manual-sistemas-hidraulicos-cat-valvulas-bombas-engranajes-pistones-componentes-simbolos-flujo-aceite-operacion...

7/25/2019 manual-sistemas-hidraulicos-cat-valvulas-bombas-engranajes-pistones-componentes-simbolos-flujo-aceite-operacio

http:///reader/full/manual-sistemas-hidraulicos-cat-valvulas-bombas-engranajes-pistones-componentes-simbolos-fl 1/72

Capacitacin FINSAMaterial del

0

FUNDAMENTOS DE LOSSISTEMAS HIDRULICOS

DEPARTAMENTO DE DESARROLLO PROFESIONALFINNING SUDAMRICA
http://www.maquinariaspesadas.org/




Generalidades del Curso

Generalidades del Curso

Generalidades

Los objetivos de este mdulo son ensear los fundamentos de hidrulica bsica, identificar ydescribir la funcin de las vlvulas usadas en los sistemas hidrulicos Caterpillar y de lasbombas de paletas, de engranajes y de pistones, desarmar y armar los componenteshidrulicos, identificar y describir la funcin de los smbolos hidrulicos IS, tra!ar el flujo deaceite y describir la operacin de los diferentes sistemas hidrulicos"

Objetios

Objetios#l terminar el curso, el estudiante podr$

%" &'plicar y demostrar los principios fundamentales de hidrulica bsica()uer!a * +resin ' rea-"

." &'plicar y demostrar los efectos de un flujo a trav/s de un orificio"

0" &'plicar la operacin de la bomba de engranajes, la bomba de paletas y la bomba depistones"

1" 2esarmar, identificar y armar los componentes de la bomba de engranajes, de la bomba depaletas y de la bomba de pistones"

3" Identificar los componentes y e'plicar la operacin de las vlvulas de alivio simple, de aliviode operacin piloto, de control de flujo, reductora de presin, diferencial de presin, deretencin, de compensacin, de secuencia y la vlvula de control direccional"

4" Identificar los componentes y e'plicar la operacin de los cilindros de accin simple y deaccin doble"

5" Identificar y e'plicar los smbolos hidrulicos IS"

6" 7ra!ar el flujo de aceite usando los smbolos hidrulicos IS"

8" 7ra!ar el flujo de aceite y e'plicar la operacin del sistema hidrulico del implemento deoperacin piloto"

&l contenido de este mdulo se debe considerar como informacin general de los sistemashidrulicos bsicos usados en todas las m9uinas Caterpillar"

1




Se!uridad "# Se!uridad $Unidad de Ca%a&ita&i'n en Siste(as )idr*uli&osIntrodu&&i'n

&'isten reglas 9ue definen los procedimientos correctos de seguridad 9ue deben tenerse encuenta en el rea de trabajo" Los procedimientos de seguridad deben practicarse hasta 9ue seconviertan en hbitos"Los smbolos grficos de potencia de fluidos se usan en este curso para e'plicar cone'iones ycomponentes" &stos smbolos son el lenguaje grfico de los sistemas hidrulicos usados entodo el mundo y facilitan la comunicacin relacionada con estos sistemas"

Objetios

#l terminar esta unidad, el estudiante podr$

%" 2efinir los procedimientos de seguridad en el trabajo diario

." &ntender los smbolos grficos de potencia de fluidos"

Unidad de Ca%a&ita&i'n en Siste(as )idr*uli&osIntrodu&&i'n

La seguridad es uno de los aspectos ms importantes 9ue una persona debe aprender, e'isten

reglas 9ue determinan las prcticas aceptables de seguridad" &l instructor har un repaso delas prcticas apropiadas de seguridad"&l uso de los smbolos grficos de potencia de fluidos permite una comunicacin rpida, cone'presiones muy cortas, para describir la construccin de un sistema hidrulico" Los estudiantesdeben familiari!arse con estos smbolos para entender y poder leer los diagramas en los cursossiguientes"

Objetios

#l terminar esta leccin, el estudiante podr$

%" 2efinir las prcticas de seguridad 9ue se deben seguir en el rea de trabajo

." &ntender los smbolos grficos de potencia de fluidos

2




Pro&edi(ientos b*si&os de se!uridad

&s importante seguir los procedimientos bsicos de seguridad cuando se encuentre en rea detrabajo" +racti9ue los siguientes procedimientos hasta 9ue se conviertan en hbitos"

&n cual9uier rea de trabajo usted debe$

%" :antener siempre limpia el rea de trabajo

." :antener libre de alimentos y bebidas el rea de trabajo

0" :anejar con precaucin los componentes y las cone'iones$ &l/ctricas e hidrulicas

1" ;sar SI&:+ ;S#< ropa suelta o de tamao inadecuado" > ;S#< joyas

&s importante, al trabajar con sistemas hidrulicos, tener en cuenta los siguientesprocedimientos de seguridad"

Se debe$

%" ;sar SI&:+ limpiar las mangueras o las pie!as plsticas con detergentes 9ue contengan disolventes9umicos"

3" 2espresuri!ar los sistemas hidrulicos antes de intervenirlos

4" &star pendientes de los sistemas 9ue trabajan con acumuladores, asegurarse de descargarla presin hidrulica antes de intervenirlos"

5" >o verificar filtraciones con las manos"

6" >o e'ponerse a las altas temperaturas de los fluidos hidrulicos"

3




Prin&i%ios de )idr*uli&aUnidad +# Prin&i%ios de )idr*uli&aIntrodu&&i'n

Los sistemas hidrulicos son indispensables en la operacin del e9uipo pesado" Los principiosde hidrulica bsica se aplican en el diseo de los sistemas hidrulicos de los implementos,sistemas de direccin, sistemas de frenos y sistemas del tren de fuer!a" Se deben conocer losprincipios de hidrulica bsica antes de estudiar los sistemas hidrulicos de la m9uina"

Objetios

#l terminar esta unidad, el estudiante podr$

%" &ntender y demostrar los principios de hidrulica bsica"

Prin&i%ios de )idr*uli&aLe&&i'n "# Prin&i%ios de )idr*uli&aIntrodu&&i'n

7odos sabemos 9ue los principios de hidrulica bsica se pueden demostrar al ejercer presincontrolada a un l9uido para reali!ar un trabajo" &'isten leyes 9ue definen el comportamiento delos l9uidos en condiciones de variacin de flujo y aumento o disminucin de presin" &lestudiante debe tener la capacidad de describir y entender estas leyes, si desea tener /'itocomo t/cnico de e9uipo pesado Caterpillar"

Objetios

#l terminar esta leccin, el estudiante podr$

%" &'plicar por 9u/ se usa un l9uido en los sistemas hidrulicos"

." 2efinir la Ley de +ascal aplicada a los principios de hidrulica"

0" 2escribir las caractersticas de un flujo de aceite 9ue pasa a trav/s de un orificio"

1" 2emostrar y entender los principios de hidrulica bsica"

4




Uso de l,-uidos en los siste(as .idr*uli&os

Se usan l9uidos en los sistemas hidrulicos por9ue tienen, entre otras, las siguientes ventajas$

%" Los l9uidos toman la forma del recipiente 9ue los contiene"

." Los l9uidos son prcticamente incompresibles"

0" Los l9uidos ejercen igual presin en todas las direcciones"

Los l,-uidos to(an la /or(a del re&i%iente -ue los &ontiene

Los l9uidos toman la forma de cual9uier recipiente 9ue los contiene"

Los l9uidos tambi/n fluyen en cual9uier direccin al pasar a trav/s de tuberas y mangueras decual9uier forma y tamao"

L,-uido bajo %resi'n

5




Los l,-uidos son %r*&ti&a(ente in&o(%resibles

;n l9uido es prcticamente incompresible" Cuando una sustancia se comprime, ocupa menosespacio" ;n l9uido ocupa el mismo espacio o volumen, aun si se aplica presin" &l espacio o elvolumen ocupado por una sustancia se llama ?despla!amiento@"

bbbbbbbUn !as %uede &o(%ri(irse

Un !as %uede &o(%ri(irse

Cuando un gas se comprime ocupa menos espacio y su despla!amiento es menor" &l espacio9ue deja el gas al comprimirse puede ser ocupado por otro objeto" ;n l9uido se ajusta mejor enun sistema hidrulico, puesto 9ue todo el tiempo ocupa el mismo volumen o tiene el mismodespla!amiento"

6




Siste(a .idr*uli&o en /un&iona(iento

2e acuerdo con la Ley de +ascal, ?la presin ejercida en un l9uido, contenido en un recipiente

cerrado, se transmite ntegramente en todas las direcciones y actAa con igual fuer!a en todaslas reas de igual superficie@" +or tanto, en un sistema cerrado de aceite hidrulico, una fuer!aaplicada en cual9uier punto transmite igual presin en todas las direcciones a trav/s delsistema" &n el ejemplo de la figura ."%"1, una fuer!a de ..4,6 Bg (3 lb- 9ue actAa sobre unpistn de 3,% cm (. pulgadas- de radio crea, en un l9uido contenido en un recipiente cerrado,una presin apro'imada de .53,4 B+a (1 lbDpulg.-" Las mismas .53,4 B+a (1 lbDpulg.-, elactuar sobre un pistn de 5,4. cm (0pulgadas- de radio, soportan un peso de 3%.,4 Bg (%"%0libras-"

;na frmula simple permite calcular la fuer!a, la presin o el rea, si se conocen dos de estastres variables" &s necesario entender estos tres t/rminos para asimilar los fundamentos dehidrulica" ;na fuer!a es la accin de ejercer presin sobre un cuerpo" La fuer!a se e'presageneralmente en Bilogramos (Bg- o libras (lb-" La fuer!a es igual a la presin por el rea() * + ' #-" La presin es la fuer!a de un fluido por unidad de rea y se e'presa generalmenteen unidades de Bilopascal es (B+a- o libras por pulgada cuadrada (lbDpulg.-"

&l rea es una medida de superficie" &l rea se e'presa en unidades de metros cuadrados opulgadas cuadradas" #lgunas veces el rea se refiere al rea efectiva" &l rea efectiva es lasuperficie total usada para crear una fuer!a en una direccin deseada"&l rea de un crculo se obtiene con la frmula$

rea * +i (0,%1- por radio al cuadradoSi el radio del crculo es de . pulgadas, figura ."%"1,

# * +i ' r.# * 0,%1 ' (.E ' .E-# * %.,3 pulg.

Conociendo el rea, es posible determinar 9u/ presin se necesitar en el sistema paralevantar un peso dado" La presin es la fuer!a por unidad de rea y se e'presa en unidades deBilopscal (B+a- o libras por pulgada cuadrada (lbDpulg.-" Si una fuer!a de 3 libras actAasobre un rea de %.,3 pulg., se produce una presin de 1 lbDpulg."La presin se obtiene con la frmula$+resin * )uer!a, dividida por unidad de rea

7




+ * 3 lbD%.,3 pulg.+ * 1 lbDpulg.

Si aplicamos la frmula para el cilindro ms grande (figura ."%"1- encontramos$+resin ' rea * )uer!a

1 ' (0'0- ' 0,%1 * )uer!a1 ' .6,.4 * %"%0 lb"

0entaja (e&*ni&a

La figura ."%"4 muestra de 9u/ manera un l9uido en un sistema hidrulico proporciona unaventaja mecnica"Como todos los cilindros estn conectados, todas las reas deben llenarse antes de presuri!arel sistema";se la frmula hidrulica y calcule el valor de los elementos 9ue estn con signo deinterrogacin" Los cilindros se numeran de i!9uierda a derecha"

+ara calcular la presin del sistema, debemos usar los dos valores conocidos del segundocilindro de la i!9uierda" Se usa la frmula ?presin igual a fuer!a dividida por rea@"

Conocida la presin del sistema, podemos calcular la fuer!a de la carga de los cilindros uno ytres y el rea del pistn del cilindro cuatro"Calcule las cargas de los cilindros uno y tres, usando la frmula fuer!a igual a presin por rea()uer!a * +resin ' rea-"Calcule el rea del pistn del cilindro cuatro, usando la frmula rea igual a fuer!a dividida porpresin (rea * )uer!aD+resin-"

8


http:///reader/full/manual-sistemas-hidraulicos-cat-valvulas-bombas-engranajes-pistones-componentes-simbolos- 10/72


EFECTO DEL ORIFICIO

Cuando hablamos en t/rminos hidrulicos, es comAn usar los t/rminos Epresin de la bombaE"Sin embargo, en la prctica, la bomba no produce presin" La bomba produce flujo" Cuando serestringe el flujo, se produce la presin"&n las figuras ."%"5 y ."%"6, el flujo de la bomba a trav/s de la tubera es de % gal &&";;"Dmin"&n la figura ."%"5, no hay restriccin de flujo a trav/s de la tuberaF por tanto, la presin es ceroen ambos manmetros"

Un ori/i&io restrin!e el /lujo

;n orificio restringe el flujo de la bomba" Cuando un aceite fluye a trav/s de un orificio, seproduce presin corriente arriba del orificio"&n la figura ."%"6 hay un orificio en la tubera entre los dos manmetros" &l manmetro corrientearriba del orificio indica 9ue se necesita una presin de .5 B+a (0 lbDpulg.-, para enviar unflujo de % galn a trav/s del orificio" >o hay restriccin de flujo despu/s del orificio" &lmanmetro ubicado corriente abajo del orificio indica presin de cero"

9




1lo-ueo del /lujo de a&eite al tan-ue

Cuando se tapa un e'tremo de la tubera, se blo9uea el flujo de aceite al tan9ue"

La bomba regulable continAa suministrando flujo de % gal G min y llena la tubera" ;na ve! llenala tubera, la resistencia a cual9uier flujo adicional 9ue entre a la tubera produce una presin"

&sta presin se comporta de acuerdo con la Ley de +ascal, definida como ?la presin ejercidaen un l9uido 9ue est en un recipiente cerrado se transmite ntegramente en todas lasdirecciones y actAa con igual fuer!a en todas las reas@" La presin ser la misma en los dosmanmetros"

La presin continAa aumentando hasta 9ue el flujo de la bomba se desve desde la tubera aotro circuito o al tan9ue" &sto se hace, generalmente, con una vlvula de alivio para proteger elsistema hidrulico"

Si el flujo total de la bomba continAa entrando a la tubera, la presin seguira aumentandohasta el punto de causar la e'plosin del circuito"

10




Restri&&i'n del /lujo en un &ir&uito en serie

Hay dos tipos bsicos de circuitos$ en serie y en paralelo"&n la figura ."%"%, se re9uiere una presin de 4. B+a (8 lbDpulg.- para enviar un flujo de %gal G min a trav/s de los circuitos"Los orificios o las vlvulas de alivio ubicados en serie en un circuito hidrulico ofrecen unaresistencia similar a las resistencias en serie de un circuito el/ctrico, en las 9ue el aceite debefluir a trav/s de cada resistencia" La resistencia total es igual a la suma de cada resistenciaindividual"

&n un sistema con circuitos en paralelo, el flujo de aceite de la bomba sigue el paso de menorresistencia" &n la figura ."%"%%, la bomba suministra aceite a los tres circuitos montados enparalelo" &l circuito nAmero tres tiene la menor prioridad y el circuito nAmero uno la mayor

prioridad"Cuando el flujo de aceite de la bomba llena el conducto ubicado a la i!9uierda de las tresvlvulas, la presin de aceite de la bomba alcan!a .5 B+a (0 psi-" #bre la vlvula al circuitouno y el aceite fluye, una ve! lleno el circuito uno, la presin de aceite de la bomba comien!a aaumentar" La presin de aceite de la bomba alcan!a 1%1 B+a (4 psi- y abre la vlvula delcircuito dos" La presin de aceite de la bomba no puede continuar aumentando sino hastacuando el circuito dos est/ lleno" +ara abrir la vlvula del circuito tres, la presin de aceite de labomba debe e'ceder los 4. B+a (8 psi-"+ara limitar la presin m'ima del sistema, debe haber una vlvula de alivio del sistema en unode los circuitos o en la bomba"

11




Co(%onentes de los siste(as )idr*uli&os2

Tan-ue .idr*uli&o

La principal funcin del tan9ue hidrulico es almacenar aceite" &l tan9ue tambi/n debe eliminarcalor y aire al aceite"Los tan9ues deben tener resistencia y capacidad adecuadas, y no dejar entrar la suciedade'terna" Los tan9ues hidrulicos generalmente son herm/ticos"

La figura 0"%"% muestra los siguientes componentes del tan9ue hidrulico$

Ta%a de llenado :antiene los contaminantes fuera de la abertura 9ue se usa para llenar y aadir aceite altan9ue y sella los tan9ues presuri!ados"

Mirilla +ermite revisar el nivel de aceite del tan9ue hidrulico" &l nivel de aceite debe revisarsecuando el aceite est fro" Si el aceite est en un nivel a mitad de la mirilla, indica 9ue el nivel escorrecto"

Tuber,as de su(inistro $ de retornoLa tubera de suministro hace 9ue el aceite fluya del tan9ue al sistema" La tubera de retorno

hace 9ue el aceite fluya del sistema al tan9ue"

Drenaje;bicado en el punto ms bajo del tan9ue, el drenaje permite sacar el aceite en la operacin decambio de aceite" &l drenaje tambi/n permite retirar del aceite contaminantes como el agua ylos sedimentos"

12




Tan-ue %resuri3ado

Los dos tipos principales de tan9ues hidrulicos son$ tan9ue presuri!ado y tan9ue nopresuri!ado"&l tan9ue presuri!ado est completamente sellado" La presin atmosf/rica no afecta la presindel tan9ue" Sin embargo, a medida 9ue el aceite fluye por el sistema, absorbe calor y see'pande" La e'pansin del aceite comprime el aire del tan9ue" &l aire comprimido obliga 9ue elaceite fluya del tan9ue al sistema"La vlvula de alivio de vaco tiene dos propsitos$ evitar el vaco y limitar la presin m'ima deltan9ue"La vlvula de alivio de vaco evita 9ue se forme vaco en el tan9ue al abrirse y hace 9ue entre

aire al tan9ue cuando la presin del tan9ue cae a 0,13 B+a (,3 lbDpulg.-"

Rejilla de llenado - &vita 9ue entren contaminantes grandes al tan9ue cuando se 9uita latapa de llenado"

Tubo de llenado- Permite llenar el tan9ue al nivel correcto y evita el llenado en e'ceso"

De/le&tores &vitan 9ue el aceite de retorno fluya directamente a la salida del tan9ue, y dantiempo para 9ue las burbujas en el aceite de retorno lleguen a la superficie"7ambi/n evitan 9ue el aceite salpi9ue, lo 9ue reduce la formacin de espuma en el aceite"

Drenaje e&ol'!i&o - Se usa para evitar derrames accidentales de aceite cuando se retiranagua y sedimento del tan9ue"

Rejilla de retorno - &vita 9ue entren partculas grandes al tan9ue, aun9ue no reali!a unfiltrado fino"

13




Tan-ue no %resuri3ado

&l tan9ue no presuri!ado tiene un respiradero 9ue lo diferencia del tan9ue presuri!ado" &lrespiradero hace 9ue el aire entre y salga libremente" La presin atmosf/rica 9ue actAa en lasuperficie del aceite obliga al aceite a fluir del tan9ue al sistema" &l respiradero tiene una rejilla9ue impide 9ue la suciedad entre al tan9ue"

14




A&u(uladores

&l acumulador de carga de gas es el tipo ms comAnmente usado en los sistemas hidrulicosdel implemento del e9uipo mvil" Hay dos tipos de acumuladores de carga de gas (figura 0"%"3-$el acumulador de cmara de aceite (mostrado a la i!9uierda de la figura- y el acumulador depistn (mostrado a la derecha de la figura-" #mbos acumuladores separan el gas del aceite paramantener el contenido de gas" &l sello del pistn y el material de la cmara de aceite mantienenseparados el gas y el aceite"

Cuando la presin del aceite es mayor 9ue la del gas, el volumen de gas ser ms pe9ueo, la

cual permite 9ue vaya ms aceite al acumulador" &l volumen de gas continAa disminuyendohasta 9ue el gas se comprime hasta el punto en 9ue la presin del aceite y del gas es igual"

Cuando la presin del gas es mayor 9ue la presin del aceite, el volumen de gas se e'pandir,empujando el aceite fuera del acumulador al sistema hidrulico, hasta 9ue nuevamente seigualan la presin del aceite y del gas"

Usos de los a&u(uladores

%" +ermitir el uso de bombas ms pe9ueas &l almacenamiento de un volumen de aceite auna presin especfica compensa el aceite re9uerido por el sistema piloto o de direccin cuandola demanda e'cede el flujo de la bomba"

." +roporcionar frenado y direccin de emergencia" &l volumen de aceite a una presinespecfica puede dar la suficiente entrada de presin al sistema de frenos o de direccin paracontrolar la m9uina por un corto tiempo, en caso de 9ue la bomba o el motor fallen"

0" #bsorber las cargas de cho9ue Los acumuladores se usan en e9uipo mvil para mejorar eldespla!amiento" &sto se reali!a cuando el acumulador absorbe la actividad del aceite en elsistema en terreno irregular 9ue, de otro modo, crearan crestas de presin y saltos de lam9uina"

15




Man!ueras .idr*uli&as

Clasi/i&a&iones de %resi'n de las (an!ueras

&n el e9uipo mvil se usa una variedad de mangueras para presiones baja, mediana y alta,dependiendo de los re9uerimientos del sistema"

Las diferentes mangueras mostradas en la figura 0"%"8 son$

"2G70 (Cuatro espirales- +resin alta$ %5"3 .6" B+a

(."3 1" lbDpulg.-+2G73 (2e cuatro a seis espirales- +resin alta$ 1%"1 B+a(4" lbDpulg.-42G74 (Seis espirales- +resin alta$ 1%"1 B+a (4"lbDpulg.-525%4 (;na tren!a de alambre- +resin medianaDbaja$ 1"0 %8" B+a (4.3 ."53 lbDpulg.-62611 (2e succin hidrulica- +resin baja$ 48 ."5 B+a(% 0 lbDpulg.-72334 (7ela y una tren!a de alambre- +resin medianaDbaja$%"5.3 %"03 B+a (3 0" lbDpulg.-82%%0 (:otorDfreno de aire- +resin medianaDbaja$

%"5.3 %"03 B+a (%".3 0" lbDpulg.-92%.6 (7ermoplstico- +resin mediana$6"4. ."5 B+a (.".3 3" lbDpulg.-:2.81 (2os tren!as de alambre- +resin medianaDalta$%3"3 01"3 B+a (.".3 3" lbDpulg.-

:ientras menor sea el dimetro de la manguera, mayor ser la clasificacin de presin dentrode ese tipo de manguera" La gama de dimetro interno de las mangueras hidrulicas es de,%66 pulgadas (0D%4 de pulgada- a ., pulgadas (. pulgadas-"

16




Fun&iones de los /luidos .idr*uli&os2Los fluidos prcticamente son incompresibles" +or tanto, en un sistema hidrulico los fluidospueden transmitir potencia en forma instantnea"+or ejemplo, por cada ." lbDpulg. de presin, el aceite lubricante se comprimeapro'imadamente %J, es decir, puede mantener su volumen constante cuando est bajo unapresin alta" &l aceite lubricante es la materia prima con 9ue se produce la mayora de losaceites hidrulicos"Las principales funciones de los fluidos hidrulicos son$

Trans(isi'n de %oten&ia

+uesto 9ue un fluido prcticamente es incompresible, un sistema hidrulico lleno de fluidopuede producir potencia hidrulica instantnea de un rea a otra" Sin embargo, esto no significa9ue todos los fluidos hidrulicos sean iguales y transmitan potencia con la misma eficiencia"+ara escoger el fluido hidrulico correcto, se deben tener en cuenta el tipo de aplicacin y lascondiciones de operacin en las 9ue funcionar el sistema hidrulico"

Lubri&a&i'n

Los fluidos hidrulicos deben lubricar las pie!as en movimiento del sistema hidrulico" Loscomponentes 9ue rotan o se desli!an deben poder trabajar sin entrar en contacto con otrassuperficies" &l fluido hidrulico debe mantener una pelcula delgada entre las dos superficiespara evitar el calor, la friccin y el desgaste"

A&&i'n sellante

#lgunos componentes hidrulicos estn diseados para usar fluidos hidrulicos en lugar desellos mecnicos entre los componentes" La propiedad del fluido de tener accin sellantedepende de su viscosidad"

17




En/ria(iento

&l funcionamiento del sistema hidrulico produce calor a medida 9ue se transfiere energamecnica a energa hidrulica y viceversa" La transferencia de calor al sistema se reali!a entrelos componentes calientes y el fluido 9ue circula a menor temperatura" &l fluido a su ve!transfiere el calor al tan9ue o a los enfriadores, diseados para mantener la temperatura delfluido dentro de lmites definidos"

tras propiedades 9ue debe tener un fluido hidrulico son$ evitar la o'idacin y la corrosin delas pie!as metlicasF impedir la formacin de espuma y de o'idacinF mantener separado elaire, el agua y otros contaminantesF y mantener su estabilidad en una amplia gama detemperaturas"

Li(%iar

&l aceite mantiene los componentes de los sistemas limpios, separa la mugre del metal, esto lopuede cumplir gracias a sus aditivos como los detergentes, como el aceite se va contaminandoal cumplir esta funcin, son necesarias las mantenciones (Cambio de aceite, )iltros etc-"

A(orti!uar

La accin de amortiguar la ejecuta el aceite en todos los movimientos 9ue ejecutan losactuadores separando golpes de metal con metal"

0is&osidad

La viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido para fluir a una temperaturadeterminada" ;n fluido 9ue fluye fcilmente tiene viscosidad baja" ;n fluido 9ue no fluye

fcilmente tiene una viscosidad alta"

La viscosidad de un fluido depende de la temperatura" Cuando la temperatura aumenta, laviscosidad del fluido disminuye" Cuando la temperatura disminuye, la viscosidad del fluidoaumenta" &l aceite vegetal es un buen ejemplo para mostrar el efecto de la viscosidad con loscambios de temperatura" Cuando el aceite vegetal est fro, se espesa y tiende a solidificarse"Si calentamos el aceite vegetal, se vuelve muy delgado y tiende a fluir fcilmente"

18




0ida ;til del a&eite .idr*uli&o&l aceite hidrulico no se desgasta" &l uso de filtros para 9uitar las partculas slidas ycontaminantes 9umicos prolongan la vida Atil del aceite" Sin embargo, eventualmente el aceitese contamina tanto 9ue debe reempla!arse" &n las m9uinas de construccin, el aceite se debe

cambiar a intervalos de tiempos regulares"

Los contaminantes del aceite pueden usarse como indicadores de desgaste no comAn y deposibles problemas del sistema" ;no de los programas Caterpillar 9ue miden los contaminantesdel aceite hidrulico y utili!an los resultados como fuente de informacin acerca del sistema esel #nlisis +rogramado de #ceite (SKKS-"

Clasi/i&a&iones de los /iltros %ara el &ontrol de &onta(ina&i'n

Hay tres clasificaciones de diseos de filtros usados en los sistemas hidrulicos de losimplementos en el e9uipo mvil" &stas clasificaciones son$

%" )iltro de cartucho (mostrado a la i!9uierda- &l elemento del filtro se ajusta en el tan9ue orecipiente, con la abertura del filtro sellado con una tapa"

." )iltro de recipiente (mostrado en el centro- &l elemento del filtro se construye en su propiorecipiente 9ue luego se atornilla en una base de filtro permanente" &l material del filtro usado enel filtro de recipiente puede ser id/ntico al material del filtro usado en el filtro de cartucho"

0" 2e rejilla (mostrado a la derecha- ;na malla metlica 9ue se ajusta en un tan9ue orecipiente, similar al filtro de cartucho, pero con aberturas ms grandes para atraparcontaminantes de mayor tamao, antes de 9ue ingresen al sistema"

19




Deria&i'n del /iltro

La mayora de los filtros de cartucho y de recipiente tienen vlvulas de derivacin del filtro paraasegurar 9ue nunca se blo9uee el flujo del sistema" Las vlvulas de derivacin tambi/nprotegen el filtro de roturas o de 9ue colapsen" &l blo9ueo del aceite 9ue puede llevar a la falladel filtro puede ser causado por lo siguiente$

%" ;na acumulacin de contaminantes 9ue tapona el filtro"

." #ceite fro demasiado espeso para pasar a trav/s del filtro"

Los filtros deben cambiarse segAn lo recomendado por el fabricante de la m9uina para evitartaponamiento y minimi!ar la derivacin de aceite, cuando el aceite est fro"

Control de la te(%eratura del a&eite .idr*uli&o

# medida 9ue los componentes hidrulicos trabajan, aumenta la temperatura del aceite"#lgunos sistemas hidrulicos de presin baja pueden disipar el calor a trav/s de las camisas,cilindros, tan9ue y otras superficies de los componentes, para controlar la temperatura delaceite" La mayora de los sistemas hidrulicos de presin alta re9uieren un enfriador de aceite,adems de otros componentes, para controlar la temperatura del aceite"

Se usan dos tipos de enfriadores hidrulicos en el e9uipo mvil"

%" #ire a aceite (mostrado a la i!9uierda-, donde el aceite pasa a trav/s de tubos cubiertos conaletas" ;n ventilador o la accin del movimiento de la m9uina sopla aire a los tubos y lasaletas, lo cual enfra el aceite"

20




." #gua a aceite (mostrado a la derecha-, donde el aceite pasa a trav/s de un agrupamiento detubos, y enfran el aceite"

1o(bas $ Motores )idr*uli&osLe&&i'n 4# 1o(bas $ Motores )idr*uli&os

1o(ba .idr*uli&a

La bomba hidrulica convierte la energa mecnica en energa hidrulica" &s un dispositivo 9uetoma energa de una fuente (por ejemplo, un motor, un motor el/ctrico, etc"- y la convierte a unaforma de energa hidrulica" La bomba toma aceite de un depsito de almacenamiento (porejemplo, un tan9ue- y lo enva como un flujo al sistema hidrulico"

7odas las bombas producen flujo de aceite de igual forma" Se crea un vaco a la entrada de labomba" La presin atmosf/rica, ms alta, empuja el aceite a trav/s del conducto de entrada alas cmaras de entrada de la bomba" Los engranajes de la bomba llevan el aceite a la cmarade salida de la bomba" &l volumen de la cmara disminuye a medida 9ue se acerca a la salida"&sta reduccin del tamao de la cmara empuja el aceite a la salida"

La bomba slo produce flujo (por ejemplo, galones por minuto, litros por minuto, centmetroscAbicos por revolucin, etc"-, 9ue luego es usado por el sistema hidrulico" La bomba >produce ?presin@" La presin se produce por accin de la resistencia al flujo" La resistenciapuede producirse a medida 9ue el flujo pasa por las mangueras, orificios, cone'iones, cilindros,motores o cual9uier elemento del sistema 9ue impida el paso libre del flujo al tan9ue"

Motor .idr*uli&o

&l motor hidrulico convierte la energa hidrulica en energa mecnica" &l motor hidrulico usael flujo de aceite enviado por la bomba y lo convierte en un movimiento rotatorio para impulsarotro dispositivo (por ejemplo, mandos finales, diferencial, transmisin, rueda, ventilador, otrabomba, etc"-"

21




Caudal /ijo /rente a &audal ariable

&l flujo de salida de una bomba de caudal fijo cambia slo si se vara la velocidad de la rotacinde la bomba" Si la bomba gira ms rpidamente, aumenta el flujoF si gira ms lentamente,disminuye el flujo" La bomba de engranajes es ejemplo de una bomba de caudal fijo"

Las bombas de paletas y de pistones pueden ser de caudal fijo o variable" &l flujo de salida deuna bomba de caudal variable puede aumentar o disminuir independientemente de la velocidadde rotacin" &l flujo de salida de una bomba de caudal variable puede controlarse manual oautomticamente, o por combinacin de ambas"

1o(bas de %aletas

22




Paletas

Las paletas inicialmente se mantienen contra el anillo e'c/ntrico, gracias a la fuer!a centrfugaproducida por la rotacin del rotor" # medida 9ue el flujo aumenta, la presin resultante, 9ue seproduce por la resistencia a ese flujo, dirige el flujo a los conductos del rotor entre las paletas(%-"

&ste aceite presuri!ado bajo las paletas mantiene las puntas de las paletas presionadas contrael anillo e'c/ntrico, y forman un sello" Las paletas se biselan (flecha- para evitar 9ue sepresionen en e'ceso contra el anillo e'c/ntrico y para permitir as una presin compensadora atrav/s del e'tremo e'terior"

23




1o(bas de %istones

La mayora de bombas y motores de pistones tienen pie!as comunes y usan la mismanomenclatura" Las pie!as de la bomba de la figura 0"0"%5 son$ cabe!a (%-, caja (.-, eje (0-,pistones (1-, plancha del orificio (3-, tambor (4- y plancha basculante (5-"

Hay dos diseos de bombas de pistones$ la de pistones a'iales y la de pistones radiales" Losdos diseos de bombas son regulables y altamente eficientes" Sin embargo, la salida puede serde caudal fijo o de caudal variable"

24




1o(ba de %istones a




Smbolos ISO de la bomba

Los smbolos ISO de la bomba se distinguen or un tri!ngulo negro dentro de un "r"ulo# La

unta del tri!ngulo to"a el borde interno del "r"ulo# $na %le"&a 'ue atra(iesa el "r"ulo "omleta

el smbolo ISO de la bomba de "audal (ariable#

S,(bolos ISO del (otor

Los smbolos IS del motor se distinguen por un tringulo negro dentro de un crculo" La puntadel tringulo seala el centro del crculo" ;na flecha 9ue atraviesa el crculo indica 9ue es decaudal variable"

"Le&&i'n 5# 0*lulas de Control de Presi'nLe&&i'n 5# 0*lulas de Control de Presi'n

26




Introdu&&i'n

Las vlvulas se usan para controlar el flujo la presin y la direccin del aceite hidrulico en unsistema" Las vlvulas hidrulicas se agrupan en tres categoras, basadas en su funcinprincipal" Los tres tipos principales de vlvulas hidrulicas son$ vlvulas de control de presin,vlvulas de control de flujo y vlvulas de control direccional" ;na vlvula puede construirse paracombinar varias de estas funciones" ;na vlvula generalmente toma el nombre de la funcin9ue desempea o de cmo fue construida"

Las vlvulas de control de presin se usan para controlar la presin en un circuito o en unsistema" La funcin de la vlvula principal siempre es la misma, aun9ue el diseo puedecambiar" &jemplos de vlvulas de control de presin incluyen las vlvulas de alivio, las vlvulasde secuencia, las vlvulas reductoras de presin, las vlvulas diferenciales de presin y lasvlvulas de descarga"

0*lulas de aliio

Los sistemas hidrulicos se disean para operar dentro de cierta gama de presin" &'cederesta gama puede daar los componentes del sistema o convertirse en un peligro potencial parael usuario" La vlvula de alivio mantiene la presin dentro de lmites especficos y, al abrirse,hace 9ue el aceite en e'ceso fluya a otro circuito o regrese al tan9ue"

0*lula de aliio de %resi'n si(%le= %resi'n de a%ertura de la *lula

La figura 0"1"% muestra una vlvula de alivio simple en la posicin de ?presin de apertura de lavlvula@"

27




La vlvula de alivio simple (tambi/n llamada vlvula de accionamiento directo- se mantienecerrada por accin de la fuer!a del resorte" La tensin del resorte se ajusta a una ?presin dealivio@"

0*lula de aliio de o%era&i'n %iloto= %osi&i'n CERRADA

0*lula de aliio de o%era&i'n %iloto en %osi&i'n A1IERTA

Cuando la presin de aceite del sistema e'cede el valor del resorte de la vlvula piloto (figura0"1"1-, se abre la vlvula piloto y hace 9ue el aceite de la cmara del resorte de la vlvula dedescarga fluya al tan9ue" &l orificio de la vlvula piloto es ms grande 9ue el de la vlvula dedescarga" +or tanto, el flujo de aceite pasar por la vlvula piloto ms rpido 9ue a trav/s delorificio de la vlvula de descarga"

28




&sto har 9ue la presin disminuya en la cmara del resorte de la vlvula de descarga" Lafuer!a debida a la presin ms alta del aceite del sistema mueve la vlvula de descarga contrael resorte"

&l flujo de aceite en e'ceso de la bomba fluye a trav/s de los orificios de estrangulamiento, en

la vlvula de descarga, al tan9ue" Los orificios de estrangulamiento, al descargar el volumen deaceite necesario, mantienen la presin de alivio deseado en la vlvula de descarga"

S,(bolo ISO de la *lula de aliio en %osi&i'n CERRADA

&l smbolo IS de la vlvula de alivio de la figura 0"1"3 representa tanto a la vlvula de aliviosimple como a la vlvula de alivio de operacin piloto" &l smbolo IS es el mismo para todaslas vlvulas de alivio"

La presin del sistema ejerce una fuer!a a trav/s de la tubera piloto (parte superior de lagrfica- y trabaja para mover la vlvula (flecha- contra el resorte" 2urante la operacin normal,el flujo de la bomba est blo9ueado en la vlvula cerrada"

S,(bolo ISO de la *lula de aliio de &audal ariable

La figura 0"1"5 muestra el smbolo IS de una vlvula de alivio de caudal variable"

29




&l smbolo IS de la vlvula de alivio de caudal variable es la representacin grfica de lavlvula simple con una flecha 9ue atraviesa el resorte" La flecha indica 9ue la tensin delresorte puede variarse"

0*lula de se&uen&ia en %osi&i'n CERRADALa vlvula de secuencia (figura 0"1"6- es simplemente una vlvula de alivio de operacin pilotoen serie con un segundo circuito" La vlvula de secuencia se usa cuando una bomba suministraaceite a dos circuitos y uno de los circuitos tiene prioridad sobre el otro"La vlvula de secuencia blo9uea el flujo de aceite al circuito ., hasta 9ue el circuito % est/ lleno"Cuando el aceite de la bomba llena el circuito %, comien!a a aumentar la presin de aceite" &laumento produce una fuer!a a trav/s del circuito,

0*lula de se&uen&ia en %osi&i'n A1IERTACuando la presin en la cmara del resorte de la vlvula de descarga e'cede el valor del ajustede la vlvula piloto, la esta se abre y hace 9ue el aceite pase de la cmara del resorte de lavlvula de descarga al tan9ue y 9ue la presin disminuya en la cmara del resorte de la vlvula

30




de descarga" La fuer!a de la presin alta del sistema de aceite mueve la vlvula de descargacontra el resorte de la vlvula de descarga y abre el conducto al circuito ." &l flujo de aceite dela bomba pasa, a trav/s de la vlvula de secuencia, al circuito ." La vlvula de secuenciapermanece abierta hasta 9ue la presin del circuito % disminuya a un valor menor 9ue la presinde control de la vlvula de secuencia"

S,(bolo ISO de la *lula de se&uen&ia

La operacin de la vlvula de secuencia es igual a la operacin de la vlvula de alivio"

&n la vlvula de alivio, la cmara del resorte es normal 9ue se drene internamente en elconducto de salida" &n la vlvula de secuencia, el conducto de salida se conecta a un segundocircuito" Como el segundo circuito est a presin cuando la vlvula de secuencia se abre, lacmara del resorte de la vlvula piloto debe drenar e'ternamente al tan9ue"

0*lula redu&tora de %resi'n

La vlvula reductora de presin hace 9ue dos circuitos con diferente presin obtengansuministro de la misma bomba" La vlvula de alivio del sistema controla la presin m'ima deaceite de suministro" La vlvula reductora de presin controla la presin m'ima del circuito deaceite controlado"

Arran-ue de la bo(ba

La figura 0"1"%% muestra la vlvula reductora de presin en la posicin normal abierta"

31




#l girar la bomba, la fuer!a del resorte de la vlvula mantiene el carrete de la vlvula yel pistn a la derecha" &l aceite de suministro fluye alrededor del carrete de la vlvulareductora de presin al circuito de aceite controlado (al lado corriente bajo de vlvula-"&l aceite de suministro tambi/n fluye, a trav/s del conducto de aceite, a la cmara del

pistn a la derecha" Cual9uier cambio en la presin del circuito de aceite controladocambia la presin en la cmara del pistn" #l girar la bomba, la presin del aceite desuministro y la presin de aceite controlado son iguales"

0*lula redu&tora de %resi'n en &ondi&i'n nor(al de o%era&i'n

La figura 0"1"%. muestra la vlvula reductora de presin en condicin normal de operacin"

Cuando la presin aumenta en el circuito de aceite controlado, el aumento produce una fuer!aen la cmara del pistn" &l aumento de presin mueve a la i!9uierda el pistn contra el carretede la vlvula y la fuer!a del resorte" Cuando el carrete de la vlvula se mueve a la i!9uierda, elcarrete restringe el suministro de aceite 9ue fluye a trav/s de la vlvula y reduce la presin delcircuito del aceite controlado"&l movimiento del carrete de la vlvula crea un orificio variable entre el suministro de aceite y elcircuito de aceite controlado" &l orificio variable hace 9ue la presin en el circuito de aceitecontrolado aumente o disminuya, lo cual vara el flujo de aceite, como sea necesario"

32




S,(bolo ISO de la *lula redu&tora de %resi'n

La figura 0"1"%0 muestra el smbolo IS de la vlvula reductora de presin"

&l smbolo IS usa un solo rectngulo para representar la posicin infinita o la capacidad dedosificacin de la vlvula reductora de presin"

0*lula de %resi'n di/eren&ial

&n la figuras 0"1"%1 y 0"1"%3, el resorte e'perimenta una fuer!a de 3 libras en el carrete de lavlvula de % pulg." La presin de aceite de suministro debe e'ceder la presin de 013 B+a (3lbDpulg.- para sobrepasar la fuer!a del resorte y mover el carrete de la vlvula"

Arran-ue de la bo(ba

La figura 0"1"%1 muestra una vlvula de presin diferencial" La vlvula de presin diferencialmantiene una diferencia de presin especfica entre dos circuitos"

33




0*lula de %resi'n di/eren&ial= &ondi&i'n de o%era&i'n nor(al

Cuando el circuito primario se llena de aceite, la presin comien!a a aumentar" Cuando lapresin del circuito primario alcan!a ms de 013 la presin del circuito primario sobrepasa lafuer!a del resorte de la vlvula de presin diferencial y mueve la vlvula de presin diferencialhacia la i!9uierda" &l suministro de aceite fluye al circuito secundario y, a trav/s del conducto, ala cmara del resorte de la vlvula de presin diferencial"NOTA# Las *lulas de %resi'n di/eren&ial se usan (u&.o en las serotrans(isiones de arias (*-uinas2

S,(bolo ISO de la *lula de %resi'n di/eren&ial

&l smbolo IS de la vlvula de presin diferencial (figura 0"1"%4- es una combinacin delsmbolo IS de la vlvula de alivio y el de la vlvula reductora de presin"

0*lulas de Control Dire&&ional

Las vlvulas de control direccional se usan para enviar el aceite a circuitos separados de unsistema hidrulico" #l usar una vlvula de control direccional, se deben considerar la capacidadm'ima de flujo y la cada de presin a trav/s de la vlvula" Las vlvulas de control direccional

34




pueden estar en interfa! con controles manuales, hidrulicos, neumticos y electrnicos" &stosfactores se determinan principalmente durante el diseo del sistema inicial"

Carrete de *lula

&l carrete de vlvula (figura 0"3"%- consta de resaltos y surcos" Los resaltos blo9uean el flujo deaceite a trav/s del cuerpo de la vlvula"

Los surcos hacen 9ue el aceite fluya alrededor del carrete y a trav/s del cuerpo de la vlvula"La ?normal@ es la posicin del carrete cuando no est activado"Cuando una vlvula de ?centro abierto@ est en posicin normal, el suministro de aceite fluye atrav/s de la vlvula y retorna al tan9ue"Cuando una vlvula de ?centro cerrado@ est en posicin normal, el carrete de la vlvulablo9uea el suministro de aceite"

35




Ori/i&io de la *lula

&n la figura 0"3"4 se muestran los orificios de la vlvula 9ue conectan las tuberas de operacin"

;na vlvula con dos orificios se refiere generalmente a una vlvula de dos funciones" >o sedebe confundir con una vlvula de dos posiciones (mostrada en la figura 0"3"3-" Las vlvulaspueden tener tantas posiciones y orificios como sean necesarios" Sin embargo, la mayora delas vlvulas tienen un nAmero de posiciones entre % y 0, y un nAmero de orificios entre . y 4#

36




0*lula de &ontrol (anual de tres %osi&iones= seis /un&iones= de &entro abierto

La figura 0"3"8 muestra una vlvula de control manual de tres posiciones, seis funciones, decentro abierto, en la posicin )IM#" &l aceite de la bomba fluye, alrededor del carrete de lavlvula, al tan9ue" &l aceite del cilindro se blo9uea en el carrete de la vlvula de control"

0*lula de &ontrol %iloto= tres %osi&iones= seis /un&iones= de &entroCerrado

La figura 0"3"% muestra una vlvula de control piloto, de tres posiciones, seis funciones, decentro cerrado" &n la posicin )IM#, todo el aceite 9ue fluye se blo9uea en el carrete de lavlvula de control"

37




0*lula de reten&i'n

&l objetivo de una vlvula de retencin es hacer 9ue el aceite fluya fcilmente en un sentido,pero impedir el flujo de aceite en el sentido opuesto" La vlvula de retencin se llama, algunasveces, vlvula de retencin ?de una funcin@"

0*lula de reten&i'n de o%era&i'n %iloto

La vlvula de retencin de operacin piloto hace, a diferencia de la vlvula de retencin simple,9ue el aceite fluya a trav/s de la vlvula en sentido opuesto"

Flujo .a&ia delante

La figura 0"3"%1 muestra una vlvula de retencin de operacin piloto"

38




La vlvula de retencin de operacin piloto consta de una vlvula de retencin, una vlvulapiloto y un vstago" La vlvula de retencin de operacin piloto permite un flujo libre de lavlvula de control al cilindro"

Flujo blo-ueado

Cuando el aceite deja de fluir de la vlvula de control, la vlvula de retencin se asienta, comose muestra a la derecha en la figura 0"3"%3" &l aceite 9ue fluye del cilindro a la vlvula decontrol se blo9uea en la vlvula de retencin"

La vlvula de retencin de operacin piloto se usa con mayor frecuencia en operaciones dondees un problema la carga variable" La vlvula de retencin de operacin piloto permite 9ue loscambios de carga se hagan con una tolerancia muy precisa"

Flujo inerso

La vlvula de la figura 0"3"%4 muestra el paso del flujo de aceite del cilindro a la vlvula decontrol"

39




0*lulas de reten&i'n de traba

La funcin de la vlvula de retencin de traba es similar a la de la vlvula de retencin deoperacin piloto en 9ue permite el flujo de aceite en la direccin contraria" La diferencia est en9ue en la vlvula de retencin de traba se usa la presin creada por la carga 9ue est siendomovida para abrir la vlvula de retencin de traba y hacer 9ue el aceite retorne al lado opuestodel accionador"

Las vlvulas de retencin de traba se usan en los cilindros y en los motores, para asegurarsede 9ue no haya movimiento en ninguna direccin"

La figura 0"3"%6 muestra una vlvula de retencin de traba cuyo lado i!9uierdo est siendopresuri!ado para mover la carga" &l flujo abri la vlvula en el lado i!9uierdo" La presin moviel pistn y su e'tensin hacia la derecha, y empuj la vlvula en el lado derecho abierto, parahacer 9ue regrese el flujo a trav/s de la vlvula"

40




La figura 0"3". muestra una vlvula de lan!adera inversa cuyo acumulador e'tremo i!9uierdotiene una presin ms alta 9ue el del e'tremo derecho" La presin del acumulador i!9uierdoempuj la vlvula de retencin i!9uierda cerrada contra la presin menor en la cmara central"

&l vstago ms largo se mantiene en la vlvula de retencin derecha abierta, de modo 9ue todoel flujo de la vlvula de activacin est fluyendo al lado derecho hasta 9ue la presin se iguala"

Cuando la presin en los circuitos de los frenos delantero y trasero no es igual, puede deberseal mayor desgaste de los frenos en un e'tremo, a una precarga desigual de los acumuladores oa fugas en uno de los sistemas de los frenos"

NOTA# Las *lulas de lan3adera inersa se usan en los siste(as de /renos de los

&ar!adores de ruedas (edianos2

S,(bolos ISO de la *lula de reten&i'n

41




0*lula de &o(%ensa&i'n

La vlvula de compensacin de la figura 0"3".. es similar a la de retencin" >ormalmente, lavlvula de compensacin se ubica en el circuito entre el implemento y el tan9ue" 2urante lasoperaciones normales, el aceite de la bomba o del cilindro llena el rea detrs de la vlvula decompensacin" La presin del cilindro mantiene la vlvula C&




0*lula de &ontrol dire&&ional &ontrolada %or solenoide= de resorte des&entrado=de o%era&i'n %iloto= de dos %osi&iones $ de &uatro /un&iones

La figura 0"3".3 muestra una vlvula de control direccional controlada por solenoide, de resortedescentrado, de operacin piloto, de dos posiciones y de cuatro funciones"

Fallas del solenoide

La mayora de las fallas del accionador de solenoide ocurren cuando las vlvulas se pegan" ;ncarrete pegado evita 9ue el inducido se cierre apropiadamente" La contaminacin es la causams comAn del ?pegado@ de un carrete de vlvula" Los contaminantes como la arenilla, lasvirutas de metal y otras partculas pueden acumularse entre el carrete y el orificio, y hacen 9ueel carrete se pegue" 7ambi/n las partculas de o'idacin del aceite pueden producir un barni!pegajoso 9ue tapona los espacios libres entre el carrete y las paredes del orificio, lo 9ue hace9ue el carrete se pegue" Si se pone un filtro de aceite, se pueden 9uitar la arenilla, las virutas demetal y otras partculas contaminantes" &l barni! formado se puede 9uitar lavando la vlvulacon un disolvente adecuado" La mayora de los problemas de este tipo se pueden eliminarusando el aceite apropiado y reali!ando los intervalos correctos de cambio de filtro"

Cuando la vlvula se pega y se activa el solenoide, la bobina del solenoide recibe un alto flujoconstante de corriente 9ue produce calor e'cesivo" &l solenoide no est diseado para disiparel calor e'cesivo, y la bobina se 9uema" Los problemas de sobrecalentamiento ocurrenfrecuentemente durante perodos de temperaturas altas del medio ambiente o voltajes bajos delsistema"

Cuando el voltaje de la bobina es demasiado bajo, el campo electromagn/tico no es losuficientemente fuerte para atraer el inducido" 2el mismo modo, cuando el carrete se pega, lacorriente continAa fluyendo a trav/s de la bobina" &l flujo constante de corriente producir calore'cesivo"

43




0*lula %iloto &ontrolada %or solenoide= de resorte des&entrado= de dos%osi&iones $ de &uatro /un&iones

&l smbolo IS de la figura 0"3".5 muestra una vlvula piloto de resorte descentrado en suposicin normal" &l aceite de la bomba fluye al orificio #, y el aceite 9ue entra por el orificio Nfluye al tan9ue"

Cuando se activa el solenoide, mueve la vlvula contra el resorte" &l aceite de la bombaentonces fluye a N, y el aceite de # fluye al tan9ue"

0*lula de &ontrol de &entro &errado= de o%era&i'n %iloto &ontrolada %orsolenoide= de resorte &entrado= de tres %osi&iones $ de &uatro /un&iones

La figura 0"3".6 muestra el smbolo IS de una vlvula de control, de operacin pilotocontrolada por solenoide, de resorte centrado, de tres posiciones y cuatro funciones, en suposicin normal" Las cuatro funciones estn blo9ueadas en la vlvula" Cuando el solenoide dela derecha se energi!a, el aceite de la bomba fluye al orificio N, y el aceite de # fluye al tan9ue"

Cuando se energi!a el solenoide de la i!9uierda, el aceite de la bomba fluye a #, y el aceite deN fluye al tan9ue"

44




Le&&i'n 7# 0*lulas de Control de FlujoControl de FlujoOri/i&io;n orificio es una abertura pe9uea en el paso del flujo de aceite" &l flujo 9ue pasa por un

orificio se ve afectado por diferentes factores"

7res de los factores ms comunes son$

%" La temperatura del aceite"." &l tamao del orificio"0" La presin diferencial a trav/s del orificio"

Te(%eraturaLa viscosidad del aceite vara con los cambios de temperatura" La viscosidad es una medida dela resistencia del aceite a fluir a una temperatura determinada" &l aceite hidrulico es msdelgado y fluye ms fcilmente cuando la temperatura aumenta"

Ta(a?o del ori/i&io

&l tamao del orificio controla el r/gimen de flujo a trav/s de /l" ;n ejemplo comAn es un huecoen una manguera de jardn" ;n hueco del tamao de una cabe!a de alfiler producir un escapede agua muy fina" ;n hueco ms grande producir un escape en forma de chorro de agua" &lhueco, pe9ueo o grande, produce un flujo de agua 9ue escapa de la manguera" La cantidadde agua 9ue escapa depende del tamao del hueco (orificio-"

&l tamao del orificio puede ser fijo o variable"

0*lula de reten&i'n &on ori/i&io /ijoLa figura 0"4"% muestra una vlvula de retencin con un orificio fijo, generalmente usada ene9uipos de construccin" &l orificio fijo es un hueco 9ue va por el centro de una vlvula deretencin" Cuando el flujo de aceite est en el sentido normal, la vlvula se abre y permite 9ueel aceite fluya alrededor de la vlvula y a trav/s del orificio"

Cuando el aceite intenta fluir en el sentido contrario, la vlvula se cierra" 7odo el aceite 9ue fluyeen el sentido contrario va a trav/s del orificio y controla as el r/gimen de flujo"

45




Ori/i&io ariable

La figura 0"4". muestra un orificio variable en forma de vlvula de aguja" &n la vlvula de aguja,

el tamao del orificio cambia dependiendo de la posicin de la punta de la vlvula en relacincon el asiento de la vlvula"

&l aceite 9ue fluye a trav/s de la vlvula de aguja debe hacer un giro de 8O y pasar entre lapunta de la vlvula y el asiento de la vlvula"

La vlvula de aguja es el dispositivo ms frecuentemente usado cuando se necesita tener unorificio variable"

Cuando el tornillo de la vlvula se gira a la i!9uierda, el orificio aumenta de tamao y aumentael flujo a trav/s de la vlvula"

Cuando el tornillo de la vlvula se gira a la derecha, el orificio disminuye de tamao y disminuyeel flujo a trav/s de la vlvula"

0*lula de &ontrol de /lujo sin &o(%ensa&i'n de %resi'n&l diagrama de la figura 0"4"4 consta de una bomba regulable, una vlvula de alivio, un cilindro,una vlvula de control de flujo sin compensacin de presin, dos manmetros y una vlvula decontrol direccional accionada por palanca , de tres posiciones y cuatro funciones"

46




Cir&uitos de &ontrol de /lujo &on &o(%ensa&i'n de %resi'n

&n un circuito de control de flujo con compensacin de presin, la presin diferencial a trav/sdel orificio no se ve afectada por el cambio de carga" La presin diferencial constante a trav/sdel orificio producir un flujo constante"

0*lula de &ontrol de /lujo &on &o(%ensa&i'n de %resi'n $ de deria&i'n

La figura 0"4"8 muestra una vlvula de control de flujo con compensacin de presin y dederivacin" &sta vlvula automticamente se ajusta a los cambios de flujo y de carga"

Sin %resi'n de &ar!a

La figura 0"4"% muestra la vlvula de control de flujo con compensacin de presin y derivacinen un circuito de levantamiento simple"

Cuando la vlvula de control se mueve a la posicin L&=#>7#




0 gal &&";;"Dmin a trav/s del orificio, se re9uiere un aumento en la presin diferencial" ;naumento de ms de %"056 B+a (0 lbDpulg.- en la presin diferencial abre la vlvula dedescarga" &l aceite en e'ceso fluye, a trav/s de la vlvula de descarga, al tan9ue"

Au(ento de la %resi'n de &ar!a

Cuando la presin de carga aumenta, la presin aumenta en el orificio y en la cmara deresorte de la vlvula de descarga"&l aumento de la presin en el orificio baja la presin diferencial a trav/s del orificio e intentareducir el flujo de aceite a trav/s del orificio" Sin embargo, al mismo tiempo, la presin aumentaen la cmara de resorte de la vlvula de descarga" La presin adicional cierra la vlvula de

descarga y blo9uea el flujo de aceite al tan9ue" &l aceite blo9ueado hace 9ue la presinaumente en el lado de la bomba del orificio"

Co(bina&i'n de ori/i&io $ *lula de des&ar!a

48




0*lula de &a,da r*%ida en (odalidad de @&a,da de la .oja

La figura 0"4"%3 muestra una vlvula de cada rpida" Psta se instala generalmente en loscilindros de levantamiento de un tractor topador"

Cuando la vlvula se activa, hace 9ue la hoja del tractor topador baje rpidamente al piso"

Cuando se levanta la hoja del tractor topador y el operador mueve el control levantarDbajar a laposicin C#Q2#




0*lula de &a,da r*%ida en (odalidad @leantar la .oja

La figura 0"4"%4 muestra la vlvula de cada rpida cuando la hoja est siendo levantada"

Cuando el operador mueve el control levantarDbajar a la posicin L&=#>7#< L# HM#, el aceitede la bomba fluye de la vlvula de control levantarDbajar a trav/s del orificio y al e'tremo delvstago del cilindro de levantamiento" &l orificio produce una restriccin del flujo de aceite, 9ueaumenta la presin corriente arriba" &l aceite de presin alta fluye, a trav/s de un conducto, a lacmara del resorte detrs de la vlvula de disco" &l aceite presuri!ado ayuda al resorte ymantiene la vlvula cerrada cuando se aplica presin al e'tremo del vstago del cilindro"&l aceite del e'tremo de la cabe!a fluye, a trav/s de la vlvula de cada rpida y de la vlvulade control, al tan9ue"

Cilindros&n su forma ms simple, los cilindros son accionadores lineales" Sus salidas son movimiento o

fuer!a en lnea recta" Los tipos ms comunes son los cilindros de accin simple y los de accindoble"

Cilindros de a&&i'n si(%leLa figura 0"5"% muestra un cilindro de accin simple"La caja e'terior tubular es el cuerpo del cilindro" 2entro del cuerpo del cilindro estn el pistn, elsello del pistn y el vstago" ?Calibre@ es el t/rmino usado para indicar el dimetro interior delcuerpo del cilindro" &l e'tremo de la cabe!a (algunas veces llamado ?e'tremo ciego@- se conocecomo el e'tremo del pistn del cilindro" &l e'tremo desde el cual el vstago se e'tiende y seretrae se conoce como el e'tremo del vstago"O%era&i'n de retorno %or !raedad del leanta(iento erti&al

50




Cilindros de a&&i'n doble

La figura 0"5"0 muestra un cilindro de accin doble" &l cilindro de accin doble es el accionadorhidrulico ms comAn utili!ado actualmente y se usa en los sistemas del implemento, ladireccin y otros sistemas donde se re9uiera 9ue el cilindro funcione en ambas direcciones"

>rea e/e&tia del &ilindro

Calibre del cilindro son los t/rminos 9ue indican el dimetro interno del cilindro" ;n cilindro decalibre grande produce un mayor volumen por unidad de longitud 9ue un cilindro de calibrepe9ueo"

+ara mover un pistn la misma distancia, un cilindro de calibre grande necesita ms aceite 9ueuno de calibre menor" +or tanto, para un r/gimen de flujo dado, un cilindro de calibre grande semueve ms lentamente 9ue uno de calibre pe9ueo"

&l rea efectiva de un cilindro es el rea del pistn y de sello de pistn sobre la cual actAa elaceite" Como uno de los e'tremos del vstago est unido al pistn y el e'tremo opuesto see'tiende fuera del cilindro, el rea efectiva del e'tremo del vstago es menor 9ue el reaefectiva del e'tremo de la cabe!a" &l aceite no actAa contra el rea del pistn cubierta por launin del vstago"

&l volumen de aceite necesario para llenar el e'tremo del vstago del cilindro es menor 9ue elvolumen de aceite necesario para cubrir el e'tremo de la cabe!a del cilindro" +or tanto, para unr/gimen de flujo dado, el vstago del cilindro se retrae ms rpido 9ue el tiempo 9ue tarda ene'tenderse"

51




Sellos

Los sellos se usan en diferentes partes del cilindro, como se muestra en la figura 0"5"3"

&l sello del pistn se usa entre el pistn y la pared del cilindro" Su diseo hace 9ue la presin deaceite e'tienda el sello contra la pared del cilindro, de manera 9ue, a mayor presin, mayorfuer!a sellante"

&l sello del e'tremo de la cabe!a (anular- evita 9ue el aceite escape por entre el cuello delvstago y la pared del cilindro"

&l sello del vstago es en forma de copa en ?;@ y evita 9ue el aceite escape de entre el vstago

y el cuello del vstago y limpia el aceite del vstago a medida 9ue /ste se e'tiende del cilindro"

&l sello de limpiador (sello de labio- se ajusta al cilindro e impide 9ue la suciedad y el polvoentren al cilindro cuando se retrae el vstago del cilindro"

Los sellos se fabrican de poliuretano, nitrilo o vitn" &l material debe ser compatible con losfluidos usados y con las condiciones de operacin"

52




Le&&i'n "# Siste(a )idr*uli&o del I(%le(ento de O%era&i'n PilotoLe&&i'n "# Siste(as )idr*uli&os del I(%le(ento de O%era&i'n PilotoIntrodu&&i'n

&l sistema hidrulico del implemento de operacin piloto se usa en diferentes e9uipos deconstruccin mviles" Las ilustraciones presentadas en esta leccin corresponden al e9uipoCargador de




0*lula de &ontrol %iloto de in&lina&i'n

La figura 1"%"1 muestra los componentes principales de la vlvula de control piloto deinclinacin" &'cepto por el conjunto de la bobina en la parte superior de la seccin del

amortiguador (lado i!9uierdo-, las pie!as son las mismas en ambos lados de la vlvula"

Con el motor en funcionamiento y la palanca de control en la posicin )IM#, el aceite piloto entrapor el orificio de suministro (centro inferior del cuerpo de la vlvula- y se blo9uea por la accinde los vstagos de dosificacin" Cual9uier aceite en las tuberas en direccin a la vlvula decontrol principal se descarga al orificio del tan9ue por el centro de los vstagos de dosificacin"

54




Posi&i'n INCLINAR )ACIA ATR>Cuando el operador mueve la palanca de control piloto a la posicin I>CLI>#< H#CI# #7




Resorte de dosi/i&a&i'n

&l trabajo del vstago de dosificacin es permitir la relacin entre el movimiento del carrete dela vlvula de control y el movimiento de la palanca de la vlvula piloto" &l vstago dedosificacin y el resorte de dosificacin funcionan como una vlvula reductora de presin ycontrolan la presin de aceite en el carrete de la vlvula de control principal"

Cuando el vstago de dosificacin se mueve hacia abajo, el aceite piloto fluye a trav/s delorificio, pasa por el centro del vstago de dosificacin y sale por el carrete de la vlvula decontrol principal" &l aceite piloto se blo9uea en el carrete de la vlvula de control principal yproduce un aumento de la presin piloto" &l aumento de la presin acciona el resorte del carretede la vlvula de control principal y mueve el carrete de la vlvula de control principal" &l carretede la vlvula de control principal enva el aceite del sistema principal al cilindro"

La figura 1"%"5 muestra la vlvula de control del 8.6 en la posicin )IM#" La funcin de estavlvula es representativa de las vlvulas de inclinacin, de levantamiento, au'iliar o vlvula defuncin cuarta" La vlvula au'iliar tiene Anicamente vlvulas de alivio de tubera en ambosorificios de trabajo"

Cuando la vlvula est en la posicin )IM#, el aceite de suministro de la bomba entra alconducto central, fluye alrededor del carrete de control y pasa a la siguiente vlvula a trav/s delos conductos de salida" &l aceite de suministro tambi/n fluye del conducto interno a la vlvulade retencin" 2e la vlvula de retencin, fluye al carrete de control principal" &l carrete decontrol principal blo9uea el flujo de aceite de suministro 9ue va a los orificios de trabajo(conductos de inclinacin y descarga-" &l carrete de control principal tambi/n blo9uea losconductos de aceite 9ue van del orificio de trabajo a los conductos del tan9ue"

56




0>L0ULA DE CONTROL DE INCLINACIBNINCLINAR )ACIA ATR>S

Posi&i'n INCLINAR )ACIA ATR>S

Cuando el operador mueve la palanca de control piloto a la posicin I>CLI>#




0>L0ULA DE COM1INACIBN

0*lula de &o(bina&i'n de aliio $ &o(%ensa&i'nLa figura 1"%"8 muestra la vlvula de combinacin de alivio y compensacin" La vlvula de aliviosimplemente es una vlvula de alivio de operacin pilotoF sin embargo, no est diseada paramanejar el flujo m'imo de la bomba del implemento"

&l aceite en el cilindro se conecta por tuberas al e'tremo derecho de la vlvula de combinacin"

&l aceite fluye, a trav/s del orificio de la vlvula principal, a la cmara del resorte de la vlvulaprincipal" La presin de aceite en la parte frontal (derecha- de la vlvula es igual a la de aceite

en la cmara del resorte" La presin de aceite en la cmara del resorte de la vlvula principal,junto con la fuer!a del resorte, mantienen la vlvula cerrada"

0>L0ULA DE ALI0IO EN LNEA @A1IERTA

58




0>L0ULA DE COM1INACIBN0>L0ULA COMPENSADORA @A1IERTA

Posi&i'n COMPENSADA

La figura 1"%"%% muestra la vlvula de alivio y de compensacin de la tubera de combinacin enposicin C:+&>S#2#" La presin del tan9ue ejerce accin continua en el rea efectiva de lavlvula de combinacin" Cuando la presin de aceite en el cilindro, en la tubera de cone'in yen la cmara del resorte de la vlvula de alivio es menor en %0,56 B+a (. psi- respecto de lapresin de aceite del tan9ue, la presin del tan9ue mueve a la i!9uierda la vlvula decompensacin y la vlvula principal contra el resorte de la vlvula principal" &l aceite del tan9uefluye del conducto reci/n abierto a la tubera de cone'in y al cilindro"

0>L0ULA DE CONTROL DE LE0ANTAMIENTO1AAR

59




0*lula de &ontrol de leanta(iento en %osi&i'n 1AAR

La figura 1"%"%. muestra la vlvula de control de levantamiento en posicin N#M#




SISTEMA )IDR>ULICO DEL IMPLEMENTO DEL :+9GINCLINAR )ACIA ATR>S

&ste diagrama muestra el flujo a trav/s del sistema hidrulico con la palanca de control inclinar

hacia atrsDdescargar en la posicin I>CLI>#< H#CI# #7CLI>#< H#CI# #7CLI>#7#7#7#< blo9uea el flujode aceite de suministro al tan9ue" &l aceite de suministro es enviado al e'tremo de la cabe!a delos cilindros de levantamiento" &l aceite de los e'tremos del vstago de los cilindros es enviadoal tan9ue, pasando por el carrete de la vlvula de levantarDbajar"

Los orificios en las tuberas de aceite piloto entre la vlvula de control piloto de levantarDbajar yel carrete de la vlvula de levantarDbajar producen una restriccin al flujo del aceite piloto yproveen al operador un mejor control del carrete de la vlvula de levantarDbajar

62




&s este diagrama se muestran las condiciones en el sistema hidrulico del implemento con lapalanca de control levantarDbajar en la posicin N#M#




&s este diagrama, la palanca de control levantarDbajar est en la posicin LIN




GLOSARIO

A&u(uladorR




Cir&uito re!eneradorR Circuito en el 9ue el fluido a presin, descargado de un componente,retorna al sistema para disminuir los re9uerimientos de entrada de flujo" Se usa con frecuenciapara acelerar la accin de un cilindro al dirigir el aceite descargado del e'tremo del vstago ale'tremo del pistn"

Condu&toR 7ubera cuyo dimetro e'terno es estndar en rosca"

ControladorR :icroprocesador 9ue controla las funciones de la vlvula electro hidrulica"

Corri(ientoR :ovimiento de un cilindro o de un motor causado por el juego interno de suspie!as, 9ue se transmite a los componentes del sistema hidrulico"

De%'sito R




Fuer3aR #ccin de aplicar presin a un cuerpo" &n un cilindro hidrulico es el producto de lapresin en el fluido multiplicado por el rea efectiva del pistn del cilindro" Se e'presa en libraso en toneladas"

Gas inerteR as no e'plosivo"

Gru%o de *lulas R Serie de vlvulas de control en un grupo de vlvulas con planchasterminales comunes y entrada y salida de aceites comunes"

)idr*uli&aR Ciencia de la Ingeniera 9ue estudia la presin y el flujo de los l9uidos" (&n estemanual, el inter/s principal se centra en el uso del aceite hidrulico para producir trabajo enplanos lineales y rotatorios-"

)idrodin*(i&aR Ciencia de la Ingeniera 9ue estudia la energa de la presin y el flujo de losl9uidos"

)idrost*ti&aR Ciencia de la Ingeniera 9ue estudia la energa de los l9uidos en reposo" (Los

sistemas vistos en este manual funcionan con base en el principio hidrosttico-"

I(%ulsosR )luctuaciones pe9ueas sucesivas de presin de un circuito"

Inter&a(biador de &alorR 2ispositivo 9ue transfiere el calor de un fluido a otro, a trav/s deuna pared conductora" (=er Eenfriador de aceiteE-"

Man!ueraR 7ubera fle'ible"

Motor .idr*uli&o R 2ispositivo para convertir la energa de un fluido en fuer!a mecnica ymovimiento, generalmente movimiento rotatorio" Los diseos bsicos incluyen unidades deengranajes, de paletas y de pistones"

M;lti%leR Conductor de fluido 9ue suministra algunos orificios"

Ori/i&ioR Conducto con restriccin en un circuito hidrulico" eneralmente, orificio pe9ueoperforado 9ue se usa para limitar el flujo o para producir una presin diferencial en un circuito"&'tremo abierto de un conducto de fluido" +uede estar dentro o en la superficie delcomponente"

ParR &sfuer!o de giro de un motor hidrulico o de un cilindro rotatorio" Se mide, generalmente,en unidades de pulgada libras (pulglb-, o pielibras (pielb- o >eton metro (> :-"

Pist'nR +ie!a cilndrica 9ue se mueve en un cilindro y transmite o recibe movimiento para

reali!ar un trabajo"

Poten&ia de /luidoR &nerga transmitida y controlada 9ue produce un fluido presuri!ado"

Glosario + Funda(entos de los Siste(as )idr*uli&os

Presi'nR )uer!a de un fluido por unidad de rea" eneralmente, se e'presa en unidades delibra por pulgada cuadrada (lbDpulg.-, Bilo p!cales (B+a- o bar (bar-"

Presi'n de retornoR +resin encont

manual-sistemas-hidraulicos-cat-valvulas-bombas-engranajes-pistones-componentes-simbolos-flujo-aceite-operacion...

Documents