manual principios componentes hidraulica gat 4 caterpillar

MANUAL DEL ESTUDIANTE

INSTRUCCION TECNICA

CURSO : HIDRAULICA GAT 4

TEMA : PRINCIPIOS BASICOS Y

DESCRIPCION DE COMPONENTES

DESARROLLO TECNICO

ENERO -2006

http://www.maquinariaspesadas.org/

INDICE GENERAL

AGENDA 5

DESCRIPCION DEL CURSO 7

MÓDULO 1: PROCEDIMIENTOS DE SEGURIDAD EN HIDRAULICA 9

LECCIÓN 1.1: PROCEDIMIENTOS DE SEGURIDAD 13

MÓDULO 2: PRINCIPIOS BASICOS SOBRE FLUIDOS 17

LECCIÓN 2.1: PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS 21

LECCIÓN 2.2: FLUIDOS HIDRAULICOS 29

MÓDULO 3: CODIGO DE COLORES 33

LECCIÓN 3.1: CODIGO DE COLORES 37

MÓDULO 4: COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRAULICO 41

LECCIÓN 4.1: TANQUES HIDRAULICOS 45

LECCIÓN 4.2: LINEAS HIDRAULICAS 49

LECCIÓN 4.3: CILINDROS 64

LECCIÓN 4.4: BOMBAS Y MOTORES 74

ANEXOS


AGENDA DEL CURSO

PRIMER DIA Mañana • Presentación Inicial, Expectativas.

• Pre-Test.

• Modulo 1.

• Modulo 2.

Tarde • Modulo 2 (continuación).

• Laboratorio.

• Modulo 3.

SEGUNDO DIA Mañana • Modulo 3 (continuación).

• Modulo 4.

Tarde • Modulo 4 (continuación). • Laboratorio.

• Examen Final.

Horario de clase : de 8:00 a.m. a 8:00 p.m.

Horario de Intermedio : 10:15 a.m., 3:00 p.m. y 5:00 p.m. Duración : 15 minutos

Horario de Almuerzo : 1:30 pm. Duración : 45 minutos

Las horas de intermedio y de almuerzo son recomendadas.


CURSO : HIDRAULICA GAT4a FSAA - GAT4aH00-2005

- 7 - Material del Estudiante

DESCRIPCION DEL CURSO

HIDRAULICA: NIVEL IV

El curso ha sido diseñado para familiarizar a todo el personal, involucrado

con la maquinaria Caterpillar, acerca de los principios de funciona-

miento de los dispositivos hidraulicos más comunes en equipos de

mineria.

En resumen este curso abarca los diversos conceptos necesarios para

el entendimiento del principio de funcionamiento del sistema hidraulico,

la codificación/simbologia utilizada y la descripción algunos de los com-

ponentes del sistema.

El contenido del curso a sido separado en 4 modulos, el contenido de

cada modulo es detallado a continuación.

MÓDULO 1: PROCEDIMIENTOS DE SEGURIDAD EN

HIDRAULICA

LECCIÓN 1.1: PROCEDIMIENTOS DE SEGURIDAD

MÓDULO 2: PRINCIPIOS BASICOS SOBRE FLUIDOS

LECCIÓN 2.1: PROPIEDADES DE LOS LIQUIDOS

LECCIÓN 2.2: FLUIDOS HIDRAULICOS

MÓDULO 3: CODIGO DE COLORES

LECCIÓN 3.1: CODIGO DE COLORES

MÓDULO 4: COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRAULICO

LECCIÓN 4.1: TANQUES HIDRAULICOS

LECCIÓN 4.2: LINEAS HIDRAULICAS

LECCIÓN 4.3: CILINDROS

LECCIÓN 4.4: BOMBAS Y MOTORES

ANEXOS

FERREYROS S.A.A.

CAPACITACION LOYOVAL-ENE-06

Desarrollo Técnico


MODULO 1

PROCEDIMIENTOS DE

SEGURIDAD EN

HIDRAULICA

DESARROLLO TECNICO

ENERO-2006



Material del Estudiante - 11 -

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Desarrollo Técnico

MODULO 1: PROCEDIMIENTOS DE SEGURIDAD EN

HIDRAULICA

El propósito de este módulo es identificar las condiciones básicas

de seguridad para trabajar en sistemas hidráulicos.

La seguridad es la actividad más importante que todos deben

aprender. Ya sea en el aula de entrenamiento, laboratorio o área

de trabajo, existen reglas y regulaciones que especifican las

prácticas de seguridad aceptables.

OBJETIVOS

Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de:

1. Identificar las condiciones básicas de seguridad en sistemas

hidráulicos.

2. Establecer prácticas de seguridad en su área de trabajo.




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Desarrollo Técnico

LECCION 1.1: SEGURIDAD EN HIDRAULICA

1.1. Procedimientos de Seguridad para la Hidráulica

Los sistemas hidráulicos Caterpillar han sido diseñados para

prestar una operación segura y libre de problemas. Pero aún así,

conviene recordar que estos sistemas han sido fabricados para

hacer trabajo rudo y difícil. Esto quiere decir que hay presentes

altas presiones, aceite caliente y cargas pesadas. Si no se siguen

los procedimientos recomendados podrían ocurrir serias lesiones.

Siga siempre los procedimientos específicos detallados en el

«Manual de Servicio» y en las «Guías de Operación y

Mantenimiento» correspondiente a la máquina en la que está

trabajando.

1.2. Procedimientos Generales de Seguridad

Hay varios procedimientos generales de seguridad que deben

seguirse antes de trabajar con cualquier sistema hidráulico móvil:

1. Pare la máquina y colóquele una etiqueta.

2. Bloquee o baje los implementos y bloquee las ruedas o

cadenas.

3. Alivie la presión en el sistema hidráulico.

4. Vuelva a poner en funcionamiento el sistema después

de las reparaciones.

1.2.1. Pare la Máquina y Colóquele una Etiqueta

Hay ciertos procedimientos generales de parada de la

máquina que se deben seguir cuando se está preparando

para dar servicio al sistema hidráulico. Si está en el campo,

ponga la máquina en terreno horizontal, apartada de

máquinas en operación y de personal. Active el freno de

estacionamiento y luego baje y/o bloquee los implementos.

Detenga la máquina y conecte la traba de la transmisión.

Luego, ponga rótulos en la máquina para avisar que la

máquina está siendo atendida. No se olvide de este paso

crítico. El lugar preferido para colocar el rótulo es en el

volante o en las palancas de dirección. Vea en la «Guía de

Operación y Mantenimiento» si hay algún procedimiento de

parada especial y estará listo entonces para comenzar las

operaciones de servicio.




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1.2.2. Procedimiento de Bloqueo

Los procedimientos de bloqueo variarán de una máquina a

la otra y dependen de los componentes en particular que

requieran servicio. Una regla general es que siempre se

deben bloquear las ruedas o las cadenas para impedir

el movimiento de avance o de retroceso . Los

implementos siempre se deben bloquear con piezas de

madera, nunca utilice piezas de cemento o concreto.

Verifique y asegúrese de que el material que usa para

bloquear sea suficiente para soportar la carga y de que esté

colocado firmemente. Algunas máquinas están equipadas

con equipo de bloqueo especial, por ejemplo, algunos

cargadores de ruedas requieren bloquear la junta de

articulación. Estas máquinas vienen con un soporte especial

para este fin. Las retroexcavadoras cargadoras y otras

máquinas tienen soportes especiales para sostener el

bastidor del cargador para ciertas tareas de servicio. Nunca

se olvide de comprobar en la «Guía de Operación y

Mantenimiento» y en el «Manual de Servicio» para ver si

hay procedimientos de soporte con bloques especiales.

1.2.3. Alivie la Presión en el Sistema Hidráulico

La presión hidráulica del sistema siempre se debe

aliviar antes de dar servicio al sistema hidráulico. El

aceite hidráulico puede ser un proyectil mortífero si explota

una línea presurizada. Después de bajar o bloquear los

implementos, todas las palancas de control hidráulico se

deben pasar por todas las posiciones posibles. Esto

asegurará que se alivie la presión en los cilindros y en las

líneas. Afloje la tapa de llenado del tanque hidráulico y purgue

el acumulador si el sistema de la máquina que está

atendiendo está equipado con uno. Los acumuladores de

los sistemas de freno y de dirección se pueden purgar

bombeando el pedal de freno o girando el volante de

dirección varias veces.

1.2.4. Seguimiento después del Servicio

Después de completar el servicio o las reparaciones no se

olvide de añadir aceite hidráulico de compensación en caso

de ser necesario. Reemplace la tapa de llenado del tanque,

quite el rótulo de advertencia y opere la máquina para

asegurarse de que el sistema está en estado apropiado para

trabajar.




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Desarrollo Técnico

1.3. Recomendaciones Adicionales de Seguridad

Los siguientes procedimientos son muy importantes cuando se

trabaja con sistemas hidráulicos en diferentes áreas de trabajo:

1. Utilice todo el tiempo sus implementos de seguridad, en

especial los lentes o mascaras de seguridad, al trabajar en

sistemas hidráulicos.

2. Vístase apropiadamente. No utilice ropa suelta o mal

abotonada. No use joyería (anillos, cadenas, esclavas, etc.).

3. Mantenga el área de trabajo limpia todo el tiempo.

4. Mantenga las herramientas y repuestos debidamente

ordenados y en un lugar seguro.

5. Manipule cualquier conexión o componente eléctrica o

hidráulico con precaución. Siempre utilice o instale una

conexión a tierra.

6. Siempre limpie sus manos antes de trabajar sobre equipo

y/o conexiones eléctricas.

7. No limpie las mangueras o partes plásticas con productos

químicos.

8. Si no esta seguro de la operación de un circuito hidráulico,

consulte el manual de servicio de la maquina o a su

supervisor.


MODULO 2

PRINCIPIOS BASICOS

SOBRE FLUIDOS

DESARROLLO TECNICO

ENERO-2006




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Desarrollo Técnico

MODULO 2: PRINCIPIOS BÁSICOS SOBRE FLUÍDOS

El propósito de este módulo es entender los principios hidráulicos

básicos y sus aplicaciones. Enterder como es que se genera el

flujo en un sistema y como la presión esta en funcion de las

restricciones.

Entendiendo los principios de las leyes hidraulicas, el participante

estara preparado para comprender el funcionamiento y el propósito

de los componentes en el sistema.

OBJETIVOS


1. Entender cómo los principios hidráulicos básicos son usados

en la operación de los componentes de un circuito hidráulico.

2. Entender el comportamiento de los fluidos hidráulicos.


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LECCION 2.1: PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS

¿Por qué usamos un líquido?

Hay muchas ventajas de usar un líquido :

1. Los líquidos toman la forma del recipiente que los

contiene.

2. Los líquidos son prácticamente incompresibles.

3. Los líquidos aplican la presión en todas direcciones.

Los líquidos toman la forma del recipiente

Los líquidos tomarán la forma del recipiente que los contiene. Los

líquidos también fluirán en cualquier dirección a través de varios

tamaños y formas.

Prácticamente incompresibles

Un líquido es prácticamente incompresible. Cuando una sustancia

es comprimida, ésta ocupa menos espacio. Un líquido ocupa la

misma cantidad de espacio o volumen aún cuando se encuentre

bajo presión. El espacio o volumen que cualquier sustancia ocupa

es llamado «desplazamiento».


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Desarrollo Técnico



El gas es compresible

El gas es compresible. Cuando un gas es comprimido, éste ocupa

menos espacio y su desplazamiento viene a ser menor. El espacio

previamente ocupado por el gas podría ser ocupado por otro objeto.

Así entonces, un líquido es más adecuado para un sistema hidráulico

porque continuamente ocupa el mismo volumen o desplazamiento.

La hidráulica haciendo Trabajo

De acuerdo a la ley de Pascal, « La presión ejercida en un

líquido confinado es transmitida sin pérdidas en todas las

direcciones y actúa con igual fuerza en todas las áreas

iguales.» Así entonces, una fuerza ejercida en cualquier parte de

un sistema de aceite hidráulico confinado transmite igual presión

en todas las direcciones a través del sistema.

En el ejemplo de arriba, una fuerza de 500 lb. actuando sobre un

pistón de 2 pulgadas de radio crea una presión de

aproximadamente 40 lb./ pulg2 en un líquido confinado. Las mismas

40 lb./ pulg2 actuando en un pistón de 3 pulgadas de radio soportan

un peso de 1130 libras.


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Desarrollo Técnico



Ventajas Mecánicas

La figura inferior demuestra como el líquido en un sistema hidráulico

provee una ventaja mecánica.

Como todos los cilindros están conectados, todas las áreas deben

ser llenadas antes que el sistema se presurice.

Ahora calcule A, B y C

A = ................. C = ...............

B = .................


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Desarrollo Técnico



Definición de la Ley de Pascal

Hasta aquí hemos hablado sobre el caudal del fluido en un sistema

hidráulico. Si este caudal se restringe de alguna forma, tal como

aplicando una carga sobre un cilindro, se crea presión.

La cantidad de presión se puede calcular dividiendo la fuerza de la

carga por la superficie sobre la que se aplica la misma. Esta es

una aplicación de la Ley de Pascal.

La definición del libro de texto sobre la Ley de Pascal es: «La

Presion aplicada a un líquido encerrado se transmite igualmente

en todas las direcciones».Esto se puede expresar utilizando la

siguiente formula. P = F A

Donde :

P = Es la presión (en libras / pulgada2)

F = Es la fuerza aplicada al vástago (en libras)

A = Es el área del pistón donde actúa la presión (en pulgadas2)

Dicho de otra forma, la presión se puede definir como una fuerza

determinada que actúa en un área determinada.

Ayuda para el Cálculo

Este símbolo a menudo se utiliza para recordar las ecuaciones. Se

usa cubriendo la variable que se desea calcular. La expresión que

resulta es la ecuación.

Por ejemplo, para calcular la presión, cubra la P y la expresión que

queda es F/A.

F

P A


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Desarrollo Técnico



Área útil del Pistón

El área útil del pistón es el área (área 2 para la parte superior y

área 1 para la parte inferior) sobre la cual actúa la presión hidráulica.

Si se aplica una presión igual a ambos extremos de un pistón, se

ejerce una fuerza mayor en el extremo de cabeza del pistón. Ello se

debe a que el vástago debe ocupar parte del área del pistón,

reduciendo el área útil del extremo del vástago.

El área de un pistón se calcula con la formula:

Donde :

A = Es el área (pulgada2)

Π = Es el factor PI (3.1416) r = Es el radio del pistón donde actúa la presión (en pulgadas)

P = F A

Resumen

Resumiendo, se puede utilizar la Ley de Pascal para describir la

relación entre la presión, la fuerza y el área.

Se expresa mediante la fórmula:

Aplicando esta fórmula a los pistones, la cantidad de presión que

se necesita para levantar una carga es igual a la fuerza de resis-

tencia de la carga dividida por el área útil del pistón.


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Desarrollo Técnico



Unidades de Medida

Se pueden utilizar varias unidades de medida del sistema inglés y

del métrico para expresar presión, fuerza, área y flujo. Puede ser

necesario convertir de un sistema a otro.

Conversiones del Sistema Inglés al Sistema Métrico

En la siguiente tabla se muestran los factores de conversión más

comunes entre el sistema inglés y el sistema métrico:

FACTORES DE CONVERSIÓN

Multiplique una Unidad

Inglesa

Por

Para obtener una Unidad

Métrica

Libras por pulgada

cuadrada (psi)

6.895

kilo Pascal (kPa)

Pulgada (in) 25.400 milímetro (mm)

Pulgada cuadrada (in²) 6.450 centímetro cuadrado (cm²)

Pulgada cúbica (in³)

16.387 centímetro cúbico (cm³)

Galón (gal) 3.785 Litro (L)

Caballos de fuerza (HP)

0.746 kilo Watt (kW)

Conversiones del Sistema Métrico al Sistema Inglés

En la siguiente tabla se muestran los factores de conversión más

comunes entre el sistema métrico y el sistema inglés.

FACTORES DE CONVERSIÓN

Multiplique una Unidad

Metrica

Por

Para obtener una Unidad

Inglesa

kilo Pascal (kPa) 0.145 Libras por pulgada² (psi)

milímetro (mm) 0.039 Pulgada (in)

centímetro cuadrado (cm²)

0.155 Pulgada cuadrada (in²)

centímetro cúbico (cm³) 0.061 Pulgada cúbica (in³)

Litro (L) 0.264 Galón (gal)

kilo Watt (kW) 1.340 Caballos de fuerza (HP)


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MULTIPLICACION DE LAS FUERZAS

Un sistema tiene la configuración mostrada :

Las presiones se calculan de la siguiente manera:

p 1 =

F1

A1

p 2 =

F 2

A 2

Aplicando la Ley de Pascal «La presión en todos los puntos del

fluido es la misma», por lo tanto:

p1 = p2

F1 = F2

A1 A2

«Las fuerzas son proporcionales a sus respectivas áreas»

Aplicando una fuerza pequeña sobre un área pequeña, se

obtiene una fuerza grande aplicada sobre un área grande

⎛ A2 ⎞

También: F2 = ⎜ ⎜ F1

⎝ A1 ⎠

« La fuerza de salida es igual a la fuerza de entrada multiplicado en

el factor (A2 / A1 )»


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1 1

1

1

2

1

F 1

F 2

F 2

p 1 2

2

2

A

1 1

2 2

1

1 2

MULTIPLICADOR DE PRESIONES

En la figura mostrada: la presión p ejercida sobre un área A ejerce

una fuerza F , la cual es transmitida mediante el vástago al émbolo

pequeño. En este caso, se genera en el émbolo pequeño una

presión p que será de mayor magnitud que p , debido a que su

área de aplicación A , es menor, para una misma fuerza F que es

igual a F .

p1

p2

1

A2

F1

F2

= p x A

= p x A

= F ( SISTEMA EN EQUILIBRIO )

x A = p x A

Luego:

p 1 = A 2

p 2

A 1

«Las presiones generadas son inversamente proporcionales a las

áreas»

También:

⎛ A1 ⎞

p2 = ⎜ ⎜ × p1

⎝ A2 ⎠


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LECCION 2.2: FLUÍDOS HIDRÁULICOS

El fluido hidráulico es el componente clave de cualquier sistema

hidráulico. Es el medio por el cual se transmite la energía en todo el

sistema. Ciertas propiedades del fluido determinan cómo cumple

su función. Esta lección trata sobre las propiedades críticas y de

aditivos utilizados para mejorarlas.

Funciones del Fluído Hidráulico

Las funciones básicas de los fluidos hidráulicos son:

• Transmisión de potencia.

• Lubricación.

• Sellado.

• Enfriamiento.

Viscosidad

La viscosidad es la medida de la resistencia de los líquidos a fluir a

una determinada temperatura. Un líquido que fluye fácilmente tiene

baja viscosidad, mientras que un líquido que no fluye fácilmente

tiene alta viscosidad.

Cuando aumenta la temperatura de un líquido, baja su viscosidad.

Cuando disminuye la temperatura de un líquido, se incrementa su

viscosidad.


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Índice de Viscosidad

El índice de viscosidad es la medida del cambio del espesor de

los líquidos respecto a la temperatura.

Si el líquido mantiene su consistencia en un rango amplio de

temperaturas, el fluido tiene un alto índice de viscosidad. Si el líquido

se hace espeso a bajas temperaturas y se hace delgado a altas

temperaturas, el fluido tiene un bajo índice de viscosidad.

En los sistemas hidráulicos, los fluidos con un alto índice de

viscosidad son preferibles a los fluidos de bajo índice de viscosidad.

Comparación de Viscosidad

El aceite de alta viscosidad puede producir operación lenta y podría

requerir potencia adicional. La viscosidad baja puede disminuir la

capacidad de lubricar del fluido y hace que los componentes se

desgasten más rápidamente. También aumenta la posibilidad de

fugas.

Efecto de la Temperatura sobre la Viscosidad

La temperatura puede afectar la viscosidad del aceite por lo cual

es importante utilizar el grado adecuado del aceite para su máquina

y clima. Siempre remítase a su Manual de Operación y

Mantenimiento para determinar que aceite se recomienda.

Tipos de Aceites

La materia prima de los aceites puede ser de dos tipos:

• Minerales

• Sintéticos

Aceites Minerales

La materia prima está conformada por productos refinados de

aceites crudos de petróleo.


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Aceites Sintéticos

Se fabrican mediante un proceso de reacción química de aquellos

materiales de una composición química específica para producir

un compuesto con cualidades planificadas y predecibles. Estos

aceites tienen un índice de viscosidad más alto que los aceites

minerales. Son especialmente mezclados para servicios extremos

(altas y bajas temperaturas).

Aditivos

Los aditivos fortalecen o modifican ciertas características del aceite

base, ya sea mineral o sintético.

Los aditivos se utilizan para controlar la viscosidad, reducir el

desgaste, aumentar la estabilidad química, inhibir la corrosión y

oxidación, mantener limpios los componentes y suspender las

partículas hasta qué lleguen al filtro.

Estas son razones adicionales por las cuales en las máquinas

Caterpillar siempre se debe utilizar el f luido hidráulico

recomendado.

Vida de los Aceites

El aceite hidráulico nunca se desgasta. El uso de filtros para

remover partículas sólidas y el añadido de algunos químicos

mantiene la vida útil del aceite.

Sin embargo, el aceite llega a contaminarse hasta el punto que

tiene que ser reemplazado. En maquinaria de construcción, el aceite

es reemplazado a intervalos regulares de tiempo.

Los contaminantes en el aceite pueden también ser usados como

indicadores de desgaste excesivo y posibles áreas con problemas.

Uno de los programas que usa los contaminantes del aceite como

una fuente de información es el Análisis Programado de Aceite

(APA) o Caterpillar Schedule Oil Sampling Program (SOS).


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MODULO 3

CODIGO DE COLORES

DESARROLLO TECNICO

DICIEMBRE -2005




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Desarrollo Técnico

MODULO 3: CODIGOS DE COLORES

El propósito de este módulo es identificar el código de colores

empleado en hidráulica.

Los sistemas hidráulicos son representados mediante diagramas,

circuitos o dibujos. Los componentes y las líneas hidráulicas con

sus respectivos valores de presión son identificados mediante

colores en el diagrama hidráulico.

OBJETIVOS


1. Identificar los colores empleados en los diagramas

hidráulicos.

2. Conocer el significado de cada color del código.


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MODULO 3: CODIGO DE COLORES

ROJO: Aceite de Alta Presión

ROJO CON RAYAS BLANCAS: Primera Reducción de Presión

ROJO CRUZADO: Segunda Reducción de Presión

ROSADO: Tercera Reducción de Presión

ROJO CON RAYAS ROSADAS: Presión de Segunda Bomba

NARANJA: Aceite Piloto, de Señal o de Convertidor

NARANJA CON RAYAS BLANCAS: Aceite Piloto, de Señal o Convertidor reducidos

NARANJA CRUZADO: Segunda Reducción de Aceite Piloto, de Señal o Convertidor

AZUL: Aceite Bloqueado


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NEGRO: Conexión Mecánica - Sello

GRIS OSCURO: Sección Transversal

PLOMO: Superficie

BLANCO: Atmósfera o Aire (Sin Presión)

PURPURA: Presión Neumática

AMARILLO: Componentes en movimiento o activados

AMARILLO CAT: (Uso Restringido) Identificación de Componentes en un Grupo en Movimiento

MARRON: Aceite de Lubricación

VERDE: Aceite de Tanque (Baja Presión)

VERDE CON RAYAS BLANCAS: Aceite de Trasiego o Libre (Sin Presión)


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Desarrollo Técnico



EJEMPLO 3.1

EJEMPLO 3.2


MODULO 4

COMPONENTES DEL

SISTEMA HIDRAULICO

DESARROLLO TECNICO

DICIEMBRE -2005




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Desarrollo Técnico

MODULO 4: COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRAULICO

El propósito de este módulo es entender la funcion de los

componentes basicos en un sistema hidraulico. Asi como poder

identificar y analizar los diversos tipos constructivos.

Los sistemas hidraulicos son diseñadas usando varios

componentes hidráulicos: tanques, bombas, motores, válvulas y

cilindros. La habilidad de identificar los componentes y su

funcionamiento permite al personal de servicio reducir los circuitos

hidráulicos complejos a unos pocos circuitos simples que pueden

ser entendidos fácilmente.

OBJETIVOS


1. Identidicar componentes basicos de un sistema hidraulico.

2. Identificar los tipos constructivos.

3. Entender la función.

4. Identificar los símbolos ISO.


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LECCION 4.1: TANQUES HIDRAULICOS

Sistema Hidraulico Basico • Tanques Hidraulicos.

• Lineas Hidraulicas.

• Cilindros.

• Bomba y Motor.

• Valvulas de Control de Presión.

• Valvulas de Control de Dirección.

• Valvulas de Control de Flujo.

• Acumuladores.

• Enfriadores.

• Filtros.

4.1.1. Función de los Tanques Hidráulicos

El principal objetivo de los tanques hidráulicos es garantizar que el

sistema hidráulico tenga siempre un amplio suministro de aceite.

Los tanques también se utilizan para otros fines: las paredes de

los tanques disipan el calor que se acumula en el aceite hidráulico,

y los deflectores de los tanques ayudan a separar el aire y a la

condensación del aceite. Además, algunos contaminantes se

asientan en el fondo del tanque, de donde se pueden extraer.

4.1.2. Tipos de Tanques Hidráulicos

En los sistemas hidráulicos móviles se utilizan dos tipos de tanques:

los ventilados y los presurizados.

El tanque ventilado, respira, permitiendo que haya compensación

de presión cuando se producen cambios en los niveles de aceite y

de temperatura.

Los tanques presurizados están sellados de la atmósfera,

evitando que penetre en ellos la suciedad y la humedad. La presión

interna también empuja el aceite hacia la bomba, evitando la

cavitación de la misma.

Algunos tanques presurizados tienen bombas de aire externas que

presurizan el tanque, otros utilizan la presión que se genera

naturalmente a medida que se calienta el fluido hidráulico.


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Aplicaciones

Tanques Ventilados: Rodillos Vibratorios, Camiones Mineros

Tanques Presurizados: Retroexcavadoras, Excavadoras,

Pavimentadoras.

4.1.3. Componentes del Tanque Hidráulico

En los tanques hidráulicos podemos encontrar los siguientes

elementos:

1. Tubo de llenado.

2. Filtros internos.

3. Visor.

4. Tubería de retorno.

5. Tapón de drenaje.

6. Salida de la bomba.

7. Plancha deflectora.

8. Válvula hidráulica de alivio.

9. Respiradero.


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1. Tubo de llenado

El tubo de llenado es el punto de entrada para añadir aceite.

La tapa evita que los contaminantes entren en el tanque por

el tubo de llenado. La rejilla elimina los contaminantes del

aceite a medida que el aceite entra en el tubo de llenado.

2. Filtros internos

Muchos tanques tienen filtros internos que limpian el aceite

de retorno.

3. Visor

El visor permite inspeccionar visualmente el nivel de aceite

del tanque, así como los niveles máximos y mínimos de

aceite.

4. Tubería de retorno

La tubería de retorno devuelve al tanque el aceite procedente

del sistema.

5. Tapón de drenaje

El tapón de drenaje puede quitarse para drenar el aceite.

Puede ser magnético para atraer y ayudar a eliminar las

partículas de metal que contaminan el aceite.

6. Salida de la bomba

La salida de la bomba es un pasaje de flujo de aceite que va

desde el tanque a la bomba.

7. Plancha deflectora

Las planchas deflectoras separan las zonas de retorno del

tanque y dirigen el flujo de aceite en el tanque. Los deflectores

aumentan el tiempo que el aceite permanece en el tanque,

permitiendo que los contaminantes se asienten, que se

evapore el agua y se separe el aire del aceite.Además, los

deflectores reducen las salpicaduras de aceite dentro del

tanque ocasionadas por el movimiento del vehículo. La

plancha deflectora de retorno evita que el aceite de retorno

agite el aceite que se encuentra en el tanque.

8. Válvula hidráulica de alivio

La válvula hidráulica de alivio se utiliza en tanques

presurizados. A medida que el aceite se calienta, la presión

aumenta, entre los 70 kPa (10 PSI) y los 207 kPa (30 PSI), la

válvula se abre evitando que el exceso de presión rompa

el tanque. A medida que el aire se enfría y la presión


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desciende a 3.45 kPa (0.5 PSI), la válvula se abre para evitar

que el vacío resultante desplome el tanque.

9. Respiradero

El respiradero permite la entrada y salida del aire de los

tanques ventilados. Tiene un filtro para evitar que la suciedad

penetre y está situado más arriba del nivel de aceite del

tanque.

4.1.3. Simbología ISO de los Tanques Hidráulicos

La figura muestra los símbolos ISO para tanques ventilados y

tanques presurizados.

TANQUE

VENTILADO

TANQUE

PRESURIZADO

El símbolo de un tanque ventilado es simplemente un caja o

rectángulo abierto en la parte superior.

El símbolo de un tanque presurizado es graficado como una caja o

rectángulo completamente cerrado.

Ambos tanques se muestran con líneas hidráulicas para denotar

su función.

4.1.4. Localización y solución de problemas para tanques

La falla de un tanque hidráulico es poco frecuente y por lo general

es causada por daños externos. Las opciones de reparación son,

por lo general, obvias y fáciles.


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LECCIÓN 4.2: LINEAS HIDRAULICAS



• Cilindros.

• Bomba y Motor.




• Acumuladores.

• Enfriadores.

• Filtros.

4.2.1. Tubos

Un tubo es una tubería hidráulica rígida, generalmente hecha de

acero. Los tubos se utilizan para conectar los componentes que no

rozan unos con otros.

En general, los tubos también requieren menos espacio que las

mangueras y pueden conectarse firmemente a la máquina, dando

mayor protección a las tuberías y una mejor apariencia general a la

máquina.

4.2.2. Mangueras

Las mangueras hidráulicas se usan en los casos en que se necesita

flexibilidad, como cuando los componentes rozan unos con otros.


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Las mangueras absorben la vibración y resisten las variaciones de

presión. Sus usos en sistemas hidráulicos son variados, entre ellos

encontramos:

ƒ Movimiento de tierras.

ƒ Industria

forestal.

ƒ Industria

petrolera.

ƒ Ferrocarriles.

ƒ Construcción.

ƒ Aserraderos de madera terciada y de

pulpa.

ƒ Fábricas.

ƒ Agricultura.

ƒ Manejo de

desechos.

ƒ Minería.

Las mangueras CAT exceden ampliamente las especificaciones

dadas por la norma SAE (Sociedad de Ingenieros Automotrices),

soportando mayores presiones, temperaturas y proporcionando

mejor protección contra la hinchazón de la manguera.


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Construcción de mangueras

Las mangueras se hacen de diferentes capas en espiral. El tubo

interior de polímero (1) transporta el aceite. Una capa de alambre

de refuerzo o envoltura de fibra (2) sostiene al tubo interior. Si hay

más de una capa de refuerzo, estarán separadas por una capa de

fricción de polímero (3). La cubierta exterior (4) protege la manguera

del desgaste.

Tipos de mangueras

La selección de mangueras dependerá de su uso (temperatura,

fluido a transportar, etc.) y de los niveles de presión que soportará

el sistema.

El siguiente cuadro muestra los niveles de presión que soporta

cada tipo de manguera CAT:


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Tipos

Nivel de presiones

1.) XT-3 (Cuatro espirales)

2500-4000 PSI

2.) XT-5 (Cuatro / seis espirales) 5000 PSI

3.) XT-6 (Seis espirales) 6000 PSI

4.) 716 (de una malla de alambre)

625-2750 PSI

5.) 844 (succión hidráulica)

100-300 PSI

6.) 556 (de una malla cubierta con tela)

500-3000 PSI

7.) 1130 (Motor / frenos de aire)

250-1500 PSI

8.) 1028 (Termoplástico)

1250-3000 PSI

9.) 294 (de dos mallas de alambre)

2250-5800 PSI

4.2.3. Conexiones

Conexiones es un término que se refiere a una serie de

acoplamientos, bridas y conectores que se utilizan para conectar

mangueras y tubos a los componentes hidráulicos.


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4.2.3.1. Acoplamientos

Los acoplamientos son los elementos que se utilizan para conectar

las mangueras a los componentes o a las tuberías.

Existen tres tipos:

Rebordeados.

ƒ Permanentes.

ƒ De bajo índice de falla.

ƒ Funcionan bien en todas las aplicaciones de presión.

Tipo tornillo.

ƒ Reutilizables.

ƒ Se pueden armar en la obra utilizando herramientas manuales.

ƒ Los más eficientes en aplicaciones de presiones menores.

De collar.

ƒ Reutilizables.

ƒ Diseñados para mangueras CAT XT de alta presión.

ƒ Se pueden armar en la obra utilizando una prensa de mano.


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El acoplamiento Caterpillar de tipo collar es un acoplamiento

reutilizable compuesto por un conjunto de vástago con collar y un

manguito de acero. El vástago se inserta en el extremo de la

manguera mientras que las uñetas en cuña del collar se extienden

hacia abajo por la superficie exterior. Luego se presiona el manguito

sobre las uñetas para mantener el acoplamiento en la manguera.

Estos acoplamientos se utilizan por lo general con una brida de

dos piezas y un anillo para acoplar mangueras de alta presión y

gran tamaño.

4.2.3.2. Bridas

Las bridas se utilizan para conectar mangueras y tubos de gran

diámetro a bloques, cuerpos de válvulas y otros componentes.

Las bridas pueden soldarse directamente a un tubo, o conectarse

a un acoplamiento de mangueras, y después atornillarse a un

componente.


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Tipos de bridas

En las máquinas Caterpillar se pueden encontrar dos tipos de bri-

das:

ƒ Brida SAE de cuatro tornillos:

Dos capacidades de presión.1.

Código 61 estándar: de 3000-5000 PSI (Según la clasificación de

la manguera).2.

Código 62: 6000 PSI.

ƒ Brida dividida JIS: Igual a la SAE pero con pernos

métricos.

Medición de Bridas

A veces es necesario medir las bridas y las partes que se unen

para garantizar una selección y montaje correctos de los

componentes.

Utilizando un calibrador de esfera,

mida primero el diámetro del

agujero de la lumbrera.

Luego, mida la distancia mayor

entre perforaciones de perno de

centro a centro.


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Después mida el diámetro de la

cabeza de la brida.

Con estas tres medidas se puede

establecer una correlación con la

brida correcta.

Anillos de sellos

Los anillos de sellos, tales como los anillos tóricos (O’ring) y los

anillos de sección en D (D’ring), se utilizan para sellar una brida y

su superficie de sellado.


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4.2.3.3. Conectores Roscados

Los conectores roscados se utilizan tanto para las conexiones de

tubos como de manguera. Su uso por lo general está limitado a las

tuberías que tienen 1" o menos de diámetro. Los conectores

roscados de los sistemas hidráulicos por lo regular se hacen de

acero.

Tipos de conectores roscados

a. De rosca americana

a.1. Macho de sello anular de rosca

recta SAE

- Se recomienda para lograr un

control óptimo de las fugas en las

conexiones de lumbrera de los

sistemas de presión media y alta.

El macho tiene una rosca recta y un

sello anular. La lumbrera hembra

tiene una rosca recta y una ranura

para el sello anular.

a.2. JIC 37º

- Muy común en sistemas

hidráulicos.

- Las mitades macho y

hembra de las conexiones

tienen asientos a 37º.

a.3. SAE 45º

- Se utiliza en las tuberías de

camiones, automóviles y

en refrigeración.

- Frecuentemente se hace

de cobre.

- Los conectores macho y

hembra tienen los asientos

a 45º.

- El sellado se produce entre

el asiento abocinado

macho y el asiento cónico hembra.


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a.4. Sello anular de superficie

(ORFS)

- El mejor control de fugas

disponible.

- El macho tiene una rosca recta y

un sello anular en la superficie.

- La hembra tiene una rosca recta y

una cara plana torneada.

a.5. NPSM

- Se utiliza en algunos

sistemas hidráulicos.

- La mitad hembra tiene una

rosca recta y un asiento

invertido a 30º. La mitad

macho tiene una rosca

recta y un bisel interno a

30º. El sellado se produce

por la compresión del

asiento de 30º en la

cámara.

a.6. NPTF

- Se utiliza ampliamente.

- La rosca es cónica y el

sellado se produce por la

deformación de las roscas.

b. De rosca Alemana

b.1. Serie DIN 3901/3902

- Una mitad común macho / tres mitades hembra diferentes.

- El macho tiene rosca métrica recta, un ángulo comprendido a

24º y un abocardado hundido. La hembra puede tener un tubo,

tuerca y manguito, sello esférico o sello esférico con sello anular.


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b.2. Serie DIN 7631/7647

- Se utiliza frecuentemente

en sistemas hidráulicos.

- El macho tiene una rosca

métrica recta y un cono

hundido a 60º. La hembra

tiene una rosca recta y un

asiento de sellado esférico.

c. De rosca Francesa

c.1.Serie milimétrica y GAZ

- Macho común y dos

hembras diferentes.

- La serie milimétrica se

utiliza en las tuberías de

diámetro exterior métrico de

número entero.

- La serie GAZ se utiliza con

tuberías de diámetro

exterior con números

fraccionarios.

d. De rosca Británica / Japonesa

d.1. Cónico de Norma Británica (BSPT)

- Parecido al NPTF con la diferencia que los pasos de rosca son

diferentes en la mayoría de los tamaños. La rosca es cónica, el

diámetro interior por lo general es biselado y el sellado se realiza

utilizando un sellador.


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d.2. PT cónico JIS

- Idéntico a la conexión de Norma Británica.

d.3. Paralelo de Norma Británica

(BSPP)

- Parecido el macho NPSM con la

excepción de que los pasos de la

rosca son diferentes en la mayoría

de los tamaños. La unión giratoria

hembra es un sello esférico que

sella sobre el asiento cónico del

macho y la punta del sello esférico.

d.4. PT paralelo JIS

- Idéntico al paralelo de Norma

Británica.

Medición de Conectores con Rosca

Para determinar el tipo de conector necesario, a veces se deben

medir las roscas. Se necesitan tres herramientas: un medidor del

ángulo del asiento, un medidor del paso de la rosca y un calibrador

del diámetro interno o el diámetro externo.

Use el calibrador para medir el

diámetro de las rosca. Mida el

diámetro exterior de la rosca

macho y el diámetro interior de

la

rosca hembra. Combine sus

mediciones con las de la guía

de

manguera y acoplamientos.

Use el medidor de paso de

rosca para determinar la

cantidad de roscas por

pulgada o la distancia entre

las roscas en los conectores

métricos. Busque la medida

en la guía.


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Para medir el ángulo de la superficie de sellado, mida las conexiones

hembras insertando el medidor del ángulo del asiento en el conector.

Si las líneas medias del conector y el medidor quedan paralelas,

entonces se ha determinando el ángulo.

Mida los conectores machos colocando el medidor sobre la

superficie de sellado. Si el medidor y el ángulo encajan ajustados,

entonces se ha determinado el ángulo.


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4.2.4. Localización y solución de problemas y atención

técnica para tuberías y conexiones.

Es posible que sea necesario darle servicio frecuentemente a las

tuberías y conexiones hidráulicas, especialmente en las máquinas

que realizan trabajos severos.

¿Cómo fallan las tuberías / mangueras?

ƒ Se producen fugas en las

tuberías o las mangueras.

ƒ Las tuberías o las

mangueras se parten o se

revientan.

ƒ Las soldaduras y los

acoplamientos se rompen.

ƒ Los acoplamientos

y

conectores tienen fugas.

¿Por qué fallan las tuberías / mangueras / conexiones?

Tuberías / Mangueras

Conexiones

ƒ Abrasión.

ƒ Daño externo.

ƒ Exceso de temperatura.

ƒ Exceso de presión.

ƒ Fatiga / envejecimiento.

ƒ Tendido incorrecto.

ƒ Tubería inadecuada para

la aplicación.

ƒ Montaje /

instalación inadecuada.

ƒ Par de

apriete

incorrecto.

ƒ Sellos dañados.



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Señales de falla

ƒ Fuga de aceite de la tubería

o el conector.

ƒ Acumulación de suciedad

alrededor de los conectores.

ƒ Mangueras deshilachadas o

cuarteadas.

Opciones de servicio

Conexiones con fuga

ƒ Volver a apretar.

ƒ Reemplazar los sellos.

ƒ Reemplazar el conector.

Tuberías

ƒ Reemplazar el conjunto de tubo.

Mangueras

ƒ Reemplazar la manguera.

ƒ Reconstruir con manguera y acoplamientos reutilizables.

Selección de la manguera correcta

ƒ Reemplace siempre con mangueras del mismo tamaño y tipo

que la original.

ƒ Una manguera de repuesto que sea demasiado pequeña

limitará el caudal, ocasionando un recalentamiento y pérdida

de presión.

ƒ Una manguera de repuesto que no tenga la suficiente capacidad

de presión constituye un serio peligro de seguridad.


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LECCIÓN 4.3: CILINDROS



• Cilindros.

• Bomba y Motor.




• Acumuladores.

• Enfriadores.

• Filtros.

4.3.1. Función de los cilindros

El objetivo principal de los sistemas hidráulicos es impulsar

implementos tales como hojas topadoras y cucharones.Esto

normalmente se realiza con cilindros, que son actuadores lineales

que convierten la energía hidráulica en energía mecánica.

4.3.2. Componentes

Los componentes principales de los cilindros hidráulicos son:

1. Vástago.

2. Tubo del cilindro.

3. Cáncamo de la cabeza.

4. Cáncamo del vástago.

5. Tapa o Cabeza del cilindro.

6. Puntos de conexión.

7. Pistón.

8. Tuerca del pistón.

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4 5 6 7 6


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1. Vástago

El vástago está conectado al pistón y debe soportar la carga

del implemento. Por lo general se hace de acero de alta

resistencia, cromado en duro y altamente pulido que resiste

la picadura y el rayado.

2. Tubo del cilindro

El tubo del cilindro es un cañón o tubo hecho de acero

estirado a presión o fundido, con una tapa soldada en un

extremo. El interior del cilindro tiene un acabado pulido de

alta precisión.

3. Cáncamo de la cabeza

El cáncamo de la cabeza permite conectar el extremo de la

cabeza del cilindro a la máquina o al implemento.

4. Cáncamo del vástago

El cáncamo del vástago permite conectar el extremo del

vástago del cilindro a la máquina o al implemento.

5. Tapa o Cabeza del cilindro

La tapa del cilindro rodea el extremo abierto del vástago y

tiene una abertura por la que el vástago entra y sale del

cilindro. Puede ir atornillada al cilindro o unida a él por medio

de pernos de anclaje o de bridas empernadas. La tapa del

cilindro a veces tiene una lumbrera.

A.- Tapa de cilindro de corona roscada - Enrosca en la

parte exterior del tubo del cilindro.

B.- Cuello porta-sellos roscado - Enrosca en el interior

del tubo del cilindro.


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6. Puntos de conexión

Proporcionan pasajes para el aceite de suministro y de

retorno.

7. Pistón

Es un disco de acero unido al extremo del vástago. La

presión hidráulica que se ejerce sobre cualquiera de los

lados del pistón hace que el vástago se mueva.

8. Tuerca del pistón

Fija el vástago al pistón.

4.3.3. Tipos de cilindros

1. Cilindro de efecto único o simple efecto

Es impulsado hidráulicamente en un sólo sentido. El aceite

que entra en una sola lumbrera hace que el actuador se

extienda. El peso de la carga retrae el actuador.

2. Cilindro de doble efecto

Es impulsado hidráulicamente en dos sentidos. El aceite a

presión entra en el extremo de la cabeza del cilindro para

extenderlo. El aceite sale a presión del extremo del vástago

y regresa al tanque. Para retraer el cilindro, se envía aceite a

alta presión al extremo del vástago.


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3. Cilindro telescópico de efecto único o simple efecto

Tiene un vástago interior y uno exterior. El vástago exterior

se extiende primero hasta que queda totalmente extendido,

después se extiende el vástago interior. Ambas secciones

se retraen por gravedad.

4. Cilindro telescópico de doble efecto

Tiene un vástago interior y uno exterior. El vástago exterior

se extiende primero hasta que queda totalmente extendido,

después se extiende el vástago interior. El aceite retrae

primero el vástago interior, y después el vástago exterior.

Algunos cilindros utilizan la gravedad para retraer el vástago

exterior.

5. Cilindro de dos vástagos

Tiene un pistón con un vástago en cada extremo. Esto

proporciona un área de trabajo de igual efectividad a ambos

lados del pistón y equilibra las presiones de trabajo del

cilindro ya sea en la posición de extensión como en la de

retracción.


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4.3.4. Nomenclatura ISO

Los cilindros son representados en los diferentes diagramas con

símbolos de la norma ISO.

a) Cilindros de Efecto Único o Simple Efecto

b) Cilindros de Doble Efecto

c) Cilindro Telescópico de Simple y Doble Efecto

d) Cilindro de Dos Vástagos


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4.3.5. Sellos de los cilindros

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5 6 7

Un cilindro hidráulico tiene varios sellos:

1. Sello limpiador

Evita que la suciedad penetre en el cilindro.

2. Sello amortiguador

Es el sello secundario del vástago y su función consiste en

evitar que los picos de presión lleguen al sello del vástago.

3. Sello del pistón

Proporciona un sellado entre el pistón y el tubo del cilindro.

Esto reduce las fugas que se producen entre el vástago y el

extremo de cabeza del pistón

4. Anillo de desgaste del pistón

Centra el pistón en el tubo del cilindro y evita que el pistón

raye al tubo.

5. Sello del vástago

Es el sello principal del vástago y su función es sellar el acei-

te dentro del cilindro para evitar las fugas.

6. Anillo de desgaste del vástago

Es un manguito que centra el vástago en la tapa y evita que

la tapa raye el vástago.

7. Sello de la tapa

Mantiene la presión del sistema y evita las fugas entre la

tapa y el tubo del cilindro.


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Tipos de sellos

Hay tres términos que se utilizan frecuentemente para describir los

sellos del cilindro:

ƒ Los sellos dinámicos son los que se utilizan entre las

superficies en las cuales se produce movimiento.

ƒ Los sellos estáticos se utilizan entre las superficies

donde no hay movimiento.

ƒ Los sellos de sobre medida se utilizan en los cilindros

que están rectificados a sobre medida y que requieren sellos de

tapa, sellos de pistón y anillos de desgaste del pistón de sobre

medida (0,030 ó 0,060 pulgadas).

4.3.6. Amortiguadores

Una característica adicional de algunos cilindros hidráulicos son

los amortiguadores. Estos dispositivos reducen la velocidad del

pistón a medida que el vástago se acerca al extremo de su carrera,

amortiguando el impacto.


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A.- Amortiguador integral en el extremo de la cabeza

Este elemento amortigua el extremo de la cabeza cuando

éste llega a la posición de retracción total, cerrando un orificio

en el conducto, lo que disminuye la velocidad del pistón. A

medida que el pistón se retrae, el amortiguador entra en el

pequeño espacio cilíndrico situado en el extremo del cilindro.

Esta acción disminuye el espacio del conducto de salida,

limitando así el flujo de aceite y reduciendo la velocidad de

desplazamiento del vástago.

B. Válvulas de derivación del pistón

Otro tipo de componente que protege el cilindro es la válvula

de derivación del pistón. Estas válvulas son de carrete y están

situadas en el pistón. Durante el movimiento de extensión y

retracción, la presión de aceite mantiene las válvulas

cerradas.

A medida que el pistón se acerca al extremo de su carrera

en cualquier sentido, las válvulas se abren permitiendo que

el aceite a presión descargue en el tanque.

Estas válvulas se utilizan en los tractores de cadenas

medianos y grandes. Evitan los daños estructurales,

especialmente cuando la hoja topadora está inclinada y el

operador la eleva hasta la posición de máximo levante.


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4.3.7. Localización, solución de problemas y atención técnica

de cilindros

De todos los componentes de un sistema hidráulico móvil, los

cilindros son los que trabajan más duro. Llevan toda la carga de los

implementos y están sometidos a un fuerte medio de trabajo que

es donde trabajan muchas máquinas Caterpillar.

¿Cómo fallan los cilindros?

ƒ Fugas interiores y

exteriores.

ƒ Roturas.

ƒ Daños físicos.

¿Por qué fallan los cilindros?

ƒ Los contaminantes

ocasionan picaduras y

rayaduras.


ƒ Montaje

inadecuado.

ƒ Desgaste.

ƒ Abuso en la

operación.

Señales de fallas

ƒ Fugas de

aceite.

ƒ Debilitamiento

hidráulico

más allá de las

e s p e c i f i c a c i o n e s

(solamente se aplica

cuando el vástago está

extendido).

ƒ Rajaduras de los

componentes.

ƒ Picaduras y rayaduras

del


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vástago.

ƒ Los implementos se

bajan.


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LECCIÓN 4.4: BOMBAS Y MOTORES



• Cilindros.

• Bomba y Motor.




• Acumuladores.

• Enfriadores.

• Filtros.

4.4.1 Funciones

Las bombas hidráulicas convierten la energía mecánica en energía

hidráulica en forma de flujo de fluido. Las bombas producen solamente

caudal o flujo (en galones por minuto, litros por minuto, centímetros

cúbicos por revolución, etc.) el mismo que es utilizado en un sistema

hidráulico. Las bombas NO GENERAN PRESION. La presión es

originada por la resistencia al flujo. Esta resistencia es causada por los

diferentes componentes del sistema como mangueras, válvulas,

orificios, acoplamientos, conexiones, cilindros, motores o cualquier otro

componente que se encuentre en el camino del flujo hacia el tanque.

Aunque las bombas no generan directamente presión hidráulica, deben

diseñarse para soportar los requisitos de presión del sistema. Por lo

general, cuanto mayor sea la presión de operación, mayor será la

bomba.

4.4.2 Tipos de Bombas

Las bombas pueden ser clasificadas dentro de dos grandes grupos:

- Bombas de desplazamiento NO POSITIVO.

- Bombas de desplazamiento POSITIVO.

A. Bombas de desplazamiento NO POSITIVO

Las bombas de desplazamiento NO POSITIVO presentan

mayores espacios (holgura) entre sus partes móviles y

estacionarias que sus similares de desplazamiento POSITIVO.

Esta mayor holgura permite que una mayor cantidad de líquido

pueda recircular entre las partes cuando la presión (resistencia

al flujo) de salida aumenta.


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Este tipo de bombas son menos eficientes debido a que el flujo

de salida decrece considerablemente con el aumento de la

presión de salida. Estas bombas generalmente son presentadas

en dos tipos:

- Centrífugas

- Axiales

Estas son utilizadas en aplicaciones de baja presión como

bombas de agua de automóviles, bombas de agua para

suministro doméstico e industrial y como bombas de carga para

bombas de pistón en sistemas hidráulicos de alta presión.

A.1 Bombas Centrífugas

La bomba centrí-

fuga consiste en

dos porciones

básicas: el

impulsor (2) que

se monta en el eje

de entrada (4) y la

cubierta (3). El

impulsor tiene una

parte posterior

sólida o disco con

láminas curvadas

(1) moldeadas en el lado de la entrada. El líquido ingresa al centro

de la cubierta (5) cerca del eje de entrada y fluye por el impulsor.

Las láminas curvadas del impulsor propulsan el líquido hacia

fuera, contra la cubierta. La cubierta esta moldeada de tal forma

que direcciona el líquido al puerto de salida.

A.2 Bombas Axiales

El tipo axial se asemeja

a un ventilador eléctrico

de aire. Se monta en un

tubo recto y tiene un

propulsor aplanado

abierto. El líquido es

propulsado abajo del tubo

por la rotación de las

láminas anguladas.

B Bombas de desplazamiento POSITIVO

Son las bombas que siempre generan flujo cuando están

funcionando. La mayoría de las bombas que se utilizan en las

máquinas Caterpillar son de este tipo. Hay tres tipos básicos de

bombas de desplazamiento positivo:


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- De engranajes

- De paletas

- De pistón

Las bombas de desplazamiento positivo tienen holguras

(espacios) entre componentes mucho más pequeños. Esto

reduce las fugas y proporciona mayor eficiencia cuando se utiliza

en sistemas hidráulicos de alta presión. El flujo de la salida en

una bomba de desplazamiento positivo es básicamente igual

para cada revolución de la bomba. Las bombas de

desplazamiento positivo son clasificadas por el control de flujo

de salida y por su construcción.

Dentro de la clasificación por el control de flujo de salida tenemos:

ƒ De caudal fijo (desplazamiento fijo): Son las que mueven un

volumen constante o fijo de fluido en cada revolución de la bomba. Las

bombas de engranajes y algunas bombas de paletas son bombas de

caudal fijo.

ƒ De caudal variable (desplazamiento variable): Pueden ajustar

el volumen del fluido que se impele durante cada revolución. Este

caudal puede ser controlado manual o automáticamente. En algunos

casos se puede encontrar una combinación de ambos controles. Las

bombas de pistones y algunas bombas de paletas pueden ser de caudal

variable.


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ƒ Bi-direccionales: Son reversibles y pueden accionarse en cualquier

sentido.

ƒ De presión compensada: Son bombas de caudal variable

equipadas con un dispositivo de control que ajusta la salida de la

bomba para mantener la presión deseada en el sistema.

Se debe considerar que una bomba hidráulica tiene compensación de

presión de tres formas:

ƒ Una bomba que está equipada con una válvula compensadora

de presión para limitar la presión máxima del sistema.

ƒ Una bomba que varía el flujo de salida para mantener un diferencial

de presión determinado. Se utilizan servo-válvulas o carretes de

margen para enviar la señal a la bomba.

ƒ Una bomba que mantiene un régimen de flujo (caudal) determinado

aún cuando aumenta la presión de carga.

Asimismo, se pueden clasificar por el diseño o construcción de dos

maneras:

• Por la presión máxima del sistema (es decir 21,000 kPa o 3,000

PSI) a la cual la bomba esta diseñada para funcionar.

• Por el flujo de salida específico entregado a una revolución o

velocidad dada y a una presión específica. Ejemplo:

LPM @ RPM @ kPa o por gpm @ RPM @ PSI

(es decir 380 LPM @ 2000 RPM @ 690 kPa o 100 gpm @ 2000 RPM

@ 100 psi).


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B.1 Bombas de Engranajes

Las bombas de engranajes son bombas

de caudal positivo y fijo. Su diseño simple,

de recia construcción, las hacen útiles

en una amplia gama de aplicaciones.

Componentes

Los componentes de una bomba de engranajes se identifican en la

siguiente ilustración:

1. Sellos

2. Plancha de presión

3. Engranaje loco

4. Engranaje de impulsión

5. Caja

Funcionamiento de la bomba de engranajes

Un eje de impulsión hace girar el engranaje impulsor, el cual hace girar

el engranaje loco. A medida que giran los engranajes, los dientes del

engranaje forman un sello contra la caja. El aceite entra por la lumbrera

de entrada quedando atrapado entre los dientes y la caja, es impulsado

y obligado a salir por la lumbrera de salida.

B.2 Bombas de Paletas

Las bombas de paletas son

bombas de caudal positivo y fijo.

Estas bombas de larga duración

y suave funcionamiento son de

uso frecuente.

Componentes

Los componentes de una bomba de paletas son los siguientes:

1. Caja del extremo

2. Plancha flexible

3. Rotor

4. Anillo excéntrico

5. Paletas

6. Sello

7. Caja del extremo


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Funcionamiento de la bomba de paletas

Un eje de impulsión gira el rotor. El aceite penetra en la cámara creada

entre las dos paletas y la caja, es impulsado hacia la lumbrera de salida.

La bomba de paletas consiste en: un anillo de leva, paletas y un rotor

ranurado.

Bombas de paletas Caterpillar

La mayoría de las bombas de paletas Caterpillar son bombas

balanceadas con un par de lumbreras de entrada y un par de salida.

Las lumbreras de cada par están ubicadas en lados opuestos.

La fuerza centrífuga, los resortes o la alta presión de aceite empujan

las paletas contra la superficie interior del anillo. Esto permite que las

paletas se ajusten automáticamente según el desgaste.

B.3 Bombas de Pistones

Las bombas de pistones pueden ser de caudal fijo o variable, según su

diseño. Estas bombas versátiles y eficientes se utilizan frecuentemente

en los sistemas hidráulicos de detección de carga y presión

compensada.

Componentes

Una bomba de pistones de caudal variable consiste en:

1. Eje impulsor.

2. Tambor de cilindros.

3. Placa de la lumbrera.

4. Pistones.

5. Retenes.

6. Placa de retracción.

7. Plato basculante.

Funcionamiento de la bomba de pistones

El eje impulsor está conectado al tambor de cilindros. A medida que

gira, los pistones, que están conectados al plato basculante, suben y

bajan en los cilindros.

A medida que el pistón se retrae, hace penetrar aceite en el cilindro por

la lumbrera de entrada y luego lo expulsa en la carrera descendente

por la lumbrera de salida.

El caudal de aceite impulsado depende del ángulo del plato basculante.

Cuando el plato basculante está situado en un ángulo máximo, habrá

el máximo caudal.

Cuando está situado en un ángulo cero, no habrá caudal ni flujo.


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Bombas de pistón de caudal fijo

Las bombas de pistones también pueden ser de caudal fijo. En este

tipo de bombas se tiene un ángulo fijo del conjunto del tambor y pistones

con respecto al eje de impulsión.

Bomba de pistones radiales

La bomba de pistones radiales mueve los pistones de adentro hacia

fuera en línea perpendicular a la línea del eje de accionamiento. Cuando

los rodillos seguidores de las levas caen en la base de la leva en el

anillo exterior, el pistón sale. La presión atmosférica o la carga de la

bomba empuja el aceite a través de la válvula de admisión y llena el

interior de la cámara formada por la salida del pistón. Cuando los rodillos

seguidores de las levas suben a la cresta de la leva del anillo exterior, el

pistón entra. En este momento el aceite contenido en la cámara es

expulsado por la válvula de salida, generándose el flujo de salida.


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4.4.3 Desplazamiento de la bomba

El desplazamiento de la bomba se calcula midiendo el volumen de

fluido movido durante una revolución completa de la bomba.

4.4.4 Caudal de la bomba

El caudal de la bomba se calcula midiendo el volumen de fluido movido

durante un tiempo determinado. Se expresa en galones por minuto o

en litros por minuto (gal/min o l/min).

Cuando se exprese en volumen por revolución, el caudal pueden ser

convertido fácilmente multiplicándolo por la velocidad en RPM (es decir

2000 RPM) y dividiéndolo por una constante. Por ejemplo, calculemos

el flujo de una bomba que gire a 2000 RPM y tenga un flujo de 11.55 in3/

rev o 190 cc/rev.

GPM = 100 LPM = 380

GPM = in

3 rev

× rpm

LPM cc

= rev

× rpm

GPM

231

= 11.5 × 2000

231

LPM

1000

= 190 × 2000

1000

4.4.5 Motores

Los motores hidráulicos son actuadores que convierten la energía

hidráulica en energía mecánica en forma de movimiento y fuerza

giratoria. Se utilizan en las máquinas Caterpillar para impulsar cadenas,

ruedas e implementos.

4.4.6 Funcionamiento de los motores

Los motores hidráulicos son casi idénticos a las bombas hidráulicas.

Esto se aplica a los motores de engranajes, de paletas y de pistones.

La diferencia principal consiste en que el aceite a alta presión entra en

el motor, haciendo girar a los componentes internos. El aceite luego

sale del motor a baja presión y regresa al tanque. Cuando el motor está

funcionando hacia adelante, los componentes internos giran en la

misma dirección.


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4.4.7 Nomenclatura ISO

Bombas

Las bombas en el sistema ISO son identificadas por un triangulo negro

dentro de un círculo con la punta direccional apuntando al borde del

mismo. Cuando una flecha cruza el círculo diagonalmente, esta indica

que la bomba es de caudal variable.

Motores

Los motores en el sistema ISO son identificados por un triangulo negro

dentro de un círculo con su base apoyada al borde del circulo y la punta

direccional apuntando al centro del mismo. Cuando una flecha cruza el

círculo diagonalmente, esta indica que el motor es de caudal variable.


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4.4.8 Localización, solución de problemas y atención técnica

para bombas y motores

El rendimiento y la vida útil de las bombas hidráulicas pueden verse

afectados por una serie de condiciones de operación.

¿Cómo fallan las bombas y los motores?

ƒ Fugas.

ƒ Desgaste.

ƒ Componentes rotos o averiados.

¿Por qué fallan las bombas y los motores?

ƒ Cavitación.

ƒ Aireación.

ƒ Contaminación.

ƒ Fluido inadecuado.

ƒ Exceso de calor / presión.

ƒ Desgaste normal.


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4.4.9 Cavitación

Cuando una bomba o un motor no recibe aceite o recibe muy poco

aceite, se forman cavidades de vapor que se desintegran en la bomba.

Esto ocasiona implosiones que desgastan los componentes internos

de la bomba o del motor. Además los componentes se rayan debido a

la falta de lubricación.

Síntomas de la cavitación

Los síntomas de la cavitación son:

ƒ Traqueteo

peculiar.

ƒ Operación defectuosa del

implemento.

ƒ Acumulación de calor en la bomba (la pintura de la bomba

se

quema).

Causas de la cavitación

ƒ Tubería de entrada restringida (ej. filtro

taponado).

ƒ Exceso de

velocidad.

ƒ Bajo nivel de

aceite.

ƒ Viscosidad de aceite demasiado

alta.

ƒ Falla de presurización del

tanque.

ƒ Cambios no autorizados en el sistema y/o piezas de inferior

calidad.


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4.4.10 Aireación

La aireación consiste en el proceso de atrapar el aire que se encuentra

en el aceite, lo que es ocasionado por las fugas de aceite en el sistema.

Las burbujas explotan cuando entran en la bomba o en el motor,

causando el desgaste de los componentes internos.

Síntomas de la aireación

ƒ Ruido en la bomba o en el

motor.

ƒ Operación errática del

implemento.

ƒ Acumulación de calor en la bomba o en el

motor.

ƒ Los controles del implemento están muy

suaves.

ƒ Aceite

espumoso.

4.4.11 Contaminación del aceite

Las bombas y los motores son susceptibles a los daños ocasionados

por la suciedad, el agua y otros contaminantes abrasivos.

Causas de la contaminación

ƒ Mantenimiento

deficiente.

ƒ Conexiones flojas en las

tuberías.

ƒ Sellos

dañados.

ƒ Hábitos de trabajo descuidados (Dejar el tanque destapado,

permitir

que contaminantes entren en el tanque al restablecer aceite, dejar

el tanque sin la tapa de ventilación).


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4.4.12 Viscosidad del fluido

Es importante utilizar aceite con la viscosidad apropiada.

A continuación se describen algunos problemas que pueden ocurrir si

se utiliza un tipo de fluido incorrecto:

ƒ Fluido insuficientemente viscoso:

ƒ Aumento de fugas internas y externas.

ƒ Patinaje de la bomba o del motor.

ƒ Exceso de desgaste de los componentes debido a lubricación

inadecuada.

ƒ Reducción de la presión del sistema.

ƒ Los controles del implemento están muy suaves.

ƒ Fluido demasiado espeso:

ƒ Aumento de la fricción interna.

ƒ Aumento de la temperatura con la resultante acumulación de

residuos lodosos.

ƒ Operación lenta y errática.

ƒ Se requiere más potencia para la operación.

Señales de falla

ƒ Ruido (tanto la cavitación como la aireación producen traqueteo).

ƒ Desempeño deficiente de la máquina.

ƒ Reducción de capacidad.

ƒ Operación errática.

ƒ Los controles están muy suaves.

ƒ Exceso de calor.

ƒ Exceso de fugas.

ƒ Aceite espumoso.


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manual principios componentes hidraulica gat 4 caterpillar

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