curso sistemas hidraulicos maquinarias pesadas

Sistemas Hidráulicos

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1. SISTEMA HIDRAULICO

1.1 INTRODUCCIÓN

Hoy en día, las máquinas usan la hidráulica para activar

implementos, sistema de dirección, transmisiones, controles

pilotos, etc. La necesidad de aumentar la productividad de la

máquina ha traído como resultado el diseño y uso de sistemas

de alta presión y mayor caudal con sistemas automáticos de

control y de mando que requieren un mínimo esfuerzo de

operación, resultando máquinas de alta confiabilidad y

eficiencia.



La hidráulica es una de las formas más versatiles y flexibles

que ha inventado el hombre para transmitir energía. Los

sistemas hidráulicos sencillamente, convierten la energía de una

forma a otra para desempeñar labores útiles. En las máquinas

este se traduce en el uso de la energía de un motor diesel o

gasolina en potencia hidráulica. Por ejemplo: se usa la energía

hidráulica para elevar y descender el cucharón de un cargador o

la hoja topadora de un tractor, también se usa para inclinar

hacia el frente o atrás y para accionar implementos que rotan,

agarran, empujan, jalan y desplazan cargas de un lugar a otro.

Otra aplicación importante es accionar los cilindros de la

dirección y el sistema de frenos.



3 CONCEPTOS BASICOS

Es esencial para entender bien la función de los sistemas

hidráulicos, conocer algunos conceptos básicos como fuerza,

presión, potencia, torque, etc.

3.1 FUERZA

Empuje o tiro. El empuje o tiro puede o no ser lo bastante

fuerte para mover un coche u otro objeto. La fuerza puede

resultar de la expansión de algún gas, el empuje o tiro de un

imán, la acción de la gravedad terrestre o del impacto de un

objeto contra otro. La fuerza se mide en libra, onzas, kilos,

gramos, tonelada, etc.



3.2 AREA

Es el tamaño o medida de una superficie. Se expresa en

pulgadas cuadradas (pulg2), pie cuadrado (pie2), metro

cuadrado (m2), centímetro cuadrado (cm2), etc.

3.1 PRESION

Es la fuerza actuando sobre una superficie o área. Se expresa

en libras por pulgada cuadrada, kilos por centímetro cuadrado,

etc.



En forma matemática se puede escribir

Presión = Fuerza (kg.) o (lbs)

Area (cm2) (pulg2)

De esta misma fórmula podemos obtener.

Fuerza = Presión x Area

Area = Fuerza

Presión



Ejemplo: Si se aplica una presión de1000 libras por pulgada

cuadrada a un cilindro de 6" de diámetro (28.3 pulg2 de

área),

¿Cuál será la fuerza resultante del pistón?

Fuerza = Presión x Area = 1000 lb/pulg2 x28.3pulg2

Entonces, Fuerza = 28,300 lbs



3.1 ENERGIA

La habilidad de realizar trabajo. La energía puede almacenarse

y/o transferirse como en resortes y puede ser en forma de calor,

luz, gases o líquidos comprimidos. Los resortes pueden mover

piezas mecánicas; y el calor causa la explosión de gases y

metales; los gases y líquidos comprimidos son capaces de

aplicar fuerza sobre objetos.



3.2 TRABAJO

Es el movimiento de un objeto a través de una distancia. El

trabajo es una función de fuerza por distancia.

Cuando un peso de una libra se alza una distancia de cinco

pies. Se ha realizado un trabajo de cinco libras-pie.

Si se aplica una fuerza de diez libras para mover un

automóvil diez pies, entonces se ha realizado 100 lbs-pie de

trabajo no importa el peso del auto.



3.1 TORQUE O TORSION

Es un esfuerzo de torcimiento o de giro, la torsión no tiene su

resultado en movimiento rectilíneo. La torsión se mide

multiplicando la fuerza aplicada a una palanca, en otras

palabras multiplicamos la fuerza por la longitud de la palanca,

o sea la longitud comprendida entre el extremo donde actúa la

fuerza y el extremo donde se apoya la palanca.

Si aplicamos al extremo de una llave de boca de dos pies de

longitud para ajustar un perno, una fuerza o tiro de 10 lbs

hemos aplicado 20 lbs-pie de torsión al perno.



3.1 POTENCIA

Es la cantidad de trabajo realizada en un periodo de tiempo o

la velocidad a que una cantidad dada de trabajo se realiza. Un

hombre puede cargar 5 toneladas de carbón en 8 horas, pero

otro podría cargar 8 toneladas en 8 horas.

El segundo hombre tiene mayor potencia porque realizó

mayor trabajo en el mismo período de tiempo.



3.1 CABALLOS DE FUERZA

Esta es la base y el término utilizado para medir la potencia

mecánica. Se requiere un caballo de fuerza para levantar

33,000 lbs. a un pie de altura en un minuto o 550 libras a un

pie de altura en un segundo.



HIDRÁULICA

2.1 LEY DE PASCAL

El aceite es el líquido más usado en los sistemas hidráulicos

porque es prácticamente imposible de comprimir. El aceite

tiene la ventaja adicional de servir corno lubricante. Si ha

tratado alguna vez de ponerle un corcho a un termo, Ud. se ha

encontrado con el principio de incomprensibilidad de los

líquidos. Si la botella está muy llena no habrá podido colocar

el corcho perfectamente en su lugar. Si empuja muy duro el

termo explotará.



La incomprensibilidad de los

líquidos es lo que hace posible

la energía hidráulica. Esto fue

descubierto hace 300 años por

Blas Pascal quien hizo la

siguiente observación, conocida

ahora como la ley de Pascal. “La

presión ejercida en un líquido

confinado se trasmite sin

disminución alguna en todas

direcciones y actúa con igual

fuerza en todas las superficies de

igual área”.



2.1 LEY DEL MENOR ESFUERZO

La expresión clave de esta ley es que el líquido trabaja con

igual fuerza en áreas iguales. En otras palabras, si tenemos dos

cilindros idénticos (de igual área) conectados por una

manguera; y empujamos unos de los pistones hacia abajo con

una fuerza de 20 lbs. por pulgada cuadrada el otro pistón

estará obligado a elevarse con una fuerza de 20 lbs. porque las

superficies de los dos pistones son iguales.



Lógicamente deduciremos que si las superficies no son iguales,

las fuerzas tampoco serán iguales.

Conectemos ahora, el mismo cilindro de acción a otro cilindro

de trabajo que tenga una superficie cinco veces mayor.

Apliquemos una fuerza de

10 lbs. por pulgada

cuadrada al cilindro de

trabajo de acuerdo con la

ley de Pascal se aplican 10

lbs. a cada pulgada

cuadrada del cilindro de

trabajo. . . ó 10 veces cinco.

. . una fuerza total de 50 lbs.



Por supuesto no podemos ganar algo sin pagar previamente

algún precio por ello y el precio en este caso es la distancia

que el pistón de trabajo recorre.

Si la fuerza alimenta cinco veces, la distancia disminuye cinco

veces

Uno de los errores más

corrientes al comprender

los sistemas hidráulicos es

la suposición que a mayor

presión del cilindro de

acción, mayor velocidad

tendrá el pistón de trabajo.



Esto no es cierto. Normalmente, mas presión no hace que el

pistón se mueva más rápido el aumento de la presión solo

aumenta la cantidad de fuerza por lo tanto el ajuste de la

válvula de presión máxima nunca debe ser aumentado sobre las

presiones recomendadas por su fabricante.

La única manera de aumentar la velocidad de cualquier pistón

es aumentando la proporción al flujo.



2.3 ENERGIA HIDRAULICA EN ACCION

La presión puede existir y a menudo acontece sin flujo alguno.

La gravedad es una de las causas. Cuando la gravedad es la

única fuerza presente el líquido buscará su propio nivel.

Lo que regularmente se llama succión de una bomba es en

realidad esta fuerza de gravedad empujando al aceite dentro de

una cámara que es vaciada continuamente por la acción rotativa

de la bomba. Esto nos lleva a

considerar otra forma de presión --

la presión principal que pone el

líquido a trabajar en la forma que

llamamos energía hidráulica.



Como vemos, cierta presión proviene de la fuerza de gravedad.

Pero la mayor parte de la presión proviene de la carga misma.

La corriente de líquido llega al pistón de trabajo que, obligado

por la carga, representa resistencia al flujo. La presión aumenta.

Si la fuerza que actúa sobre el

pistón es mayor que aquella

causada por el peso de la carga, el

pistón de trabajo será obligado a

elevase dentro del cilindro y a la

vez elevar la carga. Esta vez el

flujo y la presión se han

combinado energía hidráulica en

acción.



2.4 RESISTENCIA AL FLUJO - PERDIDAS POR

FRICCION

El líquido en movimiento crea ciertos efectos.

Cada conexión, cada válvula,

cada abertura a través de la

cual el líquido debe fluir, cada

doblez, cada pulgada de

manguera, crea una resistencia

al flujo (pérdida de energía).

Todos ellos consumen presión,

este consumo se manifiesta en

la forma de calor.



Cualquier aumento en el

flujo, la viscosidad del aceite

o gravedad específica,

cualquier modificación en el

tamaño de las mangueras,

cualquier cambio en tal

sentido tiene una tendencia a

aumentar las pérdidas y el

calor.

Igualmente, a mayor flujo mayor resistencia o pérdidas. En la

práctica, si usted instala una bomba hidráulica mayor que las

establecidas en las especificaciones agravará el problema en

lugar de resolverlo.



4 LOS LIQUIDOS COMO UN MULTIPLICADOR DE

FUERZA

4.1 Sabemos que usamos una palanca para mover un objeto, el

cual es demasiado pesado para moverlo a mano.



Tenemos un peso de 100 libras que deseamos mover. El peso

está colocado a una distancia a de 1' del punto de apoyo.

Aplicando a fuerza de un poco mas de 4 lbs a una distancia de

25 pies del punto de apoyo podemos levantar el peso de 100

lbs.



Usando una ventaja mecánica de 25 a 1 tenemos que sacrificar

la distancia hacia arriba que el peso de 100 lbs que se va a

mover. Esta será 1/25 de la distancia que el peso de 4 lbs. se

moverá hacia abajo.



4.2 Líquido usado como Multiplicador de Fuerza: Debido a

que no es comprensible, un líquido llena todas las áreas del

recipiente o circuito que lo contiene.

La presión ejercida en un fluido encerrado es trasmitida sin

disminuir en todas direcciones.



Usando la fórmula P=F/A, tenemos que la fuerza inicial de 4 lbs.

aplicada a una superficie de 1 pulg2 desarrolla una presión de 4

lbs/pulg2. En vista de que la presión es igual en cada pulg2 de

sección se producirá una fuerza de 100 lbs. en el cilindro que tiene

25pulg2 de área; o sea. 4 libras por cada pulgada cuadrada x 25

pulgadas cuadradas es igual a l00 lbs. de fuerza (F = P x A).



Aplicando mas de 4 lbs/pulg2 y movimiento el pistón de

accionamiento hacia abajo una distancia total de 25", hemos

forzado 25 pulg3 de líquido fuera de este cilindro. Estas 25 pulg3

desplazadas, son forzadas bajo el pistón B, el cual tiene 25 pulg2

de superficie.De esta manera, se mueve una pulgada (25 pulg2 x 1

pulg = 25 pulg3). La misma cantidad desplazada del cilindro A.



DISEÑO DE UN SISTEMA HIDRAULICO

5.1 VENTAJAS DE UN SISTEMA HIDRAULICO

a) Menos complicados: Eliminan la necesidad de sistemas

complicados de engranajes y palancas

b) Menos fallas: Los líquidos no están sometidos a fallas y los

componentes del sistema no tienen gran desgaste

e) Controlan fuerzas grandes: Controlan fácilmente.

d) Componentes pueden colocarse en forma remota: Pueden

trasmitirse a distancias considerables con pequeñas pérdidas.



5.2. COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRAULICO

5.2.1 TANQUE: Depósito de aceite para suministro del

sistema hidráulico.

REQUERIMIENTOS:

Capacidad adecuada, por lo

general sellado, pero no

siempre, debe mantenerse

limpio y debe tener suficiente

resistencia.



Se diseñan para evitar la recirculación continua del mismo

líquido. Existen desviadores que constituyen una forma de

amortiguar la turbulencia. Además, el aceite tiene tiempo de

refrescarse antes de retornar al sistema. Por otro lado, el tubo de

admisión de la bomba está bien debajo de la superficie de

aceite, pero sobre el fondo del tanque.

De esta forma se reduce las

posibilidades de cavitación

debidas a la falta de aceite y

también se evita la admisión

de los sedimentos que se

depositan en el fondo.



NOTA.- La suciedad es el

peor enemigo de los

componentes del sistema

hidráulico. Se debe tener

mucho cuidado para evitar

que penetre al sistema.

Asegúrese antes que nada,

que el recipiente y el aceite

que use para llenar el tanque

estén limpios.

O utilice una bomba de

llenado manual como el

mostrado.



5.2.2 BOMBA HIDRAULICA: Es el corazón del sistema

hidráulico. Su trabajo, si no nos falla la memoria, es crear flujo

y no presión.

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

a) BOMBA DE ENGRANAJES:

Es de desplazamiento positivo, es

decir una bomba en el cual el

desplazamiento (caudal) por revo-

lución no puede variarse.



VENTAJAS:

-De desplazamiento positivo: El caudal es constante dentro de

una manera razonable sin importar la resistencia al flujo.

-Filtraciones pequeñas: La disminución en la cantidad de

descarga debida a filtraciones que vuelve a la admisión es

pequeña.

-Compacta. La unidad es compacta.

DESVENTAJAS: Limitada a aplicaciones de baja presión,

debido al desequilibrio hidráulica (Cualquier presión excesiva

que exista en la salida aplica una fuerza en los engranajes,

produciendo la deflexión del eje).



b) 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 dirección.

-De paletas rebajadas: La paleta

tiene un rebajo en el cual actúa

el aceite a presión que junto

con la fuerza centrífuga mantiene

las paletas contra el anillo.



-De paletas con resorte: Las paletas son mantenidas contra el

anillo en el lado de descarga por los resortes, la fuerza

centrífuga y la presión de aceite detrás de la paleta.

-De inserto en las

paletas: La presión

del aceite entre la

paleta 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.



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 hidráulico: La mayor parte de las bombas de

paletas son equilibradas hidráulicamente (Anote que las

salidas están 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 deflexión en e] eje)



DESVENTAJAS:

-Gran cantidad de partes: muchas partes mecánicas, costo

elevado.

Más difícil de mantener

que las bombas de

engranajes: Pequeñas

cantidades de materias

extrañas causan desgaste

rápido, debido al roce de

las paletas.



5.2.3 FILTRO DE ACEITE: Dispositivos para separar las

partículas o sólidos que se hayan en suspensión en el aceite. El

aceite puede filtrarse en cualquier punto del sistema.

En muchos sistemas hidráulicos, el aceite es filtrado antes de

que entre a la válvula de control.

Para hacer esto se requiere un

filtro más o menos grande que

pueda soportarla presión total

de la línea. Colocado el filtro

en la línea de retorno tiene

también sus ventajas.



Unas de las mayores es su habilidad de atrapar materiales que

entran al sistema desde los cilindros. El sistema impedirá que

entre suciedad a la bomba. Esto es verdad siempre que no se

agreguen materias extrañas al

tanque.

Cualquiera de los dos tipos de

filtro en las tuberías debe

equiparse con una válvula de

derivación.



5.2.4 VÁLVULA DE CONTROL O DIRECCIONAL:

Consiste en un carrete con dos o más bandas maquinadas que

puede moverse dentro de una perforación o cuerpo de válvula.

El juego entre las bandas de la válvula de carrete y la

perforación en el cuerpo de la válvula es sumamente pequeño

el ajuste de alta precisión de la válvula al cuerpo, necesario para

impedir filtraciones a presión

alta requiere limpieza absoluta

para evitar desgastes prematuros.



5.2.4 VÁLVULA DE CONTROL O DIRECCIONAL:

Consiste en un carrete con dos o más bandas maquinadas que

puede moverse dentro de una perforación o cuerpo de válvula.

El juego entre las bandas de la válvula de carrete y la

perforación en el cuerpo de la válvula es sumamente pequeño

el ajuste de alta precisión de la

válvula al cuerpo, necesario

para impedir filtraciones a presión

alta requiere limpieza absoluta

para evitar desgastes prematuros.



A fin de impedir distorsión del cuerpo de la válvula y

atascamientos es necesario dar el torque correcto a todos los

pernos al armar. Las válvulas de control del tipo de carrete son

válvulas deslizantes. Puesto que el carrete se mueve hacia

adelante y hacia atrás permite que el aceite fluya a través de la

válvula o impida su flujo.



5.2.5 VALVULA DE PRESION MAXIMA O VALVULA

DE ALIVIO: Son válvulas limitadoras y que no controlan la

presión actual de trabajo. Solamente la carga controla esta

presión - Recuerde que la bomba no produce presión. La

presión es el sistema hidráulico es el resultado de la restricción

al flujo y la presión en cualquier momento dependerá de la

carga aplicada en el cilindro

hidráulico.



6. LA BOMBA HIDRÁULICA

El uso de la fuerza para activar implementos y necesidad de

levantar la producción a llevado a usar sistemas a mayor

presión y bombas de mayor capacidad.

En un sistema hidráulico se usan las bombas de

desplazamiento positivo como las de engranajes, paletas o de

pistones. El uso de éstas depende del rango de presiones del

sistema. Por ejemplo, los rangos donde trabajan sin afectar

negativamente su eficiencia volumétrica son:

-Bomba de engranajes : hasta 1000 psi.

-Bomba de paletas : hasta 2000 psi.

-Bomba de pistones : hasta 5000 psi.



Evidentemente el adelanto técnico cambiará periódicamente

estos rangos.

Por otro lado estas bombas serán afectadas considerablemente si

no evitamos la acción del enemigo número uno del sistema

hidráulico, la suciedad. Cuando la bomba funciona en un

sistema limpio, libre de aire y con el aceite adecuado, tendrá una

larga vida.

Lógicamente, aparte de su desgaste normal debido a la fricción,

la bomba también puede fallar por diferentes causas ajenas a

este desgaste.

En todos los casos cuando una bomba falla, se determinaré

primero la causa a fin de que no vuelva a ocurrir lo mismo en el

nuevo repuesto instalado.



6.1 CAUSA DE PROBLEMAS EN LAS BOMBAS

HIDRAULICAS

Las fallas pueden ser diversas y será difícil aislar la causa

inicial. Las podemos agrupar como sigue:

-Contaminación por materias finas.

-Contaminación por materias gruesas

-Aereación

-Cavitación

-Falta de aceite

-Presión excesiva

-Tolerancia insuficiente

-Temperatura elevada del aceite

-Ensamble e instalación incorrecta



6.1.1 CONTAMINACION POR PARTICULÁS FINAS

El desgaste abrasivo causado por partículas finas es la más

común de las fallas de bombas.

La suciedad y otras materias extrañas circulan a través del

sistema causando desgaste en todos los componentes

especialmente en las placas de presión, lumbreras del cuerpo y

en el área 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 pérdida de control de las paletas las cuales rebotan

causando rayaduras al anillo.



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 área de

llenado antes de abrir el tanque. Chequee el sello limpiador de

la varilla del cilindro si trabaja correctamente.



6.1.2 CONTAMINACION POR MATERIAS GRUESAS

La presencia de estas materias resulta comúnmente de fallas de

otros componentes en el sistema hidráulico o de un lavado

deficiente después de una falla anterior.

Los daños por estas partículas pueden ocurrir en cualquier

momento y repentinamente dependiendo de la cantidad y

tamaño de las partículas. Indicativo de estos daños son las

rayaduras en la superficie de las placas de presión, 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.



En la bomba de paletas se observarán exceso de raspaduras y

ondulaciones en el anillo, las partículas metálicas pueden llegar

al extremo de atascar el motor entre las placas torciendo o

rompiendo el eje.

De allí la importancia del cuidado que se debe tener con el

conjunto de filtrado y colador magnético de partículas.



6.1.3 AEREACION Y CAVITACION

La Aereación y cavitación son discutidos juntos debido a que

actúan en forma muy semejante en el sistema. En ambos

casos, el vapor del aceite y las burbujas de aire en el aceite

causan daños en las bombas.

Este fenómeno se produce al comprimirse y expandirse

rápidamente las burbujas de vapor de aire que se mezcla con

el aceite.

La Aereación se origina por el aire que entra al sistema por

conexiones flojas, por una pequeña fuga o por la agitación del

aceite en el tanque.



La cavitación se origina usualmente por la restricción de la línea

de succión de la bomba, creando vacíos en el sistema.

La Aereación y cavitación erosiona o pica las placas de presión

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 la

máxima presión.



6.1.4 FALTA DE ACEITE

La falta de aceite puede causar una falla casi instantánea de la

bomba y puede ocurrir por: un bajo nivel de aceite en el tanque,

gran succión de aire por la línea, funcionamiento en pendientes

muy inclinadas, suciedad o conexiones flojas, viscosidad del

aceite, etc.

Los componentes de

una bomba tomarán

el color azul rápidamente

por el recalentamiento.



6.l.5 PRESION EXCESIVA

La sobre presión puede deberse a que la válvula de alivio no

cumple su función. Esto produce grandes y repetidas vibraciones

de excesiva presión. O puede deberse a una regulación muy alta

de la válvula de alivio.

Como consecuencia puede ocurrir la

rotura del eje o rajadura de la caja en

una bomba de engranajes.



6.1.6 TOLERANCIAS INSUFICIENTES

Las luces deben ser las correctas, de lo contrario se producirán

fallas a pocas horas de funcionamiento.



6.1.6 TEMPERATURA ELEVADA DEL ACEITE

El calor excesivo pondrá negro las placas de presión y

engranajes, y endurecerá los anillos o sellos. Si el calor excesivo

es de corta duración, una temperatura de más de 300°F es

suficiente para producir estos problemas.

La temperatura elevada resultará de

una válvula pegada o de una

válvula de alivio regulada a muy

baja presión.



CONCLUSION

Las presiones altas imponen grandes esfuerzos a todos los

componentes del sistema hidráulico. Al mismo tiempo se

requiere aumentar la confiabilidad para tener operaciones

seguras; por lo tanto, es esencial un cuidadoso mantenimiento

preventivo para reducir los períodos de fallas, extender la vida

de servicio, ciclos rápidos y lograr una operación segura de la

máquina.

Son esenciales para el rendimiento adecuado de la bomba

hidráulica, aceite limpio del grado correcto, cambio regulares

de filtro y frecuentes inspecciones de todos los componentes

del sistema hidráulico.



7. VALVULAS HIDRAULICAS

Las siguientes válvulas hidráulicas las encontraremos en la

mayoría de los sistemas hidráulicos.

7.1 VALVULA DE DIRECCION

Su propósito principal es el de bloquear o dirigir el flujo de

aceite a un circuito determinado, podrá ser para levantar o para

bajar la hoja topadora de un tractor Es también conocida como

válvula carrete.

Puede ser de:

* Dos posiciones (Avance y retroceso).

* Tres posiciones (Levantar, sostener, bajar).

* Cuatro posiciones (levantar, sostener, bajar, flotante).



7.2 VALVULA DE ALIVIO SIMPLE

Su propósito es limitar la presión máxima del sistema Esta

válvula inicialmente es mantenida cerrada por la fuerza del

resorte. La presión del aceite actúa' contra la cara de la válvula.

Al elevarse la presión del

aceite hasta un determina

do valor, suficiente para

vencer la fuerza del resor-

te, eleva la válvula para

permitir que el aceite sea

dirigido al tanque.



7.3 VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR PILOTO

Su función es limitar la presión máxima. Protege al sistema

hidráulico de un aumento excesivo de presión debido a

sobrecargas o a líneas bloqueadas.

Esta válvula esta com-

puesta de una válvula

pequeña piloto y una

válvula grande de des-

carga con un orificio.



El aceite que actúa contra la válvula de descarga fluye al

mismo tiempo a través del orificio para actuar, también contra

la válvula piloto cuando la presión de aceite se eleva sobre la

presión máxima, inicialmente se abre la válvula piloto por

tener un resorte pequeño se necesita una fuerza pequeña para

hacerlo, o sea es más sensible desviando una pequeña cantidad

de aceite al tanque. Esto a la vez, crea el flujo por el agujero

de la válvula grande de descarga. Se inicia el desequilibrio

hidráulico: fenómeno que ayuda a abrir completamente la

válvula de descarga desviando el aceite al tanque y no

permitiendo que la presión se eleve más allá de su valor

máximo.



7.4 VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR UN PISTON

Su función es limitar la presión máxima. Protege las líneas,

cilindros y válvulas de sobre presiones producidas por fuerzas

externas en el cucharón de un cargador o la hoja topadora de un

tractor.



Está compuesto por una válvula, un resorte y un pistón

pequeño que actúa contra la válvula. El aceite a presión actúa

directamente contra el pistón, como tiene una área pequeña

comparada con el área de la válvula se necesita poca fuerza

para moverlo. Al elevarse la presión el aceite mueve al pistón y

ésta a la válvula descubriéndose las lumbreras de descarga al

tanque. La válvula tiene unos agujeros a su alrededor que

permiten una descarga gradual del aceite.



7.5 VÁLVULA UNIDIRECCIONAL O VALVULA

CHECK

Su función es controlar el flujo en una sola dirección. Esta

válvula se encuentra en el flujo, de tal manera que el aceite

pasa por la válvula. También se le conoce como válvula de

retención.



7.6 VÁLVULA COMPENSADORA

Esta válvula permite tomar cl aceite directamente del tanque

para enviarlo al cilindro hidráulico. Para que realice esta

función se necesita que la presión del tanque sea mayor que la

presión de la línea.

Este efecto de succión

ocurre por ejemplo cuan-

do la hoja topadora de un

tractor está bajando.



Al bajar el pistón se crea una depresión en el extremo de la

cabeza del cilindro hidráulico, depresión que acciona la

válvula para agregar aceite del tanque al flujo que la bomba

envía al cilindro con

el único propósito de

aumentar la velocidad

de desplazamiento del

pistón hidráulico y por

ende de la hoja topadora.



7.7 VALVULA CONTROL DE FLUJO

Esta válvula provee un predeterminado flujo a un circuito y

envía el exceso de flujo a otro circuito n al tanque. Un ejemplo

es el cilindro de inclinación de la hoja topadora. Este cilindro

por ser más pequeño que el cilindro de levantamiento, necesita

un volumen menor de aceite.

7.8 VALVULA DIVISORA DE FLUJO

Esta válvula se usa para enviar igual cantidad de aceite a dos

dispositivos. Como los frenos o los embragues direccionales

de un tractor. La división igual de flujo lo hacen dos cilindros

unidos entre sí que tienen un agujero central,



Este agujero crea el desequilibrio hidráulico, necesario para

deslizar el carrete hacia el lado de menor presión, posición del

carrete que restringirá el flujo y producirá un aumento de

presión igual a la restricción

causada en el otro lado, por

la acción de los frenos o em-

bragues de dirección.



7.9 VALVULA REDUCTORA DE PRESION O

MODULADORA

Controla la presión cuando hay que reducirla para fines de

control de presión, como en servo transmisiones en donde el

orden de enganche de los embragues es determinado por la

presión que se aplica.



Esta válvula se encuentra colocada a través del flujo.

Normalmente se abre y cierra sólo lo suficiente para mantener

una presión correcta.

La válvula tiene un resorte y es mantenido abierta por la

fuerza de este resorte.



7.10 VALVULA DIFERENCIAL DE PRESION

Sirve para restar una cantidad dada de presión utilizando un

resorte para compensar la diferencia.

El ajuste del resorte depende de los requerimientos del sistema.



8 POSIBLES CAUSAS DE PROBLEMAS EN LAS

VALVULAS HIDRAULICAS

8.1 VÁLVULA DE DIRECCION O DE CARRETE

PROBLEMA: Mal funcionamiento de la hoja topadora o

cucharón

Posibles Causas Corrección

Fugas entre carrete y cuer- Reemplace los componentes de

po de la válvula. dañados.

Sellos desgastados. Reemplace.



PROBLEMA: Atascamiento en el cilindro interior de la

válvula.

Posibles causas Corrección

Material extraño obstruyendo Lavar.

el carrete.

Ensamble y ajuste incorrecto Refiriérase a la sección

del cuerpo de la válvula. de ajuste y torques.

Montaje sobre una cara que Reemplace.

no es plana.



8.2 VÁLVULA DE ALIVIO SIMPLE

PROBLEMA: Presión baja.


Resorte desgastado o roto. Reemplace.

Asiento muy desgastado. Reemplace o reconstruya.

Material extraño obstruido Lavar o reconstruir.

debajo de la válvula.

Lainas incorrectas. Ajustar



PROBLEMA: Presión Alta.


Válvula atascada. Cuerpo de la válvula ladeado.

Lainas incorrectas. Ajustar.



8.3 VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR PILOTO

PROBLEMA: Regulación alta de presión.


Excesivo número de Lainas. Remover y reajustar.

Resorte incorrecto en la vál- Reemplace.

vula piloto

Excesivo flujo de la bomba. Coincida la válvula con la

bomba.



PROBLEMA: Regulación baja de presión


Insuficiente número de Lainas. Agregue y reajuste.

Material extraño obstruido deba-

jo del asiento de la válvula piloto. Desmonte y lave.

Fugas desde la cámara de so- Reemplace los anillos.

brecarga.

Asiento de la válvula piloto Reemplace.

desgastada.

Resorte de la válvula piloto. Corregir y reemsamblar.

vencido.

Válvula de sobre carga mante- Desmonte y lave.

nida abierta por obstrucción.



PROBLEMA: Operación Incorrecta.


Válvulas de sobre carga pegada. Chequear si hay distorsión

en el diámetro interior.

Chequear si hay material

extraño en el aceite.

Válvulas piloto desgastado. Reemplace.



8.4 VÁLVULA COMPENSADORA

PROBLEMA: Mal funcionamiento de la hoja topadora o

cucharón.


Válvula obstruida en posición Lavar o reemplazar

abierta.



PROBLEMA: La hoja no levanta.


Válvula obstruida en posición Lavar o reemplazar.

abierta.



8.5 VÁLVULA CONTROL DE FLUJO

PROBLEMA: No limita el flujo.


- Válvula amarrada en el cuerpo. Lavar o reemplazar el

resorte incorrecto.



PROBLEMA: Flujo demasiado bajo.


Resorte de la válvula roto o Reemplace el resorte.

desgastado.

Válvula atrapada parcialmente Lavar reemplazar.

cerrada.



8.6 VÁLVULA DIVISORA DE FLUJO

PROBLEMA: Presión de aceite bajo cuando uno de los

frenos se aplica, en cambio la presión es correcta cuando se

aplica ambos frenos.

.


Válvula atascada en la posición Lavar o reemplazar

central.



PROBLEMA: La presión de aceite a uno de los frenos es alta.


Válvula amarrada en uno de Lavar o reemplazar.

los extremos del cuerpo.



PROBLEMA: La presión de los frenos es baja.


Ajuste bajo de la válvula de Remover y reajustar.

alivio principal.

Ajuste bajo de la válvula de Reemplace el resorte o

alivio de los frenos. reajustar.



8.7 VÁLVULA DIFERENCIAL DE PRESION

PROBLEMA: El diferencial de presión es menor que la

especificada.


Resorte roto o incorrecto. Reemplace el resorte.

Fugas de aceite desde la cámara. Determine la causa de la

fuga.



PROBLEMA: El diferencial de presión es mayor que el

especificado.


Resorte incorrecto. Reemplace con el

correcto.

Válvula obstruida en posición Reemplace el componente

abierta. si está dañado.



9. RECOMENDACIONES DE OPERACION Y

MANTENIMIENTO

1. Usar aceite de las especificaciones y cantidad recomendada.

2. Calentar previamente el sistema hidráulico, antes de aplicarle

carga.

3. Verificar las posibles fugas de aceite por mangueras,

cilindros, empaquetaduras, etc.

4. Ajustar en posición correcta de trabajo el cucharón y su

indicador de ubicación.

5. Para mejorar el ciclo de trabajo limitar la altura de

levantamiento del cucharón de acuerdo a las necesidades de

trabajo.



6. Practicar el lavado del sistema hidráulico, de acuerdo a los

métodos recomendados.

7. Informar de cualquier anormalidad en el funcionamiento del

sistema hidráulico.

8. Verificar periódicamente o cuando se requiera, la máxima

presión del sistema usando instrumentos y personal

especializado.

9. Los implementos cuando no sean usados deberán permanecer

apoyados en el suelo, y si fuera necesario levantarlos, deberán

apoyarse en caballetes rígidos, la máquina bien estacionada y la

palanca de la transmisión trabada.

10. Si el aceite esta caliente, tenga cuidado al destapar el

depósito pues se encuentra a presión.



11. Usar mangueras, terminales, etc., de resistencia garantizada

por el fabricante.

12. Siga las indicaciones de los Manuales de Mantenimientos

de cada máquina. En ellos encontrará los períodos de servicio,

de cambios, especificaciones de aceites, advertencias para la

seguridad del personal y de operación.

13. Recuerde que el enemigo número uno del Sistema

Hidráulico es la suciedad.



10. ANÁLISIS DEL SISTEMA HIDRÁULICO

Al analizar el sistema hidráulico, recuerde que para obtener un

funcionamiento óptimo es necesario tener el flujo y la presión de

aceite correctos. El flujo de aceite depende de la entrega de la

bomba, la cual es función de la velocidad del motor. La presión

del aceite es una consecuencia de restricción en el flujo del

aceite.

En todos los casos, se deben hacer primero inspecciones

visuales. Procede luego a las pruebas operacionales. y después a

las pruebas con instrumentos.

En estas pruebas se determinará lo siguiente:



1. Presión de abertura de las válvulas de alivio: principal y del

circuito de inclinación. Una baja presión de alivio reduce las

capacidades de levantamiento y excavación de la máquina. Si

las presiones de abertura son demasiado altas pueden reducir la

duración de las mangueras, bomba y de los otros componentes.

2. Cantidad de desplazamiento en los circuitos de

levantamiento e inclinación. El desplazamiento de los circuitos

es consecuencia de filtraciones en los sellos de los pistones de

los cilindros en los sellos de anillo o de las válvulas de control,

debido a válvulas de retención o de compensación mal

asentadas y a holguras excesivas entre el carrete y la

perforación de la válvula.



3. Tiempos de ciclo de los circuitos de levantamiento e

inclinación. Si los tiempos de ciclo de los circuitos son

excesivos, será señal de que hay filtraciones, desgaste en la

bomba y reducción en la velocidad de la bomba.

El análisis de una falla será más fácil y la conclusión más

acertada si se recuerdan los fundamentos del sistema hidráulico.



10.1 INSPECCION VISUAL

Una inspección visual del sistema con el motor parado debe ser

el primer paso al tratar de ubicar un problema. Lleve a cabo las

siguientes inspecciones con el cucharón en el suelo y el aceite

ligeramente caliente.

1. Compruebe el nivel del aceite. Afloje lentamente la tapa de

llenado del tanque. Si el aceite sale por el agujero de sangría

cuando está aflojando la tapa, permita que se descargue la

presión del tanque antes de quitar la tapa de llenado.

2. Quite los elementos filtrantes y compruebe que no haya

material extraño. Un imán separará los materiales metálicos

ferrosos de los materiales metálicos no ferrosos y los materiales

de sellado no metálicos anillos de pistón, sellos de anillo O, etc.)



Inspeccione todos los conductos y conexiones en busca de

daños o filtraciones.

10.2 PRUEBAS OPERACIONALES

La prueba operacional del sistema será útil al ubicar posibles

filtraciones internas, fallas en las válvulas o en la bomba. La

velocidad del funcionamiento de un cilindro puede utilizarse

para comprobar la bomba y los cilindros

Levante, baje, incline hacia adelante y hacia atrás varias veces

el cucharón.



1. Observe la extensión y retracción de los cilindros en busca

de movimientos erráticos.

2. Escuche si hace ruido la bomba.

3. Escuche el funcionamiento de la válvula de alivio. Las

válvulas de alivio no se deben abrir excepto cuando se trae o

extiende plenamente un cilindro, cuando el cucharón está

vacío.

4. Observe el funcionamiento del ubicador del cucharón y del

desenganche del levantamiento.

Pruebe e inspeccione el ajuste de cualquier lugar donde sea

evidente o se sospeche un funcionamiento incorrecto.



10.3 PRUEBAS CON INSTRUMENTOS

Estas pruebas se realizan utilizando equipo de prueba

hidráulico de evaluación cuyos resultados determinan el

estado y condición de los elementos del sistema hidráulico

tales como bomba, válvulas y cilindros.

Es importante recalcar que esta prueba debe hacerse con

personal especializado y capacitado para la correcta

interpretación de las lecturas aplicándolas para un diagnóstico

conecto del estado del sistema hidráulica.



LAVADO DE SISTEMAS HIDRAULICOS

CONTAMINADOS

Como parte de cada trabajo de servicio hidráulico se debe

remover todo el material extraño del sistema. Cualquier materia

extraña que no se elimine será una causa posible de una

siguiente falla.

LAVADO: es el procedimiento que utiliza aceite limpio para

lavar (cambiar) todo el aceite sucio del sistema; VACIAR: el

aceite solamente deja un poco de aceite sucio en los cilindros y

otras cámaras no accesibles. CIRCULAR: el aceite limpio

mueve la suciedad y aceite sucio, hacia el depósito donde se

puede vacían

Hay tres formas de limpiar el sistema hidráulico:



NO LAVADO : Vaciar, instalar nuevo elemento de

filtro, llenar con aceite limpio.

LAVADO GENERAL : Método 1

LAVADO GENERAL : Método 2

Se debe elegir la forma que le asegure un trabajo satisfactorio

de limpieza.

El vaciar solamente el aceite generalmente se hace cuando el

elemento que ha fallado queda fuera de la trayectoria del flujo

de aceite (sello del eje de la bomba, cuerpo de bomba agrietado,

motor pegado, pernos del cuerpo roto); además ver que no haya

pérdidas o remoción de metal que pueda circular por el sistema.



El método 1 se utiliza cuando las reparaciones se hacen antes

de una falla completa o antes que las partículas de metal hayan

circulado por el sistema, también cuando el daño de los

componentes fue hecho por partícula.

El método 2 se usa después de cualquier falla de la bomba o

los componentes cuando se hayan desprendido partículas

metálicas grandes y hayan circulado por el sistema.


Metodo de Lavado 1


Metodo de Lavado 2


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