenos es alta.

Posibles causas Corrección - Válvula amarrada en uno de los extremos del cuerpo. - Lavar o reemplazar.

PROBLEMA: La presión de los frenos es baja.

Posibles causas Corrección - Ajuste bajo de la válvula de alivio

principal. - Remover y reajustar.

- Ajuste bajo de la válvula de alivio de los frenos. Reemplace el resorte o reajustar.

8.7 VÁLVULA DIFERENCIAL DE PRESION

PROBLEMA: El diferencial de presión es menor que la especificada.

Posibles causas corrección

- Resorte roto o incorrecto. - Reemplace el resorte.

- Fugas de aceite desde la cámara - Determine la causa de la fuga. PROBLEMA: El diferencial de presión es mayor que el especificado.



Posibles causas corrección

- Resorte incorrecto. - Reemplace con el correcto.

- Válvula obstruida en posición abierta - Reemplace el componente si está dañado 9. RECOMENDACIONES DE OPERACION Y MANTENIMIENTO

1. Usar aceite de las especificaciones y cantidad recomendada. 2. Calentar previamente el sistema hidráulico, antes de aplicarle carga. 3. Verificar las posibles fugas de aceite por mangueras, cilindros, empaquetaduras, etc. 4. Ajustar en posición correcta de trabajo el cucharón y su indicador de ubicación. 5. Para mejorar el ciclo de trabajo limitar la altura de levantamiento del cucharón de acuerdo a

las necesidades de trabajo. 6. Practicar el lavado del sistema hidráulico, de acuerdo a los métodos recomendados. 7. Informar de cualquier anormalidad en el funcionamiento del sistema hidráulico. 8. Verificar periódicamente o cuando se requiera, la máxima presión del sistema usando

instrumentos y personal especializado. 9. Los implementos cuando no sean usados deberán permanecer apoyados en el suelo, y si

fuera necesario levantarlos, deberán apoyarse en caballetes rígidos, la máquina bien estacionada y la palanca de la transmisión trabada.

10. Si el aceite esta caliente, tenga cuidado al destapar el depósito pues se encuentra a presión. 11. Usar mangueras, terminales, etc., de resistencia garantizada por el fabricante. 12. Siga las indicaciones de los Manuales de Mantenimientos de cada máquina. En ellos en-

contrará los períodos de servicio, de cambios, especificaciones de aceites, advertencias para la seguridad del persona] y de operación.

13. Recuerde que el enemigo número uno del Sistema Hidráulico es la suciedad.



10. ANÁLISIS DEL SISTEMA HIDRÁULICO Al analizar el sistema hidráulico, recuerde que para obtener un funcionamiento óptimo es necesario tener el flujo y la presión de aceite correctos. El flujo de aceite depende de la entrega de la bomba, la cual es función de la velocidad del motor. La presión del aceite es una consecuencia de restricción en el flujo del aceite. En todos los casos, se deben hacer primero inspecciones visuales. Procede luego a las pruebas operacionales. y después a las pruebas con instrumentos.

En estas pruebas se determinará lo siguiente:

1. Presión de abertura de las válvulas de alivio: principal y del circuito de inclinación. Una baja presión de alivio reduce las capacidades de levantamiento y excavación de la máqui-na. Si las presiones de abertura son demasiado altas pueden reducir la duración de las mangueras, bomba y de los otros componentes.

2. Cantidad de desplazamiento en los circuitos de levantamiento e inclinación. El desplaza-miento de los circuitos es consecuencia de filtraciones en los sellos de los pistones de los cilindros en los sellos de anillo o de las válvulas de control, debido a válvulas de retención o de compensación mal asentadas y a holguras excesivas entre el carrete y la perforación de la válvula.

3. Tiempos de ciclo de los circuitos de levantamiento e inclinación Si los tiempos de ciclo de los circuitos son excesivos, será señal de que hay filtraciones desgaste en la bomba y reducción en la velocidad de la bomba.

El análisis de una falla será más fácil y la conclusión más acertada si se recuerdan los fundamentos del sistema hidráulico. 10.1 INSPECCION VISUAL Una inspección visual del sistema con el motor parado debe ser el primer paso al tratar de ubicar un problema. Lleve a cabo las siguientes inspecciones con el cucharón en el suelo y el aceite ligeramente caliente. 1 Compruebe el nivel del aceite. Afloje lentamente la tapa de llenado del tanque. Si el aceite sale

por el agujero de sangría cuando está aflojando la tapa, permita que se descargue la presión del tanque antes de quitar la tapa de llenado.

2 Quite los elementos filtrantes y compruebe que no haya material extraño. Un imán separará los materiales metálicos ferrosos de los materiales metálicos no ferrosos y los materiales de sellado no metálicos anillos de pistón, sellos de anillo O, etc.)

3 Inspeccione todos los conductos y conexiones en busca de daños o filtraciones. 10.2 PRUEBAS OPERACIONALES La prueba operacional del sistema será útil al ubicar posibles filtraciones internas, fallas en las válvulas o en la bomba. La velocidad del funcionamiento de un cilindro puede utilizarse para comprobar la bomba y los cilindros Levante, baje, incline hacia adelante y hacia atrás varias veces el cucharón. 1. Observe la extensión y retracción de los cilindros en busca de movimientos erráticos. 2. Escuche si hace ruido la bomba. 3. Escuche el funcionamiento de la válvula de alivio. Las válvulas de alivio no se deben abrir

excepto cuando se trae o extiende plenamente un cilindro, cuando el cucharón está vacío. 4. Observe el funcionamiento del ubicador del cucharón y del desenganche del levantamiento. Pruebe e inspeccione el ajuste de cualquier lugar donde sea evidente o se sospeche un



funcionamiento incorrecto.

10.3 PRUEBAS CON INSTRUMENTOS Estas pruebas se realizan utilizando equipo de prueba hidráulico de evaluación cuyos resultados determinan el estado y condición de los elementos del sistema hidráulico tales como bomba, válvulas y cilindros. Es importante recalcar que esta prueba debe hacerse con personal especializado y capacitado para la correcta interpretación de las lecturas aplicándolas para un diagnóstico conecto del estado del sistema hidráulica.



11. LAVADO DE SISTEMAS HIDRAULICOS CONTAMINADOS Como parte de cada trabajo de servicio hidráulico se debe remover todo el material extraño del sistema. Cualquier materia extraña que no se elimine será una causa posible de una siguiente falla. LAVADO: es el procedimiento que utiliza aceite limpio para lavar (cambiar) todo el aceite sucio del sistema. VACIAR: el aceite solamente deja un poco de aceite sucio en los cilindros y otras cámaras no accesibles. CIRCULAR: el aceite limpio mueve la suciedad y aceite sucio, hacia el depósito donde se puede vaciar. Hay tres formas de limpiar el sistema hidráulico: NO LAVADO : Vaciar, instalar nuevo elemento de filtro, llenar con aceite limpio. LAVADO GENERAL : Método 1 LAVADO GENERAL : Método 2 Se debe elegir la forma que le asegure un trabajo satisfactorio de limpieza. El vaciar solamente el aceite generalmente se hace cuando el elemento que ha fallado queda fuera de la trayectoria del flujo de aceite (sello del eje de la bomba, cuerpo de bomba agrietado, motor pegado, pernos del cuerpo roto); además ver que no haya pérdidas o remoción de metal que pueda circular por el sistema. El método 1 se utiliza cuando las reparaciones se hacen antes de una falla completa o antes que las partículas de metal hayan circulado por el sistema, también cuando el daño de los componentes fue hecho por partícula. El método 2 se usa después de cualquier falla de la bomba o los componentes cuando se hayan desprendido partículas metálicas grandes y hayan circulado por el sistema.

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