Sistemas Hidraulicos de Maquinas Pesadas

8/3/2019 Sistemas Hidraulicos de Maquinas Pesadas

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Sistemas Hidrulicos


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1. SISTEMA HIDRAULICO

1.1 INTRODUCCIN

Hoy en da, las mquinas usan la hidrulica para activar implementos,sistema de direccin, transmisiones, controles pilotos, etc. La necesidad de

aumentar la productividad de la mquina ha trado como resultado el

diseo y uso de sistemas de alta presin y mayor caudal con sistemas

automticos de control y de mando que requieren un mnimo esfuerzo de

operacin, resultando mquinas de alta confiabilidad y eficiencia.


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2.DISEO DE UN SISTEMA HIDRAULICO

2.1 VENTAJAS DE UN SISTEMA HIDRAULICO

a) Menos complicados: Eliminan la necesidad de sistemas complicados deengranajes y palancas

b) Menos fallas: Los lquidos no estn sometidos a fallas y los componentes del

sistema no tienen gran desgaste

e) Controlan fuerzas grandes: Controlan fcilmente.

d) Componentes pueden colocarse en forma remota: Pueden trasmitirse a

distancias considerables con pequeas prdidas.


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2.2. COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRAULICO

2.2.1 TANQUE: Depsito de aceite para suministro del sistema hidrulico.

REQUERIMIENTOS: Capacidad

adecuada, por lo general sellado, pero

no siempre, debe mantenerse limpio y

debe tener suficiente resistencia.


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Se disean para evitar la recirculacin continua del mismo lquido. Existen

desviadores que constituyen una forma de amortiguar la turbulencia. Adems, el

aceite tiene tiempo de refrescarse antes de retornar al sistema. Por otro lado, el

tubo de admisin de la bomba est bien debajo de la superficie de aceite, pero

sobre el fondo del tanque.

De esta forma se reduce las

posibilidades de cavitacin debidas a la

falta de aceite y tambin se evita la

admisin de los sedimentos que sedepositan en el fondo.


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NOTA.- La suciedad es el peor enemigo

de los componentes del sistema

hidrulico. Se debe tener mucho

cuidado para evitar que penetre al

sistema. Asegrese antes que nada,

que el recipiente y el aceite que usepara llenar el tanque estn limpios.

O utilice una bomba de llenado manual

como el mostrado.


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2.2.2 BOMBA HIDRAULICA: Es el corazn del sistema hidrulico. Su trabajo, si no

nos falla la memoria, es crear flujo y no presin.

La bomba puede ser de engranajes, de paletas o de pistones.

a) BOMBA DE ENGRANAJES:

Es de desplazamiento positivo, esdecir una bomba en el cual el

desplazamiento (caudal) por revo-

lucin no puede variarse.


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VENTAJAS:

-De desplazamiento positivo: El caudal es constante dentro de una manera

razonable sin importar la resistencia al flujo.

-Filtraciones pequeas: La disminucin en la cantidad de descarga debida a

filtraciones que vuelve a la admisin es pequea.

-Compacta. La unidad es compacta.

DESVENTAJAS: Limitada a aplicaciones de baja presin, debido al desequilibrio

hidrulica (Cualquier presin excesiva que exista en la salida aplica una fuerza en los

engranajes, produciendo la deflexin del eje).


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Sistemas Hidrulicosb) BOMBA DE PALETAS: Pueden ser

-De paletas rectas: Las ranuras para las paletas en el motor son rectas desde el

centro, por lo tanto la bomba puede girar en cualquier direccin.

-De paletas rebajadas: La paleta

tiene un rebajo en el cual acta

el aceite a presin que junto

con la fuerza centrfuga mantiene

las paletas contra el anillo.


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-De paletas con resorte: Las paletas son mantenidas contra el anillo en el lado

de descarga por los resortes, la fuerza centrfuga y la presin de aceite detrs

de la paleta.

-De inserto en las paletas: La

presin del aceite entre lapaleta y el extremo de un

inserto de acero que se

desplaza en una ranura

cortada en la paleta ayudan

a mantener la Paleta contra

el anillo.


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VENTAJAS:

- Mayor caudal: El ajuste preciso entre las paletas y el anillo aumenta el caudal de

estas bombas con respecto a las bombas de engranajes

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

flujo aumenta.

- Equilibrio hidrulico: La mayor parte de las bombas de paletas son equilibradas

hidrulicamente (Anote que las salidas estn en lados opuestos, al igual que las

entradas. Las fuerzas que se oponen se equilibran entre ellas y reducen las cargas

en los cojinetes y la deflexin en e] eje)


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DESVENTAJAS:-Grancantidad de partes: muchas partes mecnicas, costo elevado.

Ms difcil de mantener que las

bombas de engranajes: Pequeascantidades de materias extraas

causan desgaste rpido, debido al

roce de las paletas.


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2.2.3 FILTRO DE ACEITE: Dispositivos para separar las partculas o slidos que se

hayan en suspensin en el aceite. El aceite puede filtrarse en cualquier punto del

sistema.

En muchos sistemas hidrulicos, el aceite es filtrado antes de que entre a la vlvula

de control.

Para hacer esto se requiere un

filtro ms o menos grande que

pueda soportarla presin total

de la lnea. Colocado el filtro

en la lnea de retorno tiene

tambin sus ventajas.


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Unas de las mayores es su habilidad de atrapar materiales que entran al sistema

desde los cilindros. El sistema impedir que entre suciedad a la bomba. Esto es

verdad siempre que no se agreguen materias extraas al

tanque.

Cualquiera de los dos tipos de

filtro en las tuberas debe

equiparse con una vlvula dederivacin.


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2.2.4 VLVULA DE CONTROL O DIRECCIONAL: Consiste enun carrete con dos o msbandas maquinadas que puede moverse dentro de una perforacin o cuerpo de

vlvula. El juego entre las bandas de la vlvula de carrete y la perforacin en el

cuerpo de la vlvula es sumamente pequeo el ajuste de alta precisin de la vlvula

al cuerpo, necesario para impedir filtraciones a presin alta requiere limpieza

absoluta para evitar desgastes prematuros.


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A fin de impedir distorsin del cuerpo de la vlvula y atascamientos es necesario dar

el torque correcto a todos los pernos al armar. Las vlvulas de control del tipo de

carrete son vlvulas deslizantes. Puesto que el carrete se mueve hacia adelante y

hacia atrs permite que el aceite fluya a travs de la vlvula o impida su flujo.


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2.2.5 VALVULA DE PRESION MAXIMA O VALVULA DE ALIVIO: Son vlvulas

limitadoras y que no controlan la presin actual de trabajo. Solamente la carga

controla esta presin - Recuerde que la bomba no produce presin. La presin es

el sistema hidrulico es el resultado de la restriccin al flujo y la presin en

cualquier momento depender de la carga aplicada en el cilindro

hidrulico.


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3. LA BOMBA HIDRULICA

El uso de la fuerza para activar implementos y necesidad de levantar la

produccin a llevado a usar sistemas a mayor presin y bombas de mayor

capacidad.

En un sistema hidrulico se usan las bombas de desplazamiento positivo como las

de engranajes, paletas o de pistones. El uso de stas depende del rango de

presiones del sistema. Por ejemplo, los rangos donde trabajan sin afectar

negativamente su eficiencia volumtrica son:

-Bomba de engranajes : hasta 1000 psi.

-Bomba de paletas : hasta 2000 psi.

-Bomba de pistones : hasta 5000 psi.


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Evidentemente el adelanto tcnico cambiar peridicamente estos rangos.

Por otro lado estas bombas sern afectadas considerablemente si no evitamos la

accin del enemigo nmero uno del sistema hidrulico, la suciedad. Cuando la

bomba funciona en un sistema limpio, libre de aire y con el aceite adecuado, tendr

una larga vida.

Lgicamente, aparte de su desgaste normal debido a la friccin, la bomba tambin

puede fallar por diferentes causas ajenas a este desgaste.

En todos los casos cuando una bomba falla, se determinar primero la causa a fin de

que no vuelva a ocurrir lo mismo en el nuevo repuesto instalado.


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3.1 CAUSA DE PROBLEMAS EN LAS BOMBAS HIDRAULICASLas fallas pueden ser diversas y ser difcil aislar la causa inicial. Las podemos

agrupar como sigue:

-Contaminacin por materias finas.

-Contaminacin por materias gruesas

-Aereacin

-Cavitacin

-Falta de aceite

-Presin excesiva

-Tolerancia insuficiente

-Temperatura elevada del aceite

-Ensamble e instalacin incorrecta


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3.1.1 CONTAMINACION POR PARTICULS FINAS

El desgaste abrasivo causado por partculas finas es la ms comn de las fallas de

bombas.

La suciedad y otras materias extraas circulan a travs del sistema causando

desgaste en todos los componentes especialmente en las placas de presin,

lumbreras del cuerpo y en el rea del cojinete del eje en las bombas de engranaje.

En la bomba de paletas produce desgaste en las paletas y en sus ranuras

permitiendo que el aceite escape. Al mismo tiempo se produce una prdida de

control de las paletas las cuales rebotan causando rayaduras al anillo.


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La suciedad puede entrar al sistema por sellos desgastados o si se le da servicio en

condiciones sucias. Por eso se recomienda siempre limpiar la tapa del tanque,

embudos y toda el rea de llenado antes de abrir el tanque. Chequee el sello

limpiador de la varilla del cilindro si trabaja correctamente.


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3.1.2 CONTAMINACION POR MATERIAS GRUESAS

La presencia de estas materias resulta comnmente de fallas de otros componentes

en el sistema hidrulico o de un lavado deficiente despus de una fallaanterior.Los daos por estas partculas pueden ocurrir en cualquier momento y

repentinamente dependiendo de la cantidad y tamao de las partculas. Indicativode estos daos son las rayaduras en la superficie de las placas de presin, rayaduras

del eje del cojinete; desgaste en las ranuras en la superficie del cuerpo de la bomba

que hace contacto con la punta del diente del engranaje.


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En la bomba de paletas se observarn exceso de raspaduras y ondulaciones en el

anillo, las partculas metlicas pueden llegar al extremo de atascar el motor entre

las placas torciendo o rompiendo el eje.

De all la importancia del cuidado que se debe tener con el conjunto de filtrado y

colador magntico de partculas.


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3.1.3 AEREACION Y CAVITACION

La Aereacin y cavitacin son discutidos juntos debido a que actan en forma muy

semejante en el sistema. En ambos casos, el vapor del aceite y las burbujas de aire

en el aceite causan daos en las bombas.

Este fenmeno se produce al comprimirse y expandirse rpidamente las burbujas

de vapor de aire que se mezcla con el aceite.

La Aereacin se origina por el aire que entra al sistema por conexiones flojas, por

una pequea fuga o por la agitacin del aceite en el tanque.


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La cavitacin se origina usualmente por la restriccin de la lnea de succin de la

bomba, creando vacos en el sistema.

La Aereacin y cavitacin erosiona o pica las placas de presin y la caja de la bomba

de engranajes. En la bomba de paletas erosiona, raspa y ondula el anillo, desgasta los

bordes y puntas de las paletas.

Se recomienda comprobar la

viscosidad del aceite, el grado, que no

produzca espuma y el ajuste de lamxima presin.


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3.1.4 FALTA DE ACEITE

La falta de aceite puede causar una falla casi instantnea de la bomba y puede

ocurrir por: un bajo nivel de aceite en el tanque, gran succin de aire por la lnea,

funcionamiento en pendientes muy inclinadas, suciedad o conexiones flojas,

viscosidad del aceite, etc.

Los componentes de

una bomba tomarn

el color azul rpidamente

por el recalentamiento.


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3.1.5 PRESION EXCESIVA

La sobre presin puede deberse a que la vlvula de alivio no cumple su funcin. Esto

produce grandes y repetidas vibraciones de excesiva presin. O puede deberse a

una regulacin muy alta de la vlvula de alivio.

Como consecuencia puede ocurrir la

rotura del eje o rajadura de la caja en

una bomba de engranajes.


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3.1.6 TOLERANCIAS INSUFICIENTES

Las luces deben ser las correctas, de lo contrario se producirn fallas a pocas horas

de funcionamiento.


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3.1.6 TEMPERATURA ELEVADA DEL ACEITE

El calor excesivo pondr negro las placas de presin y engranajes, y endurecer los

anillos o sellos. Si el calor excesivo es de corta duracin, una temperatura de ms de

300F es suficiente para producir estos problemas.

La temperatura elevada resultar de una

vlvula pegada o de una vlvula de alivio

regulada a muy baja presin.


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CONCLUSION

Las presiones altas imponen grandes esfuerzos a todos los componentes del

sistema hidrulico. Al mismo tiempo se requiere aumentar la confiabilidad para

tener operaciones seguras; por lo tanto, es esencial un cuidadoso mantenimiento

preventivo para reducir los perodos de fallas, extender la vida de servicio, ciclos

rpidos y lograr una operacin segura de la mquina.

Son esenciales para el rendimiento adecuado de la bomba hidrulica, aceite limpio

del grado correcto, cambio regulares de filtro y frecuentes inspecciones de todos

los componentes del sistema hidrulico.

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