Sistemas Hidrulicos

Sistemas Hidrulicos1. 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.

Sistemas HidrulicosLa hidrulica es una de las formas ms versatiles y flexibles que ha inventado el hombre para transmitir energa. Los sistemas hidrulicos sencillamente, convierten la energa de una forma a otra para desempear labores tiles. En las mquinas este se traduce en el uso de la energa de un motor diesel o gasolina en potencia hidrulica. Por ejemplo: se usa la energa hidrulica para elevar y descender el cucharn de un cargador o la hoja topadora de un tractor, tambin se usa para inclinar hacia el frente o atrs y para accionar implementos que rotan, agarran, empujan, jalan y desplazan cargas de un lugar a otro. Otra aplicacin importante es accionar los cilindros de la direccin y el sistema de frenos.

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Sistemas Hidrulicos3CONCEPTOS BASICOSEs esencial para entender bien la funcin de los sistemas hidrulicos, conocer algunos conceptos bsicos como fuerza, presin, potencia, torque, etc.

3.1FUERZAEmpuje 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 expansin de algn gas, el empuje o tiro de un imn, la accin de la gravedad terrestre o del impacto de un objeto contra otro. La fuerza se mide en libra, onzas, kilos, gramos, tonelada, etc.

Sistemas Hidrulicos3.2AREA Es el tamao o medida de una superficie. Se expresa en pulgadas cuadradas (pulg2), pie cuadrado (pie2), metro cuadrado (m2), centmetro cuadrado (cm2), etc.

3.1PRESIONEs la fuerza actuando sobre una superficie o rea. Se expresa en libras por pulgada cuadrada, kilos por centmetro cuadrado, etc.

Sistemas HidrulicosEn forma matemtica se puede escribir

Presin = Fuerza (kg.)o (lbs) Area (cm2) (pulg2) De esta misma frmula podemos obtener.

Fuerza =Presin x Area Area = Fuerza Presin

Sistemas HidrulicosEjemplo: Si se aplica una presin de1000 libras por pulgada cuadrada a un cilindro de 6" de dimetro (28.3 pulg2 de rea),

Cul ser la fuerza resultante del pistn? Fuerza = Presin x Area = 1000 7lb/pulg2 x28.3pulg2Entonces, Fuerza = 28,300 lbs

Sistemas Hidrulicos3.1ENERGIA

La habilidad de realizar trabajo. La energa puede almacenarse y/o transferirse como en resortes y puede ser en forma de calor, luz, gases o lquidos comprimidos. Los resortes pueden mover piezas mecnicas; y el calor causa la explosin de gases y metales; los gases y lquidos comprimidos son capaces de aplicar fuerza sobre objetos.

Sistemas Hidrulicos3.2TRABAJO

Es el movimiento de un objeto a travs de una distancia. El trabajo es una funcin 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 automvil diez pies, entonces se ha realizado 100 lbs-pie de trabajo no importa el peso del auto.

Sistemas Hidrulicos3.1TORQUE O TORSION

Es un esfuerzo de torcimiento o de giro, la torsin no tiene su resultado en movimiento rectilneo. La torsin 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 acta 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 torsin al perno.

Sistemas Hidrulicos3.1POTENCIA

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 carbn en 8 horas, pero otro podra cargar 8 toneladas en 8 horas.El segundo hombre tiene mayor potencia porque realiz mayor trabajo en el mismo perodo de tiempo.

Sistemas Hidrulicos3.1CABALLOS DE FUERZA

Esta es la base y el trmino utilizado para medir la potencia mecnica. 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.

Sistemas HidrulicosHIDRULICA

2.1LEY DE PASCAL

El aceite es el lquido ms usado en los sistemas hidrulicos porque es prcticamente 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 lquidos. Si la botella est muy llena no habr podido colocar el corcho perfectamente en su lugar. Si empuja muy duro el termo explotar.

Sistemas HidrulicosLa incomprensibilidad de los lquidos es lo que hace posible la energa hidrulica. Esto fue descubierto hace 300 aos por Blas Pascal quien hizo la siguiente observacin, conocida ahora como la ley de Pascal. La presin ejercida en un lquido confinado se trasmite sin disminucin alguna en todas direcciones y acta con igual fuerza en todas las superficies de igual rea.

Sistemas Hidrulicos2.1 LEY DEL MENOR ESFUERZO

La expresin clave de esta ley es que el lquido trabaja con igual fuerza en reas iguales. En otras palabras, si tenemos dos cilindros idnticos (de igual rea) conectados por una manguera; y empujamos unos de los pistones hacia abajo con una fuerza de 20 lbs. por pulgada cuadrada el otro pistn estar obligado a elevarse con una fuerza de 20 lbs. porque las superficies de los dos pistones son iguales.

Sistemas HidrulicosLgicamente deduciremos que si las superficies no son iguales, las fuerzas tampoco sern iguales.Conectemos ahora, el mismo cilindro de accin 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. . . 10 veces cinco. . . una fuerza total de 50 lbs.

Sistemas HidrulicosPor supuesto no podemos ganar algo sin pagar previamente algn precio por ello y el precio en este caso es la distancia que el pistn de trabajo recorre.Si la fuerza alimenta cinco veces, la distancia disminuye cinco vecesUno de los errores ms corrientes al comprender los sistemas hidrulicos es la suposicin que a mayor presin del cilindro de accin, mayor velocidad tendr el pistn de trabajo.

Sistemas HidrulicosEsto no es cierto. Normalmente, mas presin no hace que el pistn se mueva ms rpido el aumento de la presin solo aumenta la cantidad de fuerza por lo tanto el ajuste de la vlvula de presin mxima nunca debe ser aumentado sobre las presiones recomendadas por su fabricante.La nica manera de aumentar la velocidad de cualquier pistn es aumentando la proporcin al flujo.

Sistemas Hidrulicos2.3ENERGIA HIDRAULICA EN ACCIONLa presin puede existir y a menudo acontece sin flujo alguno. La gravedad es una de las causas. Cuando la gravedad es la nica fuerza presente el lquido buscar su propio nivel.Lo que regularmente se llama succin de una bomba es en realidad esta fuerza de gravedad empujando al aceite dentro de una cmara que es vaciada continuamente por la accin rotativade la bomba. Esto nos lleva a considerar otra forma de presin --la presin principal que pone el lquido a trabajar en la forma que llamamos energa hidrulica.

Sistemas HidrulicosComo vemos, cierta presin proviene de la fuerza de gravedad. Pero la mayor parte de la presin proviene de la carga misma.La corriente de lquido llega al pistn de trabajo que, obligado por la carga, representa resistencia al flujo. La presin aumenta. Si la fuerza que acta sobre el pistn es mayor que aquella causada por el peso de la carga, el pistn de trabajo ser obligado a elevase dentro del cilindro y a la vez elevar la carga. Esta vez el flujo y la presin se han combinado energa hidrulica en accin.

Sistemas Hidrulicos2.4 RESISTENCIA AL FLUJO - PERDIDAS POR FRICCION El lquido en movimiento crea ciertos efectos. Cada conexin, cada vlvula, cada abertura a travs de la cual el lquido debe fluir, cada doblez, cada pulgada de manguera, crea una resistencia al flujo (prdida de energa). Todos ellos consumen presin, este consumo se manifiesta en la forma de calor.

Sistemas HidrulicosCualquier aumento en el flujo, la viscosidad del aceite o gravedad especfica, cualquier modificacin en el tamao de las mangueras, cualquier cambio en tal sentido tiene una tendencia a aumentar las prdidas y el calor.Igualmente, a mayor flujo mayor resistencia o prdidas. En la prctica, si usted instala una bomba hidrulica mayor que las establecidas en las especificaciones agravar el problema en lugar de resolverlo.

Sistemas Hidrulicos4 LOS LIQUIDOS COMO UN MULTIPLICADOR DE FUERZA4.1 Sabemos que usamos una palanca para mover un objeto, el cual es demasiado pesado para moverlo a mano.

Sistemas HidrulicosTenemos un peso de 100 libras que deseamos mover. El peso est 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.

Sistemas HidrulicosUsando una ventaja mecnica de 25 a 1 tenemos que sacrificar la distancia hacia arriba que el peso de 100 lbs que se va a mover. Esta ser 1/25 de la distancia que el peso de 4 lbs. se mover hacia abajo.

Sistemas Hidrulicos4.2 Lquido usado como Multiplicador de Fuerza: Debido a que no es comprensible, un lquido llena todas las reas del recipiente o circuito que lo contiene.La presin ejercida en un fluido encerrado es trasmitida sin disminuir en todas direcciones.

Sistemas HidrulicosUsando la frmula P=F/A, tenemos que la fuerza inicial de 4 lbs. aplicada a una superficie de 1 pulg2 desarrolla una presin de 4 lbs/pulg2. En vista de que la presin es igual en cada pulg2 de seccin se producir una fuerza de 100 lbs. en el cilindro que tiene 25pulg2 de rea; o sea. 4 libras por cada pulgada cuadrada x 25 pulgadas cuadradas es igual a l00 lbs. de fuerza (F = P x A).

Sistemas HidrulicosAplicando mas de 4 lbs/pulg2 y movimiento el pistn de accionamiento hacia abajo una distancia total de 25", hemos forzado 25 pulg3 de lquido fuera de este cilindro. Estas 25 pulg3 desplazadas, son forzadas bajo el pistn 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.

Sistemas HidrulicosDISEO DE UN SISTEMA HIDRAULICO

5.1VENTAJAS DE UN SISTEMA HIDRAULICO

a) Menos complicados: Eliminan la necesidad de sistemas complicados de engranajes y palancasb) Menos fallas: Los lquidos no estn sometidos a fallas y los componentes del sistema no tienen gran desgastee) Controlan fuerzas grandes: Controlan fcilmente.d) Componentes pueden colocarse en forma remota: Pueden trasmitirse a distancias considerables con pequeas prdidas.

Sistemas Hidrulicos5.2. COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRAULICO

5.2.1 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.

Sistemas HidrulicosSe 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 se depositan en el fondo.

Sistemas HidrulicosNOTA.- 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 use para llenar el tanque estn limpios.O utilice una bomba de llenado manual como el mostrado.

Sistemas Hidrulicos5.2.2 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 eldesplazamiento (caudal) por revo-lucin no puede variarse.

Sistemas HidrulicosVENTAJAS: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).

Sistemas Hidrulicosb) BOMBA DE PALETAS: Pueden serDe 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 paletatiene un rebajo en el cual actael aceite a presin que juntocon la fuerza centrfuga mantienelas paletas contra el anillo.

Sistemas HidrulicosDe 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 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.

Sistemas HidrulicosVENTAJAS: 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)

Sistemas HidrulicosDESVENTAJAS:Gran cantidad de partes: muchas partes mecnicas, costo elevado.Ms difcil de mantener que las bombas de engranajes: Pequeas cantidades de materias extraas causan desgaste rpido, debido al roce de las paletas.

Sistemas Hidrulicos5.2.3FILTRO 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 unfiltro ms o menos grande quepueda soportarla presin totalde la lnea. Colocado el filtroen la lnea de retorno tienetambin sus ventajas.

Sistemas HidrulicosUnas 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 defiltro en las tuberas debeequiparse con una vlvula dederivacin.

Sistemas HidrulicosUnas 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 defiltro en las tuberas debeequiparse con una vlvula dederivacin.

Sistemas Hidrulicos5.2.4 VLVULA DE CONTROL O DIRECCIONAL: Consiste en un carrete con dos o ms bandas 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 presinalta requiere limpieza absolutapara evitar desgastes prematuros.

Sistemas Hidrulicos5.2.4 VLVULA DE CONTROL O DIRECCIONAL: Consiste en un carrete con dos o ms bandas 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 lavlvula al cuerpo, necesariopara impedir filtraciones a presinalta requiere limpieza absolutapara evitar desgastes prematuros.

Sistemas HidrulicosA 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.

Sistemas HidrulicosA 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.

Sistemas Hidrulicos5.2.5 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 cilindrohidrulico.

Sistemas Hidrulicos6. 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.

Sistemas HidrulicosEvidentemente 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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Sistemas Hidrulicos6.1 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 gruesasAereacinCavitacinFalta de aceitePresin excesivaTolerancia insuficienteTemperatura elevada del aceiteEnsamble e instalacin incorrecta

Sistemas Hidrulicos6.1.1CONTAMINACION 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.

Sistemas HidrulicosLa 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.

Sistemas Hidrulicos6.1.2CONTAMINACION 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 falla anterior.Los daos por estas partculas pueden ocurrir en cualquier momento y repentinamente dependiendo de la cantidad y tamao de las partculas. Indicativo de 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.

Sistemas HidrulicosEn 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.

Sistemas Hidrulicos6.1.3 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.

Sistemas HidrulicosLa 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 la mxima presin.

Sistemas Hidrulicos6.1.4FALTA 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 deuna bomba tomarnel color azul rpidamentepor el recalentamiento.

Sistemas Hidrulicos6.l.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 larotura del eje o rajadura de la caja enuna bomba de engranajes.

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6.1.6TOLERANCIAS INSUFICIENTES

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

Sistemas Hidrulicos6.1.6TEMPERATURA 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.

Sistemas HidrulicosCONCLUSION

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.

Sistemas Hidrulicos7.VALVULAS HIDRAULICASLas siguientes vlvulas hidrulicas las encontraremos en la mayora de los sistemas hidrulicos.

7.1VALVULA DE DIRECCIONSu propsito principal es el de bloquear o dirigir el flujo de aceite a un circuito determinado, podr ser para levantar o para bajar la hoja topadora de un tractor Es tambin conocida como vlvula carrete.Puede ser de:* Dos posiciones (Avance y retroceso).* Tres posiciones (Levantar, sostener, bajar).* Cuatro posiciones (levantar, sostener, bajar, flotante).

Sistemas Hidrulicos7.2VALVULA DE ALIVIO SIMPLESu propsito es limitar la presin mxima del sistema Esta vlvula inicialmente es mantenida cerrada por la fuerza del resorte. La presin del aceite acta' contra la cara de la vlvula. Al elevarse la presin delaceite hasta un determinado valor, suficiente paravencer la fuerza del resor-te, eleva la vlvula parapermitir que el aceite seadirigido al tanque.

Sistemas Hidrulicos7.3 VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR PILOTOSu funcin es limitar la presin mxima. Protege al sistema hidrulico de un aumento excesivo de presin debido a sobrecargas o a lneas bloqueadas. Esta vlvula esta com-puesta de una vlvulapequea piloto y unavlvula grande de des-carga con un orificio.

Sistemas HidrulicosEl aceite que acta contra la vlvula de descarga fluye al mismo tiempo a travs del orificio para actuar, tambin contra la vlvula piloto cuando la presin de aceite se eleva sobre la presin mxima, inicialmente se abre la vlvula piloto por tener un resorte pequeo se necesita una fuerza pequea para hacerlo, o sea es ms sensible desviando una pequea cantidad de aceite al tanque. Esto a la vez, crea el flujo por el agujero de la vlvula grande de descarga. Se inicia el desequilibrio hidrulico: fenmeno que ayuda a abrir completamente la vlvula de descarga desviando el aceite al tanque y no permitiendo que la presin se eleve ms all de su valor mximo.

Sistemas Hidrulicos7.4 VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR UN PISTONSu funcin es limitar la presin mxima. Protege las lneas, cilindros y vlvulas de sobre presiones producidas por fuerzas externas en el cucharn de un cargador o la hoja topadora de un tractor.

Sistemas HidrulicosEst compuesto por una vlvula, un resorte y un pistn pequeo que acta contra la vlvula. El aceite a presin acta directamente contra el pistn, como tiene una rea pequea comparada con el rea de la vlvula se necesita poca fuerza para moverlo. Al elevarse la presin el aceite mueve al pistn y sta a la vlvula descubrindose las lumbreras de descarga al tanque. La vlvula tiene unos agujeros a su alrededor que permiten una descarga gradual del aceite.

Sistemas Hidrulicos7.5VLVULA UNIDIRECCIONAL O VALVULA CHECKSu funcin es controlar el flujo en una sola direccin. Esta vlvula se encuentra en el flujo, de tal manera que el aceite pasa por la vlvula. Tambin se le conoce como vlvula de retencin.

Sistemas Hidrulicos7.6 VLVULA COMPENSADORAEsta vlvula permite tomar cl aceite directamente del tanque para enviarlo al cilindro hidrulico. Para que realice esta funcin se necesita que la presin del tanque sea mayor que la presin de la lnea.Este efecto de succinocurre por ejemplo cuan-do la hoja topadora de untractor est bajando.

Sistemas HidrulicosAl bajar el pistn se crea una depresin en el extremo de la cabeza del cilindro hidrulico, depresin que acciona la vlvula para agregar aceite del tanque al flujo que la bomba enva al cilindro conel nico propsito deaumentar la velocidadde desplazamiento delpistn hidrulico y porende de la hoja topadora.

Sistemas Hidrulicos7.7 VALVULA CONTROL DE FLUJOEsta vlvula provee un predeterminado flujo a un circuito y enva el exceso de flujo a otro circuito n al tanque. Un ejemplo es el cilindro de inclinacin de la hoja topadora. Este cilindro por ser ms pequeo que el cilindro de levantamiento, necesita un volumen menor de aceite.

7.8 VALVULA DIVISORA DE FLUJOEsta vlvula se usa para enviar igual cantidad de aceite a dos dispositivos. Como los frenos o los embragues direccionales de un tractor. La divisin igual de flujo lo hacen dos cilindros unidos entre s que tienen un agujero central,

Sistemas HidrulicosEste agujero crea el desequilibrio hidrulico, necesario para deslizar el carrete hacia el lado de menor presin, posicin del carrete que restringir el flujo y producir un aumento de presin igual a la restriccincausada en el otro lado, porla accin de los frenos o em-bragues de direccin.

Sistemas Hidrulicos7.9 VALVULA REDUCTORA DE PRESION O MODULADORAControla la presin cuando hay que reducirla para fines de control de presin, como en servo transmisiones en donde el orden de enganche de los embragues es determinado por la presin que se aplica.

Sistemas HidrulicosEsta vlvula se encuentra colocada a travs del flujo. Normalmente se abre y cierra slo lo suficiente para mantener una presin correcta.La vlvula tiene un resorte y es mantenido abierta por la fuerza de este resorte.

Sistemas Hidrulicos7.10VALVULA DIFERENCIAL DE PRESIONSirve para restar una cantidad dada de presin utilizando un resorte para compensar la diferencia.El ajuste del resorte depende de los requerimientos del sistema.

Sistemas Hidrulicos8 POSIBLES CAUSAS DE PROBLEMAS EN LAS VALVULAS HIDRAULICAS

8.1VLVULA DE DIRECCION O DE CARRETEPROBLEMA: Mal funcionamiento de la hoja topadora o cucharn

Posibles CausasCorreccinFugas entre carrete y cuer-Reemplace los componentes de po de la vlvula.daados.Sellos desgastados. Reemplace.

Sistemas HidrulicosPROBLEMA: Atascamiento en el cilindro interior de la vlvula.Posibles causasCorreccinMaterial extrao obstruyendoLavar.el carrete. Ensamble y ajuste incorrectoRefirirase a la seccindel cuerpo de la vlvula.de ajuste y torques.Montaje sobre una cara queReemplace.no es plana.

Sistemas Hidrulicos8.2VLVULA DE ALIVIO SIMPLEPROBLEMA: Presin baja.

Posibles causasCorreccinResorte desgastado o roto.Reemplace.Asiento muy desgastado.Reemplace o reconstruya.Material extrao obstruido Lavar o reconstruir.debajo de la vlvula.Lainas incorrectas.Ajustar

Sistemas HidrulicosPROBLEMA: Presin Alta.Posibles causasCorreccinVlvula atascada.Cuerpo de la vlvula ladeado.Lainas incorrectas.Ajustar.

Sistemas Hidrulicos8.3VALVULA DE ALIVIO OPERADA POR PILOTOPROBLEMA: Regulacin alta de presin.

Posibles causasCorreccinExcesivo nmero de Lainas.Remover y reajustar.Resorte incorrecto en la vl-Reemplace.vula pilotoExcesivo flujo de la bomba.Coincida la vlvula con la bomba.

Sistemas HidrulicosPROBLEMA: Regulacin baja de presinPosibles causasCorreccinInsuficiente nmero de Lainas.Agregue y reajuste.Material extrao obstruido deba-jo del asiento de la vlvula piloto. Desmonte y lave.Fugas desde la cmara de so-Reemplace los anillos.brecarga. Asiento de la vlvula piloto Reemplace.desgastada. Resorte de la vlvula piloto. Corregir y reemsamblar.vencido. Vlvula de sobre carga mante- Desmonte y lave.nida abierta por obstruccin.

Sistemas HidrulicosPROBLEMA: Operacin Incorrecta.

Posibles causasCorreccinVlvulas de sobre carga pegada.Chequear si hay distorsin en el dimetro interior.Chequear si hay material extrao en el aceite.Vlvulas piloto desgastado.Reemplace.

Sistemas Hidrulicos8.4VLVULA COMPENSADORA

PROBLEMA: Mal funcionamiento de la hoja topadora o cucharn.Posibles causasCorreccinVlvula obstruida en posicin Lavar o reemplazarabierta.

Sistemas HidrulicosPROBLEMA: La hoja no levanta.

Posibles causasCorreccinVlvula obstruida en posicin Lavar o reemplazar.abierta.

Sistemas Hidrulicos8.5VLVULA CONTROL DE FLUJO

PROBLEMA: No limita el flujo.

Posibles causasCorreccin- Vlvula amarrada en el cuerpo.Lavar o reemplazar el resorte incorrecto.

Sistemas HidrulicosPROBLEMA: Flujo demasiado bajo.

Posibles causasCorreccinResorte de la vlvula roto o Reemplace el resorte.desgastado. Vlvula atrapada parcialmente Lavar reemplazar.cerrada.

Sistemas Hidrulicos8.6VLVULA DIVISORA DE FLUJO

PROBLEMA: Presin de aceite bajo cuando uno de los frenos se aplica, en cambio la presin es correcta cuando se aplica ambos frenos..Posibles causasCorreccinVlvula atascada en la posicin Lavar o reemplazarcentral.

Sistemas HidrulicosPROBLEMA: La presin de aceite a uno de los frenos es alta.Posibles causasCorreccinVlvula amarrada en uno deLavar o reemplazar.los extremos del cuerpo.

Sistemas HidrulicosPROBLEMA: La presin de los frenos es baja.

Posibles causasCorreccinAjuste bajo de la vlvula de Remover y reajustar.alivio principal.Ajuste bajo de la vlvula deReemplace el resorte oalivio de los frenos. reajustar.

Sistemas Hidrulicos8.7VLVULA DIFERENCIAL DE PRESION

PROBLEMA: El diferencial de presin es menor que la especificada.

Posibles causasCorreccinResorte roto o incorrecto.Reemplace el resorte. Fugas de aceite desde la cmara.Determine la causa de la fuga.

Sistemas HidrulicosPROBLEMA: El diferencial de presin es mayor que el especificado.

Posibles causasCorreccinResorte incorrecto.Reemplace con el correcto.Vlvula obstruida en posicinReemplace el componenteabierta. si est daado.

Sistemas Hidrulicos9.RECOMENDACIONES DE OPERACION Y MANTENIMIENTO1. Usar aceite de las especificaciones y cantidad recomendada.2. Calentar previamente el sistema hidrulico, antes de aplicarle carga.3. Verificar las posibles fugas de aceite por mangueras, cilindros, empaquetaduras, etc.4. Ajustar en posicin correcta de trabajo el cucharn y su indicador de ubicacin.5. Para mejorar el ciclo de trabajo limitar la altura de levantamiento del cucharn de acuerdo a las necesidades de trabajo.

Sistemas Hidrulicos6. Practicar el lavado del sistema hidrulico, de acuerdo a los mtodos recomendados.7. Informar de cualquier anormalidad en el funcionamiento del sistema hidrulico.8. Verificar peridicamente o cuando se requiera, la mxima presin del sistema usando instrumentos y personal especializado.9. Los implementos cuando no sean usados debern permanecer apoyados en el suelo, y si fuera necesario levantarlos, debern apoyarse en caballetes rgidos, la mquina bien estacionada y la palanca de la transmisin trabada.10. Si el aceite esta caliente, tenga cuidado al destapar el depsito pues se encuentra a presin.

Sistemas Hidrulicos11. Usar mangueras, terminales, etc., de resistencia garantizada por el fabricante.12. Siga las indicaciones de los Manuales de Mantenimientos de cada mquina. En ellos encontrar los perodos de servicio, de cambios, especificaciones de aceites, advertencias para la seguridad del personal y de operacin.13. Recuerde que el enemigo nmero uno del Sistema Hidrulico es la suciedad.

Sistemas Hidrulicos10. ANLISIS DEL SISTEMA HIDRULICOAl analizar el sistema hidrulico, recuerde que para obtener un funcionamiento ptimo es necesario tener el flujo y la presin de aceite correctos. El flujo de aceite depende de la entrega de la bomba, la cual es funcin de la velocidad del motor. La presin del aceite es una consecuencia de restriccin en el flujo del aceite.En todos los casos, se deben hacer primero inspecciones visuales. Procede luego a las pruebas operacionales. y despus a las pruebas con instrumentos.En estas pruebas se determinar lo siguiente:

Sistemas Hidrulicos1. Presin de abertura de las vlvulas de alivio: principal y del circuito de inclinacin. Una baja presin de alivio reduce las capacidades de levantamiento y excavacin de la mquina. Si las presiones de abertura son demasiado altas pueden reducir la duracin de las mangueras, bomba y de los otros componentes.2. Cantidad de desplazamiento en los circuitos de levantamiento e inclinacin. 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 vlvulas de control, debido a vlvulas de retencin o de compensacin mal asentadas y a holguras excesivas entre el carrete y la perforacin de la vlvula.

Sistemas Hidrulicos3. Tiempos de ciclo de los circuitos de levantamiento e inclinacin. Si los tiempos de ciclo de los circuitos son excesivos, ser seal de que hay filtraciones, desgaste en la bomba y reduccin en la velocidad de la bomba.

El anlisis de una falla ser ms fcil y la conclusin ms acertada si se recuerdan los fundamentos del sistema hidrulico.

Sistemas Hidrulicos10.1INSPECCION VISUALUna inspeccin 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 cucharn 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 sangra cuando est aflojando la tapa, permita que se descargue la presin del tanque antes de quitar la tapa de llenado.2. Quite los elementos filtrantes y compruebe que no haya material extrao. Un imn separar los materiales metlicos ferrosos de los materiales metlicos no ferrosos y los materiales de sellado no metlicos anillos de pistn, sellos de anillo O, etc.)

Sistemas HidrulicosInspeccione todos los conductos y conexiones en busca de daos o filtraciones.

10.2PRUEBAS OPERACIONALES

La prueba operacional del sistema ser til al ubicar posibles filtraciones internas, fallas en las vlvulas o en la bomba. La velocidad del funcionamiento de un cilindro puede utilizarse para comprobar la bomba y los cilindrosLevante, baje, incline hacia adelante y hacia atrs varias veces el cucharn.

Sistemas Hidrulicos1. Observe la extensin y retraccin de los cilindros en busca de movimientos errticos.2. Escuche si hace ruido la bomba.3. Escuche el funcionamiento de la vlvula de alivio. Las vlvulas de alivio no se deben abrir excepto cuando se trae o extiende plenamente un cilindro, cuando el cucharn est vaco.4. Observe el funcionamiento del ubicador del cucharn y del desenganche del levantamiento.

Pruebe e inspeccione el ajuste de cualquier lugar donde sea evidente o se sospeche un funcionamiento incorrecto.

Sistemas Hidrulicos 10.3 PRUEBAS CON INSTRUMENTOS

Estas pruebas se realizan utilizando equipo de prueba hidrulico de evaluacin cuyos resultados determinan el estado y condicin de los elementos del sistema hidrulico tales como bomba, vlvulas y cilindros.Es importante recalcar que esta prueba debe hacerse con personal especializado y capacitado para la correcta interpretacin de las lecturas aplicndolas para un diagnstico conecto del estado del sistema hidrulica.

Sistemas HidrulicosLAVADO DE SISTEMAS HIDRAULICOS CONTAMINADOSComo parte de cada trabajo de servicio hidrulico se debe remover todo el material extrao del sistema. Cualquier materia extraa que no se elimine ser 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 cmaras no accesibles. CIRCULAR: el aceite limpio mueve la suciedad y aceite sucio, hacia el depsito donde se puede vacanHay tres formas de limpiar el sistema hidrulico:

Sistemas HidrulicosNO LAVADO: Vaciar, instalar nuevo elemento de filtro, llenar con aceite limpio.LAVADO GENERAL: Mtodo 1 LAVADO GENERAL: Mtodo 2Se 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); adems ver que no haya prdidas o remocin de metal que pueda circular por el sistema.

Sistemas HidrulicosEl mtodo 1 se utiliza cuando las reparaciones se hacen antes de una falla completa o antes que las partculas de metal hayan circulado por el sistema, tambin cuando el dao de los componentes fue hecho por partcula.

El mtodo 2 se usa despus de cualquier falla de la bomba o los componentes cuando se hayan desprendido partculas metlicas grandes y hayan circulado por el sistema.

Metodo de Lavado 1

Metodo de Lavado 1

Metodo de Lavado 1

Metodo de Lavado 1

Metodo de Lavado 2

Metodo de Lavado 2

Metodo de Lavado 2

Metodo de Lavado 2

Metodo de Lavado 2

Metodo de Lavado 2