manual hidraulica maquinaria pesada caterpillar finning

8/13/2019 Manual Hidraulica Maquinaria Pesada Caterpillar Finning

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2003

HIDRAULICA
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INTRODUCCION A LA HIDRAULICA

Conceptos de Fsicas

Fuerza = Es la causa que produce un cambio de direccin velocidad

Presin = Es la fuerza ejercida en un rea determinada

Trabajo = Es la fuerza necesaria para desplazar un elemento en unadistancia determinada

Flujo = Es el movimiento del liquido

Caudal = Es volumen desplazado en una unidad de tiempo

Area = Es la superficie largo X ancho

Volumen = Una rea por una altura

El empleo de los mandos hidrulicos se generaliza sobre toda las ramasde la Industria, esta nos permite llevar energa por diferentes circuitos conla perdida mnima, en lugares remotos de difcil acceso

Una definicin de hidrulica es: EL USO DE LOS LIQUIDOS PARAREALIZAR UN TRABAJO En el caso de Caterpillar en los equipos de movimiento de tierra

FORMA BASICA DE UN SISTEMA HIDRAULICO

La figura muestra un esquema de un sistema hidrulico bsico


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Actuamos con una fuerza sobre l embolo de una bomba simple. La fuerzadividida por la superficie nos da la presin ( P= F/A)Cuando ms se empuje l embolo, es decir cuando mayor es la fuerza,mas crecer la presin, que acta sobre la superficie, y puede levantar lacarga ( F= P x A)

Si la carga pertenece constante, la presin no aumentara mas, la presinse acomoda siempre a la resistencia que se opone al flujoDel liquido.

La carga puede ser movida solo si se logra alcanzar la presin requerida.La velocidad con que se mueve la carga depende solo del caudal que sesuministra al cilindro. En la figura ello implica que cuando ms rpido esdesplazado l embolo hacia abajo mayor es el caudal mayor es el caudalque llega al cilindro mayor es la velocidadEn la practica, sin embargo este sistema tiene que ser completado

Con elementos adicionales. Es necesario introducir dispositivos queinfluyen por ejemplo en el sentido de desplazamiento del cilindro, lavelocidad y la presin que puede soportar el sistema.PRINCIPIOS DE LA ENERGIA HIDRAULICA

Para un estudio detallado sobre el movimiento de los fluidos a presin entubera, seria necesario un tratamiento detenido y profundo. El presentetrabajo tan solo pretende ayudar a comprender el funcionamiento de los

circuitos oleodinamicos limitndose a recordar algunos fundamentosMAGNITUDES FUNDAMANTALESDefiniciones y reducciones del sistema internacional de Unidades ISOUna masa (en sentido de cantidad de materia) de 1 Kg. produce en latierra una fuerza de 1 Kg.Segn la Ley de Newton:

F= M x aFuerza = Masa x Aceleracion

Kg. m/ S 2

Segn el sistema antiguo se utilizaba la aceleracion de gravedad como aaceleracion

F= m x g1kp = 1 Kg. x 9,81 m/s2 = 9,81 Kg. x m/ s2

segn el sistema SI, se expresa la fuerza en Newton (N)


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1N = 1Kg x 1m / s2 = 1 Kg. X m/ s2 entonces es: 1Kp = 9,81 N

HIDROESTATICA

PRESION HIDROESTATICA

Una columna de liquido ejerce, por su propio peso,Una presin sobre una superficie en que acta. La presin es funcin dela columna en funcin de la altura de la columna (h), de la densidad (&) yde la aceleracion de gravedad (g)Presin = h x & x g

Si se toman recipientes de formas distintas y llenados con el mismoliquido, la presin ser funcin solamente de la altura

P1 = P2 =P3, A1=A2 =A3 LA FUERZA RESULTANTE

F1= F2= F3PRESION POR FUERZAS EXTERNAS (LEY DE PASCAL)


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Acta una fuerza externa F sobre una superficie A, se produce en lliquido una presinLa presin es funcin de la magnitud de la fuerza perpendicular alasuperficie

P= F/ALA PRESION SE DISTRIBUYE UNIFORMEMENTE EN TODOS LOS

SENTIDOS ES IGUAL EN TODOS LADOS

Esto ocurre despreciando la presin del peso del liquido que debe seradicionado en funsion de la alturaEsta presin, en relacin a las presiones con que se trabajan en lahidrulica, se puede despreciar; por ejemplo:

10m de columna de agua =1 bar

TRANSMISION HIDRAULICA DE FUERZA

Dado que la presin se distribuye uniformemente en l liquido, la forma delrecipiente no tiene ninguna influencia.

Para poder analizar la presin resultante por la accin de una fuerzaexterna tomamos como ejemplo el sistema mostrado en la figura

Si actuamos con la fuerza F1 sobre la superficie A1 producimos la presin:

P= F1/A1


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F1= F2 = F

P1 x A1 = P2 x A2

Entonces P1 x A1 = F1 P2 x A2 = F2

P1 / P2 = A2 / A1

En conclusin la presin es inversamente proporcional a la superficie

HIDRODINAMICA

Ecuacin del flujo

Si un liquido fluye por un tubo de seccin variable, el volumen que pasapor unidad de tiempo es el mismo, independiente de la seccin

La velocidad del flujo varia

Caudal Q = V/ t

Q = caudalV = volumen


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T = tiempoA = superficieS = espacio

V = A x S

Reemplazando Q = A x S / tEl espacio S en el tiempo es = velocidad v = S/t

Obtenemos Q = A x v

Ecuacin de continuidad

A1 x v1 A2 x v2 Q1 = Q2

Ecuacin de la energa de Bernoulli

Esta ecuacin nos dice que en un flujo la energa permanece constantesiempre que no haya intercambio con el exterior

La energa total esta compuesta por:

Energa potencial = energa de posicin en funcin de la altura de lacolumna del fluido. Energa de presin ( presin esttica) al energa Cinemtica =energa del movimiento en funcin de la velocidad

del flujo Presin dinmicaEcuacin de Bernoulli

g x h + P/ & + v2 / 2 = cte.

la relacin a la energa de presin es:

Pt = Pst + & + g x h + &/ 2 x v2

Pt = presin totalPst = presin esttica& x g x h = presin de la columna del fluido&/2 x v2 = presin dinmica

Observando la ecuacin de continuidad y energa podemos deducir:


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Cuando disminuye la seccin del pasaje aumenta la velocidad y por lotanto le energa cintica tambin aumenta

Dado que la energa total permanece constante es necesario que reduzcanla energa de posicin energa de presin o ambas

La energa de posicin varia en forma despreciable en estos casos.

Por lo tanto, tiene que variar la presin esttica; varia en funcin de lapresin dinmica y esta es a la vez funcin de la velocidad

En una instalacin hidrulica es importante la energa de presin ( presinesttica). la energa de posicin y la energa cintica son muy pequeas y

se desprecian

Perdida de energa por friccinEstando l liquido en reposo, las presiones son iguales antes, durante ydespus de una estrangulacin; son iguales a lo largo de toda la tuberaSi un liquido fluye en un sistema en un sistema se produce calor por lafriccin y se pierde energa en forma de energa trmica; significando elloperdida de presin (figura anterior)La energa hidrulica no se puede trasmitir sin perdidas. Las perdidas por

friccin dependen deLongitud de la tuberaRugosidad de la tuberaCantidad de codos y curvasSeccin de la tuberaVelocidad del flujo

Tipos de flujos

Los flujos laminaresEn el flujo laminar las partculas del liquido de mueven formando capasque se deslizan ordenadamente hasta una cierta velocidad No hayinterferencia entre las partculas ni tampoco se influyen en el movimiento


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momentneamente antes que la vlvula de alivio comience a liberar la altapresinComo resultado es un aumento exagerado de la presin en el sistema estosuperior a la presin de ajuste de la vlvula de alivioEsta s La Presin de Oleaje

Esta presin de oleaje produce generacin de cavitacin y aumento detemperatura

CausasEl paro abrupto de la vlvula de controlMovimientos bruscos de las vlvulas de control

Componentes de los circuitos Hidrulicos

Estanque = Almacena l liquida, disipa calor pueden ser Abiertos, o presurizados

Conductos = Lneas que transportan l liquido pueden serflexibles o rgidas

Bomba = Permite colocar en movimiento l liquido transforman laenerga mecnica en energa hidrulicapueden ser, paleta, pistones, engranaje, centrifugas

Vlvulas = Controlan la direccin del flujo, la presin y caudales

Accionadores = Permiten realizar el trabajo transforman la energahidrulica

en energa mecnica, motores, cilindros


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Estanque

Partes principales de un estanque

1. - Rejilla de llenado, 2. - Filtro de Retorno 3. - Mirilla, 4. - Salida Bomba 5. - TapnMagntico 6. - Retormo 7. - Deflector 8. - Vlvula de Alivio 9. - Respiradero1. - Rejilla de Llenado =---------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------

2. - Filtro de retorno =---------------------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------------------

3. - Mirilla = --------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------

4. - Salida a la Bomba =---------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------

5. - Tapn magntico =---------------------------------------------------------------------------------- -----------------------------------------------------------------------------------

6. - Retorno =--------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------

7. - Deflector =--------------------------------------------------------------------------------- -----------------------------------------------------------------------------------

8. - Vlvula de Alivio =---------------------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------

9. -Respiradero =--------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------


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CONDUCTOS

Los conductos son los encargados de trasnportar los lquidos de un lugar aotro, pueden ser rgidos como caeras y flexibles como las mangueras;estas ultimas tienen diferentes materiales dependiendo del tipo de liquido y

presiones que deben soportar Mangueras

Nomenclatura capa interior

Refuerzos capa amortiguadora Caera

Bombas

Existen diferentes tipos de bombas

Bomba de engranaje, Caractersticas Estas bombas son de bajo costo, aceptan impurezas son

desplazamiento fijo y positivo

CAERIAS


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ACUMULADORES

Existen tres tipos de acumuladores, cargado por resortes peso y gas

Resorte Gas Peso

Vlvulas

Las vlvulas se identifican en tres categoras, en reguladoras depresin, direcciones, y reguladoras de flujo

Vlvula de alivio principal Son vlvulas que limitan la presin mxima en un sistemaestas pueden ser piloteadas o no


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Vlvula de alivio de lneaSon semejantes a las vlvulas de alivio principal pero son

por lo general ajustadas aun valor mayor que la de alivio principalpermitiendo que se abran por golpes externos, cuando la vlvuladirecciones se mantiene cerradaEn ocasiones tambin las encontraremos ajustadas a menorpresin y se encuentran en determinados sistemas dondeprotegeremos los implemento


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Vlvulas de carreteLas vlvulas de carrete permiten direccional el caudal a distintos

circuitos, son cilindros de diferentes dimetros mecanizados enun eje,

estos pueden tener muescas longitudinales que le permiten tenerun mejor control sobre el implemento

Las ranuras de regulacin permiten el paso del flujo en formagradual y no en forma abrupta, sin impacto

Ranuras de regulacin


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Las ranuras en el manto del cilindro permiten mantener lalubricacin y centra los carretes

Vlvula unidireccional (check) Son vlvulas que permiten el flujo en un solo sentido

Ranuras en el manto del cilindro


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Vlvulas en paraleloEn este tipo de vlvulas se disponen en paralelo y todos loscarretes pueden operara independientemente a estaconfiguracin se llama en paralelo

Vlvulas en serie En este sistema los implementos no se podrn mover todos almismo tiempo uno tendr dominio sobre el otro


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Grfica de sistemas en serie y paralelo

SISTEMA ISO HIDRAULICO

La representacin ISO (Organizacin s Estndar Internacional)permite internacionalizar la representacin de vlvulas ycomponentes de sistema Ole- hidraulico, y de aire que son muy

semejantesLos smbolos grficas pueden ser usados Uso de un lenguaje comn Explicar el funcionamiento y operacin Localizacin de problemas y servicio

Los smbolos grficos no indican Posicin de actuador

Localizacin de las lumbreras Cambio de posicin de las vlvulas


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MOMENCLATURA DE LOS COLORES


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ConductosCaeras, tuberas y mangueras

Uniones y cruces de onductos

Smbolos Bsicos


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Smbolos auxiliaras

Smbolos de controles manuales

Controles hidrulicos


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Acondicionadores de fluido

Cilindros

Bombas


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Motores

Vlvulas

Vlvulas de alivio

Vlvula reductora


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Vlvula diferencial

Vlvula unidireccinal

La vlvula compensadora es igual a una unidireccional con ladiferencia que tiene un resorte de baja tensin (2 Psi aprox.)Y un rea expuesta en la parte de retorno, permite que el aceitede retorno suministre por una falta de aceite, ( efecto jeringa;nombre en ingles makeup)

Vlvula alivio de lneaLa vlvula de alivio de lnea es una combinacin entre unavlvula de alivio y una compensadora


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Vlvula lgica Cohete

Sistema de carga sentida y Presin compensada

Carga sentidaDefinicin (L.S.)

ES UN SISTEMA DE CONTROL DONDE LA PRESIN A LASALIDA DE LA BOMBA SE MANTIENE SOBRE LA PRESINREQUERIDA Y DETERMINADA POR LA CARGA


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Sistema de presin compensadaDefinicin (P.C.)

ES UN SISTEMA DE CONTROL EN EL CUAL MANTIENE UNAVELOCIDAD DEL IMPLEMENTO EN UNA VELOCIDADCONSTANTE PARA UNA POSICIN DE LA PALANCA

Estos dos sistemas de control pueden ser aplicados en conjunto

como separados


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CARGA

SENTIDA/PRESION

COMPENS

ADA

HIDRAULICA

(LS/PC)

&

COMPENSAC

ION

HIDRAULICA

DEPR

IORIDAD

DE

PRESION

PROPO

RCIONAL(PPPC)


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33/43

ORIFICIO

VALVUL

A

REDUCTORA

PRES

ION

VAL

VULA

DE

CONTRO

LDEFLU

JO


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VALVUL

A

REDUCTORA

PRES

ION

VALV

ULA

CONTROL

P

RINCIPAL

DOBLE

CHECKVALV

ULA

PASAJE

SEAL

BOMBAS

ISTEM

A

DECONTRO

LDEFLUJOC

OMPENSADA


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MOTOR

BOMBA

DISPLAZAMIENTO

FIJO

CENTROC

ERRADO

VALVULA

DECONTROL

2700P

SI

RESORTE

DO

BLE

CHECKVALVULA

VALVULA

RED

UCTORA

DEPRESION

50PSI

RESORTE

CARGA

PRESIO

N

COMPENSA

DA


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R

ED

DESEAL

DELASRESO

LVER

SIGNAL

2700PSI

RESORTE

200PSI

RESORTE

A

B

CARGA

CARGA

MOTOR

VALVULA

CONTROL

FLUJO

RESOLVER

RESOLVER

RESOLVER


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BOOM

PRIMARIA

RESOLVER

SECUNDARIA

RESOLVER

A

LOSIMPLEMENTOS

VALVULASDECONTROL

RE

D

DESEALES

SWING

BUCKET

STICK

RIGHT

ST

ABILIZER

LEFT

STABILIZER

2700PSI

RESORTE

200PSI

RESOTE

MOTOR

VALVULA

CONTROL

FKUJO


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BOMB

A

DEDESPLAZAMIEN

TOV

ARIAB

LEA

SALIDA

DELA

BOMBA

ACTUADOR

ACTUADOR

P

LATO

EJE

COMPENSADOR

DEPRESION

(P

RESSURECUT-OFF)

COMPENSADOR

DEFLUJO

(MARGINAL)


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MOTOR

BOMBA

DESPLAZAMIENTO

FIJA

VALVULA

CENTROC

ERRADO

2700

PSI

RESO

RTE

DOBLE

CHECK

50PSI

RESORTE

200PSI

RESORTE

CARG

A

CA

RGA

SENTIDA/PRESION

COM

PESADA

VALVULA

CONTROL

FLUJO

VALVULA

REDUCTORA


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ENGINE

BOMBA

DISPLAZAMIENT

O

VARIABLE

CENTROCE

RRADO

DOBLE

CHECK

VAL

VULA

REDUCTOR

A

DEPRESION

50PSI

RESORTES

VALVULAS

CONTROL

LOAD

CAR

GA

SENTIDA

/PRESION

COMPENSADA


41/43

MOTOR

2700PSI

RESORTE

200PSI

RESORTE

CARGA

SENT

IDA

OPERANDOD

OSVALVULA

A

B

C

ARGA

CARGA


42/43

CA

RGA

SENTIDA

/PRESION

CO

MPENSADA

DOSVALVULA

OPERANDO

MOTOR

2700PSI

RESORTE

50PSI

RESORTE

200PSI

RESORTE

50PSI

R

ESORTE

CARGA

CARGO

A

B


43/43

SISTEM

A

HIDRAULIC

OP

PPC

DOSVALVUL

A

OPERANDO/

FLUJON

ECESARIO

BOMBA

LIMITADORA

PRE

SION

2000

PSI

1000

PSI

50PSI

RESORTE

50PSI

RESORTE

VALVEA

VALVEB

400PSI

MARGEN

RESORTE

32

00PSI

RESORTE

VALVULA

COMPENSADA

PILOTO

PILOTO

SEAL

PASAJE

ALIMENTACION

DIRECCIONAL

30GPM

10GPM

FLUJO

REQUERIDO

10

GPM

F

LUJO

R

EQUERIDO

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