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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.