Hidraulica completa

Capacitacin FINSA Material del Estudiante

FUNDAMENTOS BSICOS DE LOS SISTEMAS HIDRULICOScurso H-01( hidrulica)

DEPARTAMENTO DE DESARROLLO PROFESIONAL FINNING SUDAMRICA


Generalidades del Curso Generalidades del CursoGeneralidadesLos objetivos de este mdulo son ensear los fundamentos de hidrulica bsica, identificar y describir la funcin de las vlvulas usadas en los sistemas hidrulicos Caterpillar y de las bombas de paletas, de engranajes y de pistones, desarmar y armar los componentes hidrulicos, identificar y describir la funcin de los smbolos hidrulicos ISO, trazar el flujo de aceite y describir la operacin de los diferentes sistemas hidrulicos.

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ContenidoUNIDAD 1Leccin 1: Seguridad

UNIDAD 2Leccin 1: Principios de hidrulica

UNIDAD 3Leccin 1: Mangueras y depsitos de fluidos Leccin 2: Fluidos hidrulicos y acondicionadores de fluidos Leccin 3: Bombas y motores hidrulicos Leccin 4: Vlvulas de control de presin Leccin 5: Vlvulas de control de direccin Leccin 6: Vlvulas de control de flujo Leccin 7: Cilindros

UNIDAD 4Leccin 1: Sistema hidrulico del implemento de operacin piloto

GLOSARIOGlosario Abreviaturas

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Objetivos ObjetivosAl terminar el curso, el estudiante podr: 1. Explicar y demostrar los principios fundamentales de hidrulica bsica (Fuerza = Presin x rea). 2. Explicar y demostrar los efectos de un flujo a travs de un orificio. 3. Explicar la operacin de la bomba de engranajes, la bomba de paletas y la bomba de pistones. 4. Desarmar, identificar y armar los componentes de la bomba de engranajes, de la bomba de paletas y de la bomba de pistones. 5. Identificar los componentes y explicar la operacin de las vlvulas de alivio simple, de alivio de operacin piloto, de control de flujo, reductora de presin, diferencial de presin, de retencin, de compensacin, de secuencia y la vlvula de control direccional. 6. Identificar los componentes y explicar la operacin de los cilindros de accin simple y de accin doble. 7. Identificar y explicar los smbolos hidrulicos ISO. 8. Trazar el flujo de aceite usando los smbolos hidrulicos ISO. 9. Trazar el flujo de aceite y explicar la operacin del sistema hidrulico del implemento de operacin piloto. El contenido de este mdulo se debe considerar como informacin general de los sistemas hidrulicos bsicos usados en todas las mquinas Caterpillar.

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UNIDAD 1 Seguridad 1: Seguridad y Unidad de Capacitacin en Sistemas HidrulicosIntroduccinExisten reglas que definen los procedimientos correctos de seguridad que deben tenerse en cuenta en el rea de trabajo. Los procedimientos de seguridad deben practicarse hasta que se conviertan en hbitos. Los smbolos grficos de potencia de fluidos se usan en este curso para explicar conexiones y componentes. Estos smbolos son el lenguaje grfico de los sistemas hidrulicos usados en todo el mundo y facilitan la comunicacin relacionada con estos sistemas.

ObjetivosAl terminar esta unidad, el estudiante podr: 1. Definir los procedimientos de seguridad en el trabajo diario 2. Entender los smbolos grficos de potencia de fluidos.

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Leccin 1: Seguridad Leccin 1: Seguridad y Unidad de Capacitacin en Sistemas HidrulicosIntroduccinLa seguridad es uno de los aspectos ms importantes que una persona debe aprender, existen reglas que determinan las prcticas aceptables de seguridad. El instructor har un repaso de las prcticas apropiadas de seguridad. El uso de los smbolos grficos de potencia de fluidos permite una comunicacin rpida, con expresiones muy cortas, para describir la construccin de un sistema hidrulico. Los estudiantes deben familiarizarse con estos smbolos para entender y poder leer los diagramas en los cursos siguientes.

ObjetivosAl terminar esta leccin, el estudiante podr: 1. Definir las prcticas de seguridad que se deben seguir en el rea de trabajo 2. Entender los smbolos grficos de potencia de fluidos

Procedimientos bsicos de seguridadEs importante seguir los procedimientos bsicos de seguridad cuando se encuentre en rea de trabajo. Practique los siguientes procedimientos hasta que se conviertan en hbitos. En cualquier rea de trabajo usted debe: 1. Mantener siempre limpia el rea de trabajo 2. Mantener libre de alimentos y bebidas el rea de trabajo 3. Manejar con precaucin los componentes y las conexiones elctricos 4. Usar SIEMPRE una fuente elctrica a tierra de especificacin apropiada 5. Vestir apropiadamente. NO USAR ropa suelta o de tamao inadecuado. NO USAR joyas

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Capacitacin FINSA Material del EstudianteEs importante, al trabajar con sistemas hidrulicos, tambin tener en cuenta los siguientes procedimientos de seguridad. Se debe: 1. Usar SIEMPRE gafas de seguridad. 2. Secar SIEMPRE sus manos completamente. 3. Mantener las partes del cuerpo y los objetos sueltos lejos del rea de operacin de los cilindros. 4. NO limpiar las mangueras o las piezas plsticas con detergentes que contengan disolventes qumicos.

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UNIDAD 2 Principios de Hidrulica Unidad 2: Principios de HidrulicaIntroduccinLos sistemas hidrulicos son indispensables en la operacin del equipo pesado. Los principios de hidrulica bsica se aplican en el diseo de los sistemas hidrulicos de los implementos, sistemas de direccin, sistemas de frenos y sistemas del tren de fuerza. Se deben conocer los principios de hidrulica bsica antes de estudiar los sistemas hidrulicos de la mquina.

ObjetivosAl terminar esta unidad, el estudiante podr: 1. Entender y demostrar los principios de hidrulica bsica.

Leccin 1: Principios de Hidrulica Leccin 1: Principios de HidrulicaIntroduccinTodos sabemos que los principios de hidrulica bsica se pueden demostrar al ejercer presin controlada a un lquido para realizar un trabajo. Existen leyes que definen el comportamiento de los lquidos en condiciones de variacin de flujo y aumento o disminucin de presin. El estudiante debe tener la capacidad de describir y entender estas leyes, si desea tener xito como tcnico de equipo pesado.

ObjetivosAl terminar esta leccin, el estudiante podr: 1. Explicar por qu se usa un lquido en los sistemas hidrulicos. 2. Definir la Ley de Pascal aplicada a los principios de hidrulica. 3. Describir las caractersticas de un flujo de aceite que pasa a travs de un orificio. 4. Demostrar y entender los principios de hidrulica bsica.

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Uso de lquidos en los sistemas hidrulicosSe usan lquidos en los sistemas hidrulicos porque tienen, entre otras, las siguientes ventajas: 1. Los lquidos toman la forma del recipiente que los contiene. 2. Los lquidos son prcticamente incompresibles. 3. Los lquidos ejercen igual presin en todas las direcciones.

Fig. 2.1.1 Recipientes para lquidos

Los lquidos toman la forma del recipiente que los contieneLos lquidos toman la forma de cualquier recipiente que los contiene. Los lquidos tambin fluyen en cualquier direccin al pasar a travs de tuberas y mangueras de cualquier forma y tamao.

Fig. 2.1.2 Lquido bajo presin

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Los lquidos son prcticamente incompresiblesUn lquido es prcticamente incompresible. Cuando una sustancia se comprime, ocupa menos espacio. Un lquido ocupa el mismo espacio o volumen, aun si se aplica presin. El espacio o el volumen ocupado por una sustancia se llama desplazamiento.

Fig. 2.1.3 Un gas puede comprimirse

Un gas puede comprimirseCuando un gas se comprime ocupa menos espacio y su desplazamiento es menor. El espacio que deja el gas al comprimirse puede ser ocupado por otro objeto. Un lquido se ajusta mejor en un sistema hidrulico, puesto que todo el tiempo ocupa el mismo volumen o tiene el mismo desplazamiento.

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Sistema hidrulico en funcionamiento De acuerdo con la Ley de Pascal, la presin ejercida en un lquido, contenido en un recipiente cerrado, se transmite ntegramente en todas las direcciones y acta con igual fuerza en todas las reas. Por tanto, en un sistema cerrado de aceite hidrulico, una fuerza aplicada en cualquier punto transmite igual presin en todas las direcciones a travs del sistema. En el ejemplo de la figura 2.1.4, una fuerza de 226,8 kg (500 lb) que acta sobre un pistn de 5,1 cm (2 pulgadas) de radio crea, en un lquido contenido en un recipiente cerrado, una presin aproximada de 275,6 kPa (40 lb/pulg2). Las mismas 275,6 kPa (40 lb/pulg2), el actuar sobre un pistn de 7,62 cm (3pulgadas) de radio, soportan un peso de 512,6 kg (1.130 libras).

Una frmula simple permite calcular la fuerza, la presin o el rea, si se conocen dos de estas tres variables. Es necesario entender estos tres trminos para asimilar los fundamentos de hidrulica. Una fuerza es la accin de ejercer presin sobre un cuerpo. La fuerza se expresa generalmente en kilogramos (kg) o libras (lb). La fuerza es igual a la presin por el rea (F = P x A). La presin es la fuerza de un fluido por unidad de rea y se expresa generalmente en unidades de kilopascal es (kPa) o libras por pulgada cuadrada (lb/pulg2). El rea es una medida de superficie. El rea se expresa en unidades de metros cuadrados o pulgadas cuadradas. Algunas veces el rea se refiere al rea efectiva. El rea efectiva es la superficie total usada para crear una fuerza en una direccin deseada. El rea de un crculo se obtiene con la frmula: rea = Pi (3,14) por radio al cuadrado Si el radio del crculo es de 2 pulgadas, figura 2.1.4, A = Pi x r2 A = 3,14 x (2" x 2") A = 12,5 pulg2 Conociendo el rea, es posible determinar qu presin se necesitar en el sistema para levantar un peso dado. La presin es la fuerza por unidad de rea y se expresa en unidades de kilopascales (kPa) o libras por pulgada cuadrada (lb/pulg2). Si una fuerza de 500 libras acta sobre un rea de 12,5 pulg2, se produce una presin de 40 lb/pulg2. La presin se obtiene con la frmula: Presin = Fuerza, dividida por unidad de rea

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Capacitacin FINSA Material del EstudianteP = 500 lb/12,5 pulg2 P = 40 lb/pulg2 Si aplicamos la frmula para el cilindro ms grande (figura 2.1.4) encontramos: Presin x rea = Fuerza 40 x (3x3) x 3,14 = Fuerza 40 x 28,26 = 1.130 lb.

Ventaja mecnicaLa figura 2.1.6 muestra de qu manera un lquido en un sistema hidrulico proporciona una ventaja mecnica. Como todos los cilindros estn conectados, todas las reas deben llenarse antes de presurizar el sistema. Use la frmula hidrulica y calcule el valor de los elementos que estn con signo de interrogacin. Los cilindros se numeran de izquierda a derecha. Para calcular la presin del sistema, debemos usar los dos valores conocidos del segundo cilindro de la izquierda. Se usa la frmula presin igual a fuerza dividida por rea.

Conocida la presin del sistema, podemos calcular la fuerza de la carga de los cilindros uno y tres y el rea del pistn del cilindro cuatro. Calcule las cargas de los cilindros uno y tres, usando la frmula fuerza igual a presin por rea (Fuerza = Presin x rea). Calcule el rea del pistn del cilindro cuatro, usando la frmula rea igual a fuerza dividida por presin (rea = Fuerza/Presin).

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EFECTO DEL ORIFICIOCuando hablamos en trminos hidrulicos, es comn usar los trminos "presin de la bomba". Sin embargo, en la prctica, la bomba no produce presin. La bomba produce flujo. Cuando se restringe el flujo, se produce la presin. En las figuras 2.1.7 y 2.1.8, el flujo de la bomba a travs de la tubera es de 1 gal EE.UU./min. En la figura 2.1.7, no hay restriccin de flujo a travs de la tubera; por tanto, la presin es cero en ambos manmetros.

Un orificio restringe el flujoUn orificio restringe el flujo de la bomba. Cuando un aceite fluye a travs de un orificio, se produce presin corriente arriba del orificio. En la figura 2.1.8 hay un orificio en la tubera entre los dos manmetros. El manmetro corriente arriba del orificio indica que se necesita una presin de 207 kPa (30 lb/pulg2), para enviar un flujo de 1 gal EE.UU./min a travs del orificio. No hay restriccin de flujo despus del orificio. El manmetro ubicado corriente abajo del orificio indica presin de cero.

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Bloqueo del flujo de aceite al tanqueCuando se tapa un extremo de la tubera, se bloquea el flujo de aceite al tanque. La bomba regulable contina suministrando flujo de 1 gal EE.UU./min y llena la tubera. Una vez llena la tubera, la resistencia a cualquier flujo adicional que entre a la tubera produce una presin. Esta presin se comporta de acuerdo con la Ley de Pascal, definida como la presin ejercida en un lquido que est en un recipiente cerrado se transmite ntegramente en todas las direcciones y acta con igual fuerza en todas las reas. La presin ser la misma en los dos manmetros. La presin contina aumentando hasta que el flujo de la bomba se desve desde la tubera a otro circuito o al tanque. Esto se hace, generalmente, con una vlvula de alivio para proteger el sistema hidrulico. Si el flujo total de la bomba contina entrando a la tubera, la presin seguira aumentando hasta el punto de causar la explosin del circuito.

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Restriccin del flujo en un circuito en serieHay dos tipos bsicos de circuitos: en serie y en paralelo. En la figura 2.1.10, se requiere una presin de 620 kPa (90 lb/pulg2) para enviar un flujo de 1 gal EE.UU./min a travs de los circuitos. Los orificios o las vlvulas de alivio ubicados en serie en un circuito hidrulico ofrecen una resistencia similar a las resistencias en serie de un circuito elctrico, en las que el aceite debe fluir a travs de cada resistencia. La resistencia total es igual a la suma de cada resistencia individual.

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Restriccin de flujo en un circuito en paraleloEn un sistema con circuitos en paralelo, el flujo de aceite de la bomba de aceite sigue el paso de menor resistencia. En la figura 2.1.11, la bomba suministra aceite a los tres circuitos montados en paralelo. El circuito nmero tres tiene la menor prioridad y el circuito nmero uno la mayor prioridad. Cuando el flujo de aceite de la bomba llena el conducto ubicado a la izquierda de las tres vlvulas, la presin de aceite de la bomba alcanza 207 kPa (30 lb/pulg2). La presin de aceite de la bomba abre la vlvula al circuito uno y el aceite fluye en el circuito. Una vez lleno el circuito uno, la presin de aceite de la bomba comienza a aumentar. La presin de aceite de la bomba alcanza 414 kPa (60 lb/pulg2) y abre la vlvula del circuito dos. La presin de aceite de la bomba no puede continuar aumentando sino hasta cuando el circuito dos est lleno. Para abrir la vlvula del circuito tres, la presin de aceite de la bomba debe exceder los 620 kPa (90 lb/pulg2). Para limitar la presin mxima del sistema, debe haber una vlvula de alivio del sistema en uno de los circuitos o en la bomba.

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UNIDAD 3 Componentes de los Sistemas Hidrulicos Unidad 3: Componentes de los Sistemas HidrulicosIntroduccinLos equipos mviles de construccin se disean usando diferentes componentes hidrulicos (tanques, tuberas, fluidos, acondicionadores, bombas y motores, vlvulas y cilindros). Los mismos componentes usados en diferentes partes de un circuito pueden realizar funciones diversas. Aunque estos componentes pueden parecer iguales, generalmente tienen diferentes nombres. La capacidad de identificar los componentes y describir su funcin y operacin le permitir al tcnico de servicio convertir circuitos complejos en circuitos simples que pueden entenderse con facilidad. Los cdigos de colores de aceite usados en esta unidad son: Verde Aceite del tanque o a conectado al tanque. Azul Aceite bloqueado Rojo Aceite de presin alta o de la bomba Rojo y bandas blancas Aceite de presin alta pero de menor presin que el rojo. Naranja Aceite de presin piloto

ObjetivosAl terminar esta unidad, el estudiante podr: 1. Describir el uso de los principios de hidrulica bsica en la operacin de los componentes de un sistema hidrulico. 2. Describir la funcin de los tanques, fluidos, acondicionadores, bombas y motores, vlvulas y cilindros hidrulicos. 3. Identificar los diferentes tipos de tanques, bombas y motores, fluidos, acondicionadores, vlvulas y cilindros hidrulicos. 4. Identificar los smbolos ISO del tanque, los acumuladores, la bomba o el motor, vlvulas y cilindros hidrulicos. 5. Describir cmo se construyen las mangueras para obtener diferentes clasificaciones de presin.

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Leccin 1: Mangueras y Depsitos de Fluidos Leccin 1: Mangueras y Depsitos de FluidosIntroduccinEn el diseo de mquinas y equipos para construccin son de gran importancia el tipo, el tamao y la ubicacin del tanque de aceite hidrulico. Una vez que la mquina o el equipo est en operacin, el tanque hidrulico no es ms que un lugar de almacenamiento del aceite hidrulico, un dispositivo para enfriar el aceite y un separador para quitar el aire del aceite. En esta unidad se vern algunas de las principales caractersticas del tanque hidrulico.

ObjetivosAl terminar esta leccin, el estudiante podr: 1. Identificar los componentes principales del tanque hidrulico y describir su funcin. 2. Describir las caractersticas de los tanques hidrulicos presurizados y no presurizados. 3. Describir el uso de los acumuladores en los sistemas hidrulicos. 4. Describir cmo se construyen las mangueras para obtener diferentes clasificaciones de presin.

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Tanque hidrulicoLa principal funcin del tanque hidrulico es almacenar aceite. El tanque tambin debe eliminar calor y aire al aceite. Los tanques deben tener resistencia y capacidad adecuadas, y no dejar entrar la suciedad externa. Los tanques hidrulicos generalmente son hermticos. La figura 3.1.1 muestra los siguientes componentes del tanque hidrulico:

Tapa de llenado- Mantiene los contaminantes fuera de la abertura que se usa para llenar y aadir aceite al tanque y sella los tanques presurizados.

Mirilla- Permite revisar el nivel de aceite del tanque hidrulico. El nivel de aceite debe revisarse cuando el aceite est fro. Si el aceite est en un nivel a mitad de la mirilla, indica que el nivel es correcto.

Tuberas de suministro y de retorno- La tubera de suministro hace que el aceite fluya del tanque al sistema. La tubera de retorno hace que el aceite fluya del sistema al tanque.

Drenaje- Ubicado en el punto ms bajo del tanque, el drenaje permite sacar el aceite en la operacin de cambio de aceite. El drenaje tambin permite retirar del aceite contaminantes como el agua y los sedimentos.

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Tanque presurizadoLos dos tipos principales de tanques hidrulicos son: tanque presurizado y tanque no presurizado. El tanque presurizado est completamente sellado. La presin atmosfrica no afecta la presin del tanque. Sin embargo, a medida que el aceite fluye por el sistema, absorbe calor y se expande. La expansin del aceite comprime el aire del tanque. El aire comprimido obliga que el aceite fluya del tanque al sistema. La vlvula de alivio de vaco tiene dos propsitos: evitar el vaco y limitar la presin mxima del tanque. La vlvula de alivio de vaco evita que se forme vaco en el tanque al abrirse y hace que entre aire al tanque cuando la presin del tanque cae a 3,45 kPa (0,5 lb/pulg2). Cuando la presin del tanque alcanza el ajuste de presin de la vlvula de alivio de vaco, la vlvula se abre y descarga el aire atrapado a la atmsfera. La vlvula de alivio de vaco puede ajustarse a presiones de entre 70 kPa (10 lb/pulg2) y 207 kPa (30 lb/pulg2). Otros componentes del tanque hidrulico son:

Rejilla de llenado - Evita que entren contaminantes grandes al tanque cuando se quita latapa de llenado.

Tubo de llenado - Permite llenar el tanque al nivel correcto y evita el llenado en exceso. Deflectores - Evitan que el aceite de retorno fluya directamente a la salida del tanque, y dantiempo para que las burbujas en el aceite de retorno lleguen a la superficie. Tambin evitan que el aceite salpique, lo que reduce la formacin de espuma en el aceite. Drenaje ecolgico - Se usa para evitar derrames accidentales de aceite cuando se retiran agua y sedimento del tanque. Rejilla de retorno - Evita que entren partculas grandes al tanque, aunque no realiza un filtrado fino.

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Tanque no presurizadoEl tanque no presurizado tiene un respiradero que lo diferencia del tanque presurizado. El respiradero hace que el aire entre y salga libremente. La presin atmosfrica que acta en la superficie del aceite obliga al aceite a fluir del tanque al sistema. El respiradero tiene una rejilla que impide que la suciedad entre al tanque.

Smbolos ISO del tanque hidrulicoLa figura 3.1.4 indica la representacin de los smbolos ISO del tanque hidrulico presurizado y no presurizado. El smbolo ISO del tanque hidrulico no presurizado es simplemente una caja o rectngulo abierto en la parte superior. El smbolo ISO del tanque presurizado se representa como una caja o rectngulo completamente cerrado. A los smbolos de los tanques hidrulicos se aaden los esquemas de la tubera hidrulica para una mejor representacin de los smbolos.

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AcumuladorEl acumulador de carga de gas es el tipo ms comnmente usado en los sistemas hidrulicos del implemento del equipo mvil. Hay dos tipos de acumuladores de carga de gas (figura 3.1.5): el acumulador de cmara de aceite (mostrado a la izquierda de la figura) y el acumulador de pistn (mostrado a la derecha de la figura). Ambos acumuladores separan el gas del aceite para mantener el contenido de gas. El sello del pistn y el material de la cmara de aceite mantienen separados el gas y el aceite. Cuando la presin del aceite es mayor que la del gas, el volumen de gas ser ms pequeo, la cual permite que vaya ms aceite al acumulador. El volumen de gas contina disminuyendo hasta que el gas se comprime hasta el punto en que la presin del aceite y del gas es igual. Cuando la presin del gas es mayor que la presin del aceite, el volumen de gas se expandir, empujando el aceite fuera del acumulador al sistema hidrulico, hasta que nuevamente se igualan la presin del aceite y del gas. Los acumuladores de cmara de aceite usados en el equipo mvil varan en tamao, desde 0,5 L (0,13 galones) hasta 57 L (15 galones). Los acumuladores de pistn usados en el equipo mvil varan en tamao, desde 1,06 L (0,25 galones) hasta 43 L (11 galones).

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Usos de los acumuladoresLa capacidad combinada de mantener una presin y un volumen de aceite permite que los acumuladores se usen en los sistemas hidrulicos. Algunos de sus usos incluyen: 1. Permitir el uso de bombas ms pequeas - El almacenamiento de un volumen de aceite a una presin especfica compensa el aceite requerido por el sistema piloto o de direccin cuando la demanda excede el flujo de la bomba. 2. Proporcionar frenado y direccin de emergencia. - El volumen de aceite a una presin especfica puede dar la suficiente entrada de presin al sistema de frenos o de direccin para controlar la mquina por un corto tiempo, en caso de que la bomba o el motor fallen. 3. Mantener la presin constante - La capacidad del gas de expandirse y contraerse para cambiar el volumen con cambios mnimos de presin se usa en los sistemas piloto para mantener los controles firmes aun con variaciones en el suministro del sistema. 4. Absorber las cargas de choque - Los acumuladores se usan en equipo mvil para mejorar el desplazamiento. Esto se realiza cuando el acumulador absorbe la actividad del aceite en el sistema en terreno irregular que, de otro modo, crearan crestas de presin y saltos de la mquina. Ejemplos de este uso se presentan en los sistemas de enganche amortiguado de la tralla y en los sistemas de control de desplazamiento del cargador de ruedas.

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Fallas del acumuladorLa mayora de las fallas de los acumuladores se debe a una de las siguientes razones: 1. Instalacin incorrecta - Un tamao o diseo incorrecto del acumulador instalado. 2. Sobrecarga o baja carga - La precarga debe ser de al menos 20% o mayor que la presin de operacin mxima del sistema hidrulico. 3. Falla del sello del pistn - Un cilindro demasiado liso o demasiado spero causar una falla prematura al sello del pistn. La contaminacin puede tambin causar pegado del sello del pistn y rayado de la pared del cilindro. 4. Falla de la vlvula de carga - El gas escapar del acumulador y har que 100% del llenado del acumulador sea de aceite. 5. Fatiga/agrietamiento del material - Temperaturas menores del lmite de diseo, normalmente -20F a -40F, harn que la cmara de aceite o el sello se vuelva quebradizo y se agriete. Precarga de gas menor que 20% de la presin de operacin mxima del sistema causar fallas por fatiga debido a doblamiento excesivo de la cmara (vea la figura 3.1.7).

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Mangueras hidrulicasLas mangueras hidrulicas se fabrican de varias capas de material. Las diversas capas mostradas en la figura 3.1.8 son: 1. Tubo interior de polmero--Sella el aceite y no permite que escape. 2. Capa de refuerzo -Puede ser de fibra para presin baja o de alambre para presin alta, lo que soporta el tubo interior. Pueden usarse de una a seis capas. 3. Capa de friccin de polmero - Separa las capas de refuerzo para evitar la friccin entre ellas y por tanto el desgaste. 4. Capa externa - Protege la manguera del desgaste y de otros componentes.

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Clasificaciones de presin de las manguerasEn el equipo mvil se usa una variedad de mangueras para presiones baja, mediana y alta, dependiendo de los requerimientos del sistema. Las diferentes mangueras mostradas en la figura 3.1.9 son: 1. XT-3 (Cuatro espirales) - Presin alta: 17.500 - 28.000 kPa (2.500 - 4.000 lb/pulg2) 2. XT-5 (De cuatro a seis espirales) - Presin alta: 41.400 kPa (6.000 lb/pulg2) 3. XT-6 (Seis espirales) - Presin alta: 41.400 kPa (6.000 lb/pulg2) 4. 716 (Una trenza de alambre) - Presin mediana/baja: 4.300 19.000 kPa (625 - 2.750 lb/pulg2) 5. 844 (De succin hidrulica) - Presin baja: 690 - 2.070 kPa (100 - 300 lb/pulg2) 6. 556 (Tela y una trenza de alambre) - Presin mediana/baja: 1.725 - 10.350 kPa (500 - 3.000 lb/pulg2) 7. 1130 (Motor/freno de aire) - Presin mediana/baja: 1.725 - 10.350 kPa (1.250 - 3.000 lb/pulg2) 8. 1028 (Termoplstica) - Presin mediana: 8.620 - 20.7000 kPa (2.250 - 5.000 lb/pulg2) 9. 294 (Dos trenzas de alambre) - Presin mediana/alta: 15.500 - 34.500 kPa (2.250 - 5.000 lb/pulg2) Mientras menor sea el dimetro de la manguera, mayor ser la clasificacin de presin dentro de ese tipo de manguera. La gama de dimetro interno de las mangueras hidrulicas es de 0,188 pulgadas (3/16 de pulgada) a 2,000 pulgadas (2 pulgadas).

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Tipos de acoplamientos de manguerasLos acoplamientos de mangueras se usan en ambos extremos de la longitud de la manguera con el fin de conectar la manguera a los componentes del sistema hidrulico. Se usan tres mtodos para unir los acoplamientos a los extremos de la manguera. Estos tres mtodos, mostrados en la figura 3.1.10, son: 1. Rebordeado (arriba) - Permanente, no reutilizable, con bajo riesgo de falla, que trabaja bien en todas las aplicaciones de presin. 2. De tornillo (derecha abajo) - Reutilizable, puede instalarse en las mangueras en campo usando herramientas manuales, til en aplicaciones de presiones mediana y baja. 3. De collar - Reutilizable, diseado para aplicaciones de manguera de presin alta, debe armarse y desarmarse usando una prensa de manguera. El extremo del acoplamiento de la manguera que no est directamente unido a la manguera unir otro componente del sistema hidrulico. Se usan dos tipos generales de extremos de acoplamientos: conector de brida y conector roscado. Hay dos espesores para los extremos del conector de brida para algunas mangueras de tamao especfico, determinado por la presin del sistema. Hay varios extremos de conectores roscados, determinados por las conexiones a las cuales estn conectados. Los conectores roscados se restringen generalmente a mangueras de 1,25 pulgadas de dimetro o ms pequeas.

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Leccin 2: Fluidos Hidrulicos y Acondicionadores de Fluidos Leccin 2: Fluidos Hidrulicos y Acondicionadores de FluidosIntroduccinLa vida til del sistema hidrulico depende en gran medida de la seleccin y del cuidado que se tengan con los fluidos hidrulicos. Al igual que con los componentes metlicos de un sistema hidrulico, el fluido hidrulico debe seleccionarse con base en sus caractersticas y propiedades para cumplir con la funcin para la cual fue diseado. Los filtros y los enfriadores se usan en sistemas hidrulicos para mantener el fluido limpio y lo suficientemente fro para evitar daos del sistema.

ObjetivosAl terminar esta leccin, el estudiante podr: 1. Describir las funciones de los sistemas hidrulicos. 2. Medir la viscosidad de los fluidos. 3. Definir el ndice de viscosidad. 4. Nombrar los tipos de fluidos hidrulicos resistentes al fuego. 5. Diferenciar los tres tipos de filtros hidrulicos. 6. Describir la razn del uso de los enfriadores de aceite en los sistemas hidrulicos.

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Funciones de los fluidos hidrulicos.Los fluidos prcticamente son incompresibles. Por tanto, en un sistema hidrulico los fluidos pueden transmitir potencia en forma instantnea. Por ejemplo, por cada 2.000 lb/pulg2 de presin, el aceite lubricante se comprime aproximadamente 1%, es decir, puede mantener su volumen constante cuando est bajo una presin alta. El aceite lubricante es la materia prima con que se produce la mayora de los aceites hidrulicos. Las principales funciones de los fluidos hidrulicos son: Transmitir potencia Lubricar Sellar Enfriar

Transmisin de potenciaPuesto que un fluido prcticamente es incompresible, un sistema hidrulico lleno de fluido puede producir potencia hidrulica instantnea de un rea a otra. Sin embargo, esto no significa que todos los fluidos hidrulicos sean iguales y transmitan potencia con la misma eficiencia. Para escoger el fluido hidrulico correcto, se deben tener en cuenta el tipo de aplicacin y las condiciones de operacin en las que funcionar el sistema hidrulico.

LubricacinLos fluidos hidrulicos deben lubricar las piezas en movimiento del sistema hidrulico. Los componentes que rotan o se deslizan deben poder trabajar sin entrar en contacto con otras superficies. El fluido hidrulico debe mantener una pelcula delgada entre las dos superficies para evitar el calor, la friccin y el desgaste.

Accin sellanteAlgunos componentes hidrulicos estn diseados para usar fluidos hidrulicos en lugar de sellos mecnicos entre los componentes. La propiedad del fluido de tener accin sellante depende de su viscosidad.

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Capacitacin FINSA Material del Estudiante EnfriamientoEl funcionamiento del sistema hidrulico produce calor a medida que se transfiere energa mecnica a energa hidrulica y viceversa. La transferencia de calor al sistema se realiza entre los componentes calientes y el fluido que circula a menor temperatura. El fluido a su vez transfiere el calor al tanque o a los enfriadores, diseados para mantener la temperatura del fluido dentro de lmites definidos. Otras propiedades que debe tener un fluido hidrulico son: evitar la oxidacin y la corrosin de las piezas metlicas; impedir la formacin de espuma y de oxidacin; mantener separado el aire, el agua y otros contaminantes; y mantener su estabilidad en una amplia gama de temperaturas.

ViscosidadLa viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido para fluir a una temperatura determinada. Un fluido que fluye fcilmente tiene viscosidad baja. Un fluido que no fluye fcilmente tiene una viscosidad alta. La viscosidad de un fluido depende de la temperatura. Cuando la temperatura aumenta, la viscosidad del fluido disminuye. Cuando la temperatura disminuye, la viscosidad del fluido aumenta. El aceite vegetal es un buen ejemplo para mostrar el efecto de la viscosidad con los cambios de temperatura. Cuando el aceite vegetal est fro, se espesa y tiende a solidificarse. Si calentamos el aceite vegetal, se vuelve muy delgado y tiende a fluir fcilmente.

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Viscosmetro SayboltEl equipo usado generalmente para medir la viscosidad de un fluido es el viscosmetro Saybolt (figura 3.2.2). El viscosmetro Saybolt debe su nombre a su inventor, George Saybolt. La unidad de medida del viscosmetro Saybolt es el Segundo Universal Saybolt (SUS). En el viscosmetro original, un recipiente de fluido se calienta hasta una temperatura especfica. Cuando se alcanza la temperatura, se abre un orificio y el fluido drena a un matraz de 60 ml. Un cronmetro mide el tiempo que tarda en llenarse el matraz. La viscosidad se lee como los segundos que el matraz tarda en llenarse, tomando como referencia la temperatura del lquido. Si un fluido calentado a 23,5 0C (75 0F) tarda 115 segundos en llenar el matraz, su viscosidad Saybolt es de 115 SUS a 23,5 0C (75 0F). Si el mismo fluido, calentado a 37,5 0C (100 0F) tarda 90 segundos en llenar el matraz, su viscosidad Saybolt es de 90 SUS a 37,5 0C (100 0F).

ndice de viscosidadEl ndice de Viscosidad (IV) de un fluido es la relacin del cambio de viscosidad con respecto al cambio de temperatura. Si la viscosidad del fluido cambia muy poco en una amplia gama de temperaturas, el fluido tiene un ndice de Viscosidad alto. Si a temperaturas bajas el fluido se vuelve muy espeso y a temperaturas altas se vuelve muy delgado, el fluido tiene un ndice de Viscosidad bajo. Los fluidos de la mayora de los sistemas hidrulicos deben tener un ndice de Viscosidad alto.

Aceite lubricanteTodos los aceites lubricantes se adelgazan cuando la temperatura aumenta, y se espesan cuando la temperatura disminuye. Si la viscosidad de un aceite lubricante es muy baja, habr un excesivo escape por las juntas y los sellos. Si la viscosidad del aceite lubricante es muy alta, el aceite tiende a pegarse y se necesitar mayor fuerza para bombearlo a travs del sistema. La viscosidad del aceite lubricante se expresa con un nmero SAE, definido por la Society of Automotive Engineers (SAE). Los nmeros SAE estn definidos como: 5W, 10W, 20W, 30W, 40W, etc. Mientras ms bajo sea el nmero SAE, mejor ser el flujo de aceite a bajas temperaturas. Entre ms alto sea el nmero SAE, mayor ser la viscosidad del aceite y mayor su eficiencia a altas temperaturas.

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Capacitacin FINSA Material del Estudiante Aceites sintticosLos aceites sintticos se producen por procesos qumicos en los que materiales de composicin especfica reaccionan para producir un compuesto con propiedades nicas y predecibles. El aceite sinttico se produce especficamente para cierto tipo de operaciones realizadas a temperaturas altas y bajas.

Fluidos resistentes al fuegoHay tres tipos bsicos de fluidos resistentes al fuego: mezclas de glicolagua, emulsiones de aceite-agua-aceite y fluidos sintticos. Los fluidos glicol-agua son una mezcla de 35% a 50% de agua (el agua inhibe el fuego), glicol (qumico sinttico o similar a algunos compuestos con propiedades anticongelantes) y espesantes del agua. Los aditivos se aaden para mejorar la lubricacin y evitar la oxidacin, la corrosin y la formacin de espuma. Los fluidos a base de glicol son ms pesados que el aceite y pueden causar cavitacin de la bomba a altas velocidades. Estos fluidos pueden reaccionar con algunos metales y material de los sellos, y no se pueden usar con algunas clases de pintura. Las emulsiones de agua-aceite son los fluidos resistentes al fuego ms econmicos. Al igual que en los fluidos a base de glicol, un porcentaje similar de agua (40%), se usa como inhibidor del fuego. Las emulsiones agua-aceite se usan en sistemas hidrulicos tpicos. Generalmente contienen aditivos para evitar la oxidacin y la formacin de espuma. Los fluidos sintticos se usan en ciertas condiciones para cumplir requerimientos especficos. Los fluidos sintticos resistentes al fuego son menos inflamables que los aceites lubricantes y mejor adaptados para resistir presiones y temperaturas altas. Algunas veces los fluidos resistentes al fuego reaccionan con el material de los sellos de poliuretano y, en estos casos, puede requerirse el uso de sellos especiales.

Vida til del aceite hidrulicoEl aceite hidrulico no se desgasta. El uso de filtros para quitar las partculas slidas y contaminantes qumicos prolongan la vida til del aceite. Sin embargo, eventualmente el aceite se contamina tanto que debe reemplazarse. En las mquinas de construccin, el aceite se debe cambiar a intervalos de tiempos regulares. Los contaminantes del aceite pueden usarse como indicadores de desgaste no comn y de posibles problemas del sistema. Uno de los programas Caterpillar que miden los contaminantes del aceite hidrulico y utilizan los resultados como fuente de informacin acerca del sistema es el Anlisis Programado de Aceite (SOS). NOTA: En este punto, realice las prcticas de taller 3.2.1

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Clasificaciones de los filtros para el control de contaminacinHay tres clasificaciones de diseos de filtros usados en los sistemas hidrulicos de los implementos en el equipo mvil. Estas clasificaciones son: 1. Filtro de cartucho (mostrado a la izquierda) - El elemento del filtro se ajusta en el tanque o recipiente, con la abertura del filtro sellado con una tapa. 2. Filtro de recipiente (mostrado en el centro) - El elemento del filtro se construye en su propio recipiente que luego se atornilla en una base de filtro permanente. El material del filtro usado en el filtro de recipiente puede ser idntico al material del filtro usado en el filtro de cartucho. 3. De rejilla (mostrado a la derecha) - Una malla metlica que se ajusta en un tanque o recipiente, similar al filtro de cartucho, pero con aberturas ms grandes para atrapar contaminantes de mayor tamao, antes de que ingresen al sistema.

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Funcin del filtroLos filtros limpian el aceite hidrulico y quita los contaminantes que pueden daar los componentes. A medida que el aceite pasa a travs del elemento del filtro, los contaminantes quedan atrapados. El aceite limpio contina a travs del sistema. Los fabricantes asignan una clasificacin, tamao de partculas retenidas en micrones y un valor beta a los elementos de filtro de acuerdo con su capacidad probada de atrapar partculas. Mientras ms pequea sea la clasificacin en micrones, ms pequeas sern las partculas atrapadas por el filtro. Mientras mayor sea el nmero beta de un tamao de micrones dado, mayor ser el tamao de las partculas atrapadas en el primer paso del aceite a travs del filtro. Estas clasificaciones beta se determinan usando cierto tipo de partculas en una prueba controlada. Algunos fabricantes no tienen en cuenta la utilidad de estas clasificaciones, gracias a que sus filtros funcionan con flujo controlado constante, sin crestas, y no dependen de la calidad ni de la vida til de los elementos.

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Derivacin del filtroLa mayora de los filtros de cartucho y de recipiente tienen vlvulas de derivacin del filtro para asegurar que nunca se bloquee el flujo del sistema. Las vlvulas de derivacin tambin protegen el filtro de roturas o de que colapsen. El bloqueo del aceite que puede llevar a la falla del filtro puede ser causado por lo siguiente: 1. Una acumulacin de contaminantes que tapona el filtro. 2. Aceite fro demasiado espeso para pasar a travs del filtro. Cuando la vlvula de derivacin se abre, el aceite sin filtrar circula a travs del sistema hidrulico. El aceite sin filtrar contiene contaminantes que pueden causar dao a los componentes del sistema hidrulico. Los filtros taponados deben reemplazarse para evitar la derivacin del aceite. La vlvula de derivacin del filtro, que se abre debido al aceite fro, normalmente se cierra cuando el aceite est a la temperatura de operacin. Esto nuevamente enva el aceite a travs del filtro, para quitar los contaminantes. Los filtros deben cambiarse segn lo recomendado por el fabricante de la mquina para evitar taponamiento y minimizar la derivacin de aceite, cuando el aceite est fro.

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Control de la temperatura del aceite hidrulicoA medida que los componentes hidrulicos trabajan, aumenta la temperatura del aceite. Algunos sistemas hidrulicos de presin baja pueden disipar el calor a travs de las camisas, cilindros, tanque y otras superficies de los componentes, para controlar la temperatura del aceite. La mayora de los sistemas hidrulicos de presin alta requieren un enfriador de aceite, adems de otros componentes, para controlar la temperatura del aceite. Se usan dos tipos de enfriadores hidrulicos en el equipo mvil. 1. Aire a aceite (mostrado a la izquierda), donde el aceite pasa a travs de tubos cubiertos con aletas. Un ventilador o la accin del movimiento de la mquina sopla aire a los tubos y las aletas, lo cual enfra el aceite. 2. Agua a aceite (mostrado a la derecha), donde el aceite pasa a travs de un agrupamiento de tubos, y enfran el aceite. La temperatura del aceite hidrulico debe mantenerse normalmente a un valor menor que 100 C (212 F) para evitar el dao de los componentes. El aceite a temperaturas mayores que 100 C (212 F) causar el deterioro de los sellos. El aceite tambin se volver muy delgado y permitir el contacto metal a metal entre las piezas en movimiento del sistema.

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PRCTICA DE TALLER 3.2.1: VISCOSIDAD Y TEMPERATURA DE LOS FLUIDOSNombre _________________________ Objetivos Medir la viscosidad y la temperatura de los fluidos seleccionados. Material necesario1. Agua del grifo (16 oz) 2. Dos recipientes vacos de 1/4 de galn de capacidad 3. Viscosmetro 4. Aceite hidrulico (16 oz) 5. Cronmetro

Procedimiento1. Tape con un dedo el orificio que se encuentra en la parte inferior del viscosmetro. 2. Llene completamente el viscosmetro con aceite hidrulico. 3. Tenga listo el cronmetro para medir el tiempo de drenaje del viscosmetro. 4. Ponga el viscosmetro lleno de aceite sobre un recipiente vaco. Inicie el cronmetro al mismo tiempo que quita el dedo del orificio de drenaje del viscosmetro. Detenga el cronmetro cuando el aceite deje de fluir. 5. Anote los segundos en la casilla correspondiente de la tabla. 6. Limpie el viscosmetro usando una toalla de papel. 7. Tape con un dedo el orificio que se encuentra en la parte inferior del viscosmetro. 8. Llene completamente el viscosmetro con agua. 9. Tenga listo el cronmetro para medir el tiempo de drenaje del viscosmetro. 10. Ponga el viscosmetro lleno de agua sobre un recipiente vaco. Inicie el cronmetro al mismo tiempo que quita el dedo del orificio de drenaje del viscosmetro. Detenga el cronmetro cuando el agua deje de fluir. 11. Escriba los segundos en la casilla correspondiente de la tabla. A. Compare los dos valores hallados. Explique.

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Leccin 3: Bombas y Motores Hidrulicos Leccin 3: Bombas y Motores HidrulicosIntroduccinLas bombas y los motores hidrulicos son similares en su diseo pero difieren en sus caractersticas de operacin. La mayor parte de esta leccin se centra en la nomenclatura y operacin de las bombas hidrulicas.

ObjetivosAl terminar esta leccin, el estudiante podr: 1. Describir las diferencias entre bombas regulables y no regulables. 2. Describir las diferencias entre bombas de caudal fijo y de caudal variable. 3. Describir la operacin de los diferentes tipos de bombas. 4. Describir las semejanzas y las diferencias entre los motores y las bombas hidrulicas. 5. Determinar la clasificacin de las bombas hidrulicas.

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Bomba hidrulicaLa bomba hidrulica convierte la energa mecnica en energa hidrulica. Es un dispositivo que toma energa de una fuente (por ejemplo, un motor, un motor elctrico, etc.) y la convierte a una forma de energa hidrulica. La bomba toma aceite de un depsito de almacenamiento (por ejemplo, un tanque) y lo enva como un flujo al sistema hidrulico. Todas las bombas producen flujo de aceite de igual forma. Se crea un vaco a la entrada de la bomba. La presin atmosfrica, ms alta, empuja el aceite a travs del conducto de entrada a las cmaras de entrada de la bomba. Los engranajes de la bomba llevan el aceite a la cmara de salida de la bomba. El volumen de la cmara disminuye a medida que se acerca a la salida. Esta reduccin del tamao de la cmara empuja el aceite a la salida. La bomba slo produce flujo (por ejemplo, galones por minuto, litros por minuto, centmetros cbicos por revolucin, etc.), que luego es usado por el sistema hidrulico. La bomba NO produce presin. La presin se produce por accin de la resistencia al flujo. La resistencia puede producirse a medida que el flujo pasa por las mangueras, orificios, conexiones, cilindros, motores o cualquier elemento del sistema que impida el paso libre del flujo al tanque. Hay dos tipos de bombas: regulables y no regulables.

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Motor hidrulicoEl motor hidrulico convierte la energa hidrulica en energa mecnica. El motor hidrulico usa el flujo de aceite enviado por la bomba y lo convierte en un movimiento rotatorio para impulsar otro dispositivo (por ejemplo, mandos finales, diferencial, transmisin, rueda, ventilador, otra bomba, etc.).

Bombas no regulablesLas bombas no regulables tienen mayor espacio libre entre las piezas fijas y en movimiento que el espacio libre existente en las bombas regulables. El mayor espacio libre permite el empuje de ms aceite entre las piezas a medida que la presin de salida (resistencia al flujo) aumenta. Las bombas no regulables son menos eficientes que las regulables, porque el flujo de salida de la bomba disminuye considerablemente a medida que aumenta la presin de salida. Las bombas no regulables generalmente son del tipo de rodete centrfugo o de hlice axial. Las bombas no regulables se usan en aplicaciones de presin baja, como bombas de agua para automviles o de carga para bombas de pistones de sistemas hidrulicos de presin alta.

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Bomba de rodete centrfugaLa bomba de rodete centrfuga consta de dos piezas bsicas: el rodete (2), montado en un eje de salida (4) y la caja (3). El rodete tiene en la parte posterior un disco slido con hojas curvadas (1) , moldeadas en el lado de la entrada. El aceite entra por el centro de la caja (5), cerca del eje de entrada, y fluye al rodete. Las hojas curvadas del rodete impulsan el aceite hacia afuera contra la caja. La caja est diseada de tal modo que dirige el aceite al orificio de salida.

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Bomba de hlice axialLa bomba tipo hlice axial tiene un diseo como el de un ventilador elctrico, montada en un tubo recto, y tiene una hlice de hojas abiertas. El aceite es impulsado hacia el tubo por la rotacin de las hojas en ngulo.

Bombas regulablesHay tres tipos bsicos de bombas regulables: de engranajes, de paletas y de pistones. Las bombas regulables tienen un espacio libre mucho ms pequeo entre los componentes que las bombas no regulables. Esto reduce las fugas y produce una mayor eficiencia cuando se usan en sistemas hidrulicos de presin alta. En una bomba regulable el flujo de salida prcticamente es el mismo por cada revolucin de la bomba. Las bombas regulables se clasifican de acuerdo con el control del flujo de salida y el diseo. La capacidad nominal de las bombas regulables se expresa de dos formas. Una forma es la presin de operacin mxima del sistema con la cual la bomba se disea (por ejemplo, 21.000 kPa o 3.000 lb/pulg2). La otra forma es la salida especfica suministrada, expresada bien sea en revoluciones o en la relacin entre la velocidad y la presin especfica. La capacidad nominal de las bombas se expresa sea en l/min-rpm-kPa o gal EE.UU./min-rpmlb/ pulg2(por ejemplo, 380 l/min-2.000 rpm-690 kPa o 100 gal EE.UU./min-2.000 rpm-100 lb/pulg2). Cuando la salida de la bomba se da en revoluciones, el flujo nominal puede calcularse fcilmente multiplicando el flujo por la velocidad en rpm (por ejemplo, 2.000 rpm) y dividiendo por una constante. Por ejemplo, calculemos el flujo de una bomba que gira a 2.000 rpm y tiene un flujo de 11,55 pulg3/rev o 190 cc/rev.

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Eficiencia volumtricaA medida que la presin aumenta, los espacios libres muy estrechos entre las piezas de la bomba regulable hacen que el flujo de salida no sea igual al de entrada. Parte del aceite se ve obligado a devolverse a travs de los espacios libres entre la cmara de presin alta y la cmara de presin baja. El flujo de salida resultante, comparado con el flujo de entrada, se llama eficiencia volumtrica (el flujo de entrada se define generalmente como flujo de salida a 100 lb/pulg2). La eficiencia volumtrica cambia con las variaciones de presin y siempre se debe especificar la presin dada. Cuando una bomba se clasifica como de 100 gal EE.UU./min-2.000 rpm-100 lb/pulg2 , que opera contra 1.000 lb/pulg2, el flujo de salida puede caer a 97 gal EE.UU./min. Esta bomba tendra una eficiencia volumtrica de 97% (97/100) a 1.000 lb/pulg2.

Eficiencia volumtrica a 1.000 lb/pulg2 = 0,97 97% de eficiencia volumtrica a 1.000 lb/pulg2. Cuando la presin aumenta a 2.000 lb/pulg2, el flujo de salida puede caer a 95 gal EE.UU./min. Entonces, la eficiencia volumtrica sera de 0,95 95% a 2.000 lb/pulg2. Cuando se calcula la eficiencia volumtrica, las rpm deben permanecer constantes.

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Caudal fijo frente a caudal variableEl flujo de salida de una bomba de caudal fijo cambia slo si se vara la velocidad de la rotacin de la bomba. Si la bomba gira ms rpidamente, aumenta el flujo; si gira ms lentamente, disminuye el flujo. La bomba de engranajes es ejemplo de una bomba de caudal fijo. Las bombas de paletas y de pistones pueden ser de caudal fijo o variable. El flujo de salida de una bomba de caudal variable puede aumentar o disminuir independientemente de la velocidad de rotacin. El flujo de salida de una bomba de caudal variable puede controlarse manual o automticamente, o por combinacin de ambas.

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Bomba de engranajesLa bomba de engranajes consta de un retenedor de sellos (1), sellos (2), protector de sellos (3), planchas de separacin (4), espaciadores (5), engranaje de mando (6), engranaje loco (7), caja (8), brida de montaje (9), sello de la brida (10) y planchas de compensacin de presin (11) de ambos lados de los engranajes. Los engranajes estn montados en la caja y en las bridas de montaje a los lados de los engranajes para sostener el eje de engranajes durante la rotacin. Las bombas de engranajes son bombas regulables. Suministran la misma cantidad de aceite por cada revolucin del eje de entrada. La salida de la bomba se controla cambiando la velocidad de rotacin. La mxima presin de operacin en las bombas de engranajes se limita a 4.000 lb/pulg2. Este lmite de presin se debe al desequilibrio hidrulico propio del diseo de la bomba de engranajes. El desequilibrio hidrulico produce una carga lateral en los ejes, que es compensada por los cojinetes y por los dientes de engranaje en contacto con la caja. La bomba de engranajes mantiene una eficiencia volumtrica mayor de 90% cuando se conserva la presin dentro de las gamas de presin de operacin especificadas.

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Flujo de la bomba de engranajesEl flujo de salida de la bomba de engranajes lo determinan la profundidad de los dientes y el ancho del engranaje. La mayora de los fabricantes de bombas de engranajes estandarizan una profundidad de diente y un perfil que depende de la distancia a la lnea central (1,6, 2,0, 2,5, 3,0, etc.) entre los ejes de engranajes. Con perfiles y profundidades de dientes estndar, las diferencias de flujo entre cada clasificacin de lnea central de la bomba las determina totalmente el ancho del diente. A medida que la bomba gira, el aceite es llevado entre los dientes de los engranajes y la caja del lado de entrada al lado de salida de la bomba. La direccin del giro del eje del engranaje de mando la determina la ubicacin de los orificios de entrada y de salida. La direccin del giro del engranaje de mando siempre ser la que lleve el aceite alrededor de la parte externa de los engranajes del orificio de entrada al de salida. Esto sucede tanto en los motores de engranajes como en las bombas de este tipo. En la mayora de las bombas de engranajes el dimetro del orificio de entrada es mayor que el de salida. En las bombas y en los motores bidireccionales el orificio de entrada y el de salida tienen el mismo dimetro.

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Fuerzas en la bomba de engranajesEn una bomba de engranajes el flujo de salida se produce al empujar el aceite fuera de los dientes de engranajes a medida que se engranan en el lado de salida. La resistencia al flujo de aceite crea una presin de salida. El desequilibrio de la bomba de engranajes se debe a que la presin en el orificio de salida es mayor que la presin en el orificio de entrada. El aceite de presin ms alta empuja los engranajes hacia el orificio de salida de la caja. Los engranajes del eje sostienen casi toda la carga de presin lateral para evitar un desgaste excesivo entre las puntas de los dientes y la caja. En las bombas de presin ms alta, los ejes de engranaje estn ligeramente biselados en el lado del extremo externo de los cojinetes del engranaje. Esto permite un contacto pleno entre el eje y los cojinetes cuando el eje se dobla levemente por la presin de desequilibrio. El aceite presurizado tambin es enviado entre el rea sellada de las planchas de compensacin de presin, la caja y la brida de montaje al sello del extremo del diente del engranaje. El tamao del rea sellada entre las planchas de compensacin de presin y la caja limita la cantidad de fuerza que empuja las planchas contra los extremos de los engranajes.

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Planchas de compensacin de presinEn las bombas de engranajes se usan dos diseos de planchas de compensacin de presin. El diseo anterior (1) tiene un reverso plano. En este diseo se usan una plancha de separacin, una proteccin para el sello, un sello en forma de tres y un retenedor de sello. El diseo ms reciente (2) tiene una ranura en forma de tres, incrustada en el respaldo y de mayor grosor que el diseo anterior. En el diseo ms reciente de planchas de compensacin de presin se usan dos tipos de sellos.

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Bombas de engranajes con cavidadesLas bombas de engranajes con la caja rectificada y cavidades para los engranajes tienen un radio de las paredes de la cavidad a la parte inferior de las cavidades. La plancha de separacin o la de compensacin de presin del diseo ms reciente usada en la cavidad debe tener rebordes externos curvados o biselados para que ajusten completamente contra la parte inferior de la cavidad. Si se usa una plancha de separacin de bordes afilados, un retenedor de sellos de borde afilado o una plancha de compensacin de presin de borde afilado en una cavidad de la caja, forzar las planchas de compensacin de presin contra los extremos de los engranajes y se producir una falla. NOTA: En este punto realice la prctica de taller 3.3.1

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Capacitacin FINSA Material del Estudiante Bombas de paletasLas de paletas son bombas regulables. La salida de la bomba puede ser de caudal fijo o variable.

En las bombas de paletas de caudal fijo y de caudal variable se usa la misma nomenclatura de piezas. Cada bomba consta de: caja (1), cartucho (2), plancha de montaje (3), sellos de la plancha de montaje (4), sellos del cartucho (5), anillos de proteccin del cartucho (6), anillo de resorte (7) y cojinete y eje de entrada (8). Los cartuchos constan de una plancha de soporte (9), anillo (10), planchas flexibles (11), rotor ranurado (12) y paletas (13). El eje de entrada gira el rotor ranurado. Las paletas se mueven hacia adentro y hacia afuera de las ranuras en el rotor y sellan las puntas externas contra el anillo excntrico. La parte interna del anillo de desplazamiento de la bomba de caudal fijo es de forma elptica. La parte interna del anillo de desplazamiento de la bomba de caudal variable es de forma redondeada. Las planchas flexibles sellan los lados del rotor y los extremos de las paletas. En algunos diseos de bomba para presin baja, las planchas de soporte y la caja sellan los lados del rotor y los extremos de las paletas. Las planchas de soporte se usan para dirigir el aceite a los conductos apropiados de la caja. La caja, adems de sostener las otras piezas de la bomba de paletas, dirige el aceite fuera y dentro de la bomba de paletas.

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PaletasLas paletas inicialmente se mantienen contra el anillo excntrico, gracias a la fuerza centrfuga producida por la rotacin del rotor. A medida que el flujo aumenta, la presin resultante, que se produce por la resistencia a ese flujo, dirige el flujo a los conductos del rotor entre las paletas (1). Este aceite presurizado bajo las paletas mantiene las puntas de las paletas presionadas contra el anillo excntrico, y forman un sello. Las paletas se biselan (flecha) para evitar que se presionen en exceso contra el anillo excntrico y para permitir as una presin compensadora a travs del extremo exterior.

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Planchas flexiblesEl mismo aceite presurizado es tambin enviado entre las planchas flexibles y las de soporte para sellar los lados del rotor y el extremo de las paletas. El tamao del rea del sello entre la plancha flexible y las de soporte controla la fuerza que empuja las planchas flexibles contra los lados del rotor y el extremo de las paletas. Los sellos en forma de rin deben instalarse en las planchas de soporte, con el lado del sello anular redondeado dentro de la cavidad y el lado de plstico plano contra la plancha flexible.

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Operacin de la bomba de paletasCuando el rotor gira por la parte interna del anillo excntrico, las paletas se deslizan dentro y fuera de las ranuras del rotor para mantener el sello contra el anillo. A medida que las paletas se mueven fuera del rotor ranurado, cambia el volumen entre las paletas. Un aumento de la distancia entre el anillo y el rotor produce un incremento de volumen. El aumento de volumen produce un ligero vaco, que hace que el aceite de entrada sea empujado al espacio entre las paletas por accin de la presin atmosfrica o la del tanque. A medida que el rotor contina funcionando, una disminucin en la distancia entre el anillo y el rotor produce una disminucin del volumen. El aceite es empujado fuera de ese segmento del rotor al conducto de salida de la bomba.

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Bomba de paletas compensada La bomba de paletas compensada tiene un anillo excntrico de forma elptica. Esta forma elptica hace que la distancia entre el rotor y el anillo excntrico aumente y disminuya dos veces cada revolucin. Las dos entradas (1) y las dos salidas (2) opuestas compensan las fuerzas contra el rotor. Este diseo no requiere grandes cajas y cojinetes para mantener las piezas en movimiento. La presin mxima de operacin de las bombas de paletas es de 4.000 lb/pulg2. Las bombas de paletas usadas en sistemas hidrulicos de equipos mviles tienen una presin mxima de operacin de 3.300 lb/pulg2 o menos.

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Bomba de paletas de caudal variableLas bombas de paletas de caudal variable se controlan desplazando un anillo redondeado atrs y adelante, en relacin con la lnea central del rotor. Muy rara vez, si acaso nunca, se usan bombas de paletas de caudal variable en aplicaciones de sistemas hidrulicos de equipos mviles.

NOTA: En este punto, realice la prctica de taller 3.3.2

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Bombas de pistonesLa mayora de bombas y motores de pistones tienen piezas comunes y usan la misma nomenclatura. Las piezas de la bomba de la figura 3.3.17 son: cabeza (1), caja (2), eje (3), pistones (4), plancha del orificio (5), tambor (6) y plancha basculante (7). Hay dos diseos de bombas de pistones: la de pistones axiales y la de pistones radiales. Los dos diseos de bombas son regulables y altamente eficientes. Sin embargo, la salida puede ser de caudal fijo o de caudal variable.

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Bombas y motores de pistones axialesLas bombas y los motores de pistones axiales de caudal fijo se construyen en una caja recta o en una caja angular. La operacin bsica de las bombas y de los motores de pistones es la misma.

Bombas y motores de pistones axiales de caja rectaLa figura 3.3.18 muestra la bomba de pistones axiales regulable de caudal fijo y la bomba de pistones axiales regulable de caudal variable. En casi todas las publicaciones se da por hecho que estas bombas son regulables y se refieren a ellas slo como bombas de caudal fijo y bombas de caudal variable. En las bombas de pistones axiales de caudal fijo, los pistones se mueven hacia adelante y hacia atrs en una lnea casi paralela a la lnea central del eje. En la bomba de caja recta, mostrada en la ilustracin a la izquierda de la figura 3.3.18, los pistones se mantienen contra una plancha basculante fija, en forma de cua. El ngulo de la plancha basculante controla la distancia que el pistn se mueve dentro y fuera de las cmaras del tambor. Mientras mayor sea el ngulo de la plancha basculante en forma de cua, mayor ser la distancia del movimiento del pistn y mayor la salida de la bomba por cada revolucin. En la bomba o motor de pistones axiales de caudal variable, ya sea de plancha basculante o de tambor y plancha del orificio, el pistn puede pivotar atrs y adelante para cambiar su ngulo al del eje. El cambio del ngulo hace que el flujo de salida vare entre los ajustes mximos y mnimos, aunque la velocidad del eje se mantiene constante. En estas bombas, cuando un pistn se mueve hacia atrs, el aceite fluye hacia la entrada y llena el espacio dejado por el pistn en movimiento. A medida que la bomba gira, el pistn se mueve hacia adelante, el aceite es empujado hacia afuera a travs del escape de salida y de all pasa al sistema. Casi todas las bombas de pistones usadas en equipos mviles son de pistones axiales.

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Bomba de pistones axiales con caja angularEn la bomba de pistones de caja angular mostrada en la figura 3.3.19, los pistones estn conectados al eje de entrada por eslabones de pistn o extremos de pistn esfricos que se ajustan dentro de las ranuras de una plancha. La plancha es una parte integral del eje. El ngulo entre la caja y la lnea central del eje controla la distancia entre los pistones que entran y a las cmaras del tambor y salen de ellas. Cuanto ms grande es el ngulo de la caja, mayor es la salida de la bomba por cada revolucin. El flujo de salida de una bomba de pistones de caudal fijo puede modificarse nicamente cambiando la velocidad del eje de salida.

Motores de pistones de caja recta y angularEn el motor de pistones de caudal fijo de caja recta, el ngulo de la plancha basculante en forma de cua determina la velocidad del eje de salida del motor. En el motor de pistones de caudal fijo de caja angular, el ngulo de la caja a la lnea central del eje determina la velocidad del eje de salida del motor. En ambos motores, la velocidad del eje de salida puede modificarse nicamente cambiando el flujo de entrada al motor. Algunas bombas de pistones ms pequeas estn diseadas para presiones de 10.000 lb/pulg2 o ms. Las bombas de pistones usadas en el equipo mvil estn diseadas para una presin mxima de 7.000 lb/pulg2 o menos.

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Bomba de pistones radialesEn la bomba de pistones radiales de la figura 3.3.20, los pistones se mueven hacia adentro y hacia afuera en una lnea a 90 grados de la lnea central del eje. Cuando el seguidor de leva se desliza hacia abajo por el anillo excntrico, los pistones se mueven hacia atrs. La presin atmosfrica o una bomba de carga empuja el aceite a travs del orificio de entrada y llena el espacio dejado por el pistn. Cuando el seguidor de leva se desliza hacia arriba por el anillo excntrico, el pistn se mueve hacia adentro. El aceite es expulsado fuera del cilindro a travs del orificio de salida.

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Bomba de engranajes internosLa bomba de engranajes internos (figura 3.3.21) tiene un pequeo engranaje de mando (engranaje de pin) que impulsa una corona ms grande (engranaje exterior). El paso de la corona es ligeramente ms grande que el engranaje de mando. Debajo del pin, entre el engranaje de mando y la corona, se encuentra una estructura semilunar fija. Los orificios de entrada y de salida estn ubicados a cada lado de la estructura semilunar fija. Cuando la bomba gira, los dientes del engranaje de mando y de la corona se desengranan en el orificio de entrada de la bomba. El espacio entre los dientes aumenta y se llena con el aceite de entrada. El aceite es llevado entre los dientes del pin y la medialuna, y entre los dientes de la corona y la medialuna, al orificio de salida. Cuando los engranajes pasan por el orificio de salida, el espacio entre los dientes disminuye y los dientes engranan. Esta accin expulsa el aceite de los dientes hacia el orificio de salida. La bomba de engranajes internos se usa como bomba de carga en algunas bombas grandes de pistones.

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Bomba de curva conjugadaLa bomba de curva conjugada (figura 3.3.22) tambin se conoce con el nombre de bomba GEROTORTM. Los engranajes interiores y exteriores giran dentro de la caja de la bomba. El bombeo se hace gracias al modo en que los lbulos de los engranajes interior y exterior se engranan durante la rotacin. A medida que los engranajes interiores y exteriores giran, el engranaje interior gira por dentro del engranaje exterior. Los orificios de entrada y de salida se localizan en las tapas extremas de la caja. El fluido que llega por el orificio de entrada es llevado alrededor hasta el orificio de salida y expulsado cuando los lbulos engranan. Las bombas de curva conjugada modificada se usan en algunas Unidades de Control de Direccin (SCU) de los sistemas de direccin y, en estos casos, el engranaje exterior es fijo y slo gira el engranaje interno.

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Smbolos ISO de la bomba Los smbolos ISO de la bomba se distinguen por un tringulo negro dentro de un crculo. La punta del tringulo toca el borde interno del crculo. Una flecha que atraviesa el crculo completa el smbolo ISO de la bomba de caudal variable.

Smbolos ISO del motorLos smbolos ISO del motor se distinguen por un tringulo negro dentro de un crculo. La punta del tringulo seala el centro del crculo. Una flecha que atraviesa el crculo indica una entrada variable por revolucin.

NOTA: En este punto, realice la prctica de taller 3.3.3

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PRCTICA DE TALLER 3.3.1: MONTAJE DE LA BOMBA DE ENGRANAJES ObjetivoDesarmar y armar tres tipos de bombas de engranajes, identificar sus componentes y explicar su funcin.

Material necesario1. Diagnstico de fallas de la bomba de engranajes Tyrone (FSG45137). 2. Bomba de engranajes (Serie 20) con diseo de sellos y plancha de separacin. 3. Bomba de engranajes (Serie 16) con diseo de cojinetes de aluminio/bronce. 4. Bomba de engranajes (FL7) con planchas de compensacin de presin. 5. Dos juegos de planchas de compensacin de presin con diferentes sellos.

Procedimiento1. Desarme las bombas e identifique cada componente. Arme la bomba. Use como gua la publicacin Diagnstico de fallas de la bomba de engranajes Tyrone (FSG45137) (pg. 5). 2. Usando como gua las grficas de las hojas 2, 3 y 4 de esta prctica de taller y los juegos de planchas de compensacin de presin con diferentes sellos, demuestre al instructor el armado correcto de los sellos.

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PRCTICA DE TALLER 3.3.2: MONTAJE DE LA BOMBA DE PALETAS ObjetivoDesarmar y armar las tres bombas de paletas, identificar sus componentes y explicar su funcin.

Material necesario1. "Diagnstico de fallas de la bomba hidrulica (SEBD0501). 2. "Gua de recuperacin y reutilizacin de piezas" (SEBF8080). 3. "Gua de identificacin de la bomba de paletas hidrulica" (SSHS9353). 4. Bomba de paletas sin planchas flexibles. 5. Bomba de paletas (VQ) con planchas flexibles. 6. Bomba de paletas (Serie 30) con paletas reemplazables y planchas flexibles.

Procedimiento1. Desarme y arme cada bomba y cartucho y explique los tres tipos de bombas al instructor. Use como gua las publicaciones "Diagnstico de fallas de la bomba hidrulica" (SEBD0501), pginas 4 y 5, y la "Gua de recuperacin y reutilizacin de piezas" (SEBF8080), pgina 5. 2. Examine el rotor, las planchas flexibles y los sellos de la bomba VQ o de la Serie 30 y explique al instructor cmo las paletas y las planchas flexibles cargan la presin. Use como gua la publicacin "Gua de recuperacin y reutilizacin de piezas" (SEBF8080), pgina 5. 3. Examine los anillos para la velocidad de flujo y demuestre al instructor cmo colocar el flujo en gal EE.UU./min cuando la velocidad es de 1.200 rpm. Use como gua las publicaciones "Diagnstico de fallas de la bomba hidrulica" (SEBD0501), pgina 7 y la "Gua de identificacin de la bomba de paletas hidrulica" (SSHS9353), pgina 4.

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PRCTICA DE TALLER 3.3.3: MONTAJE DE LA BOMBA DE PISTONES ObjetivoDesarmar y armar algunos tipos de bombas de pistones, identificar los componentes y el diseo de las bombas.

Material necesario1. "Procedimiento de armado de la bomba de pistones" -- (SENR5207). 2. "Procedimientos de armado del motor rotatorio y de cadena" -- (SENR4939). 3. "Procedimiento de armado del motor para el Cargador de Cadenas 973" -- (SENR4940). 4. "Gua de recuperacin y reutilizacin de piezas" - (SEBF8133). 5. "Gua de reutilizacin de piezas" - (SEBF8136). 6. "Anlisis de fallas de la bomba y motor de pistones axiales" - (SEBD0641). 7. "Gua de recuperacin y reutilizacin de piezas" - (SEBF8253). 8. Bomba Vickers PVE. 9. Bomba Vickers PVH. 10. Bomba o motor de pistones de ngulo fijo. 11. Bomba de pistones de centro abierto (Rexroth o Linde). 12. Equipo de demostracin de la bomba de pistones.

Procedimiento1. Use la siguiente lista y encuentre la referencia apropiada de la bomba que se est usando. Desarme cada bomba de pistn e identifique sus componentes. Explique al instructor las diferencias de diseo. Arme las bombas al terminar. Referencias: "Procedimientos de armado de la bomba de pistones" - (SENR5207) "Procedimientos de armado del motor rotatorio y de cadena" - (SENR4939). "Procedimiento de armado del motor del Cargador de cadenas 973" (SENR4940). "Gua de recuperacin y reutilizacin de piezas" - (SEBF8133). "Gua de reutilizacin de piezas" - (SEBF8136). "Anlisis de fallas de la bomba y motor de pistones axiales" - (SEBD0641). "Gua de recuperacin y reutilizacin de piezas" - (SEBF8253).

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Leccin 4: Vlvulas de Control de Presin Leccin 4: Vlvulas de Control de PresinIntroduccinLas vlvulas se usan para controlar el flujo y la presin del aceite hidrulico en un sistema hidrulico. Las vlvulas hidrulicas se agrupan en tres categoras, basadas en su funcin principal. Los tres tipos principales de vlvulas hidrulicas son: vlvulas de control de presin, vlvulas de control de flujo y vlvulas de control direccional. Una vlvula puede construirse para combinar varias de estas funciones. Una vlvula generalmente toma el nombre de la funcin que desempea o de cmo fue construida. Las vlvulas de control de presin se usan para controlar la presin en un circuito o en un sistema. La funcin de la vlvula principal siempre es la misma, aunque el diseo puede cambiar. Ejemplos de vlvulas de control de presin incluyen las vlvulas de alivio, las vlvulas de secuencia, las vlvulas reductoras de presin, las vlvulas diferenciales de presin y las vlvulas de descarga.

ObjetivosAl terminar esta leccin, el estudiante podr: 1. Nombrar las cuatro vlvulas de control de presin ms comunes. 2. Describir las funciones de la vlvula de alivio, de la vlvula de secuencia, de la vlvula reductora de presin y de la vlvula de presin diferencial. 3. Identificar los smbolos ISO de las cuatro vlvulas de control de presin ms comunes.

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Capacitacin FINSA Material del Estudiante Vlvulas de alivioLos sistemas hidrulicos se disean para operar dentro de cierta gama de presin. Exceder esta gama puede daar los componentes del sistema o convertirse en un peligro potencial para el usuario. La vlvula de alivio mantiene la presin dentro de lmites especficos y, al abrirse, hace que el aceite en exceso fluya a otro circuito o regrese al tanque.

Vlvula de alivio de presin simple, presin de apertura de la vlvulaLa figura 3.4.1 muestra una vlvula de alivio simple en la posicin de presin de apertura de la vlvula. La vlvula de alivio simple (tambin llamada vlvula de accionamiento directo) se mantiene cerrada por accin de la fuerza del resorte. La tensin del resorte se ajusta a una presin de alivio. Sin embargo, el ajuste de la presin de alivio no es la presin a la que la vlvula comienza a abrirse. Cuando ocurre una condicin que causa resistencia en el circuito al flujo normal de aceite, el flujo de aceite en exceso hace que la presin de aceite aumente. El aumento de la presin de aceite produce una fuerza en la vlvula de alivio. Cuando la fuerza de la presin de aceite en aumento sobrepasa la fuerza del resorte de la vlvula de alivio, la vlvula se mueve contra el resorte y la vlvula comienza a abrirse. La presin requerida para comenzar a abrir la vlvula se llama presin de apertura. La vlvula se abre lo suficiente para permitir que slo el aceite en exceso fluya a travs de la vlvula.

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Vlvula de alivio de presin simple, ajuste de la presin de alivioUn incremento en la resistencia del flujo de aceite aumenta el volumen de aceite en exceso y por lo tanto la presin del circuito. El aumento de presin del circuito sobrepasa la nueva tensin del resorte y hace que se abra la vlvula de alivio. El proceso se repite hasta que todo el flujo de la bomba est fluyendo a travs de la vlvula de alivio. Este es el ajuste de la presin de alivio, como se muestra en la figura 3.4.2. La vlvula de alivio simple se usa generalmente cuando el volumen del flujo de aceite en exceso es bajo o se necesita una respuesta rpida. Esto hace a la vlvula de alivio simple ideal para aliviar presiones por choque o como vlvula de seguridad.

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Vlvula de alivio de operacin piloto, posicin CERRADALa vlvula de alivio de operacin piloto (figura 3.4.3) se usa con frecuencia en sistemas que requieren un gran volumen de aceite y donde hay una diferencia pequea entre la presin de apertura de la vlvula y la presin de flujo pleno. En la vlvula de alivio de operacin piloto, una vlvula piloto (vlvula de alivio simple) controla la vlvula de descarga (vlvula principal). La vlvula piloto es mucho ms pequea y no maneja un volumen grande de flujo de aceite. Por tanto, el resorte de la vlvula piloto es tambin ms pequeo y permite un control de presin ms preciso. La diferencia entre la presin de apertura de la vlvula piloto y la presin mxima se mantiene al mnimo. La vlvula de descarga es lo suficientemente grande para manejar el flujo completo de la bomba a la presin de alivio mxima determinada. La vlvula de descarga usa la presin de aceite del sistema para mantener la vlvula cerrada. Por tanto, el resorte de la vlvula de descarga no necesita ser muy fuerte y pesado. Esto hace que la vlvula de descarga tenga una presin de apertura ms precisa. El aceite del sistema fluye a la caja de la vlvula de alivio a travs del orificio de la vlvula de descarga y llena la cmara del resorte de la vlvula de descarga. El aceite de la cmara del resorte de la vlvula de descarga entra en contacto con una pequea rea de la vlvula piloto. Esto hace que la vlvula piloto use un resorte pequeo para controlar una presin alta. Cuando la presin de aceite aumenta en el sistema, la presin ser la misma en la cmara del resorte de la vlvula de escape. Por tanto, la presin de aceite ser igual en ambos lados de la vlvula de descarga. La fuerza combinada de la presin de aceite del sistema en la cmara del resorte de la vlvula de descarga y la fuerza del resorte en la parte superior de la vlvula de descarga son mayores que la fuerza de la presin de aceite del sistema contra la parte inferior de la vlvula. La fuerza combinada en la cmara del resorte mantiene la vlvula de descarga cerrada.

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Vlvula de alivio de operacin piloto en posicin ABIERTACuando la presin de aceite del sistema excede el valor del resorte de la vlvula piloto (figura 3.4.4), se abre la vlvula piloto y hace que el aceite de la cmara del resorte de la vlvula de descarga fluya al tanque. El orificio de la vlvula piloto es ms grande que el de la vlvula de descarga. Por tanto, el flujo de aceite pasar por la vlvula piloto ms rpido que a travs del orificio de la vlvula de descarga. Esto har que la presin disminuya en la cmara del resorte de la vlvula de descarga. La fuerza debida a la presin ms alta del aceite del sistema mueve la vlvula de descarga contra el resorte. El flujo de aceite en exceso de la bomba fluye a travs de los orificios de estrangulamiento, en la vlvula de descarga, al tanque. Los orificios de estrangulamiento, al descargar el volumen de aceite necesario, mantienen la presin de alivio deseado en la vlvula de descarga.

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Smbolo ISO de la vlvula de alivio en posicin CERRADAEl smbolo ISO de la vlvula de alivio de la figura 3.4.5 representa tanto a la vlvula de alivio simple como a la vlvula de alivio de operacin piloto. El smbolo ISO es el mismo para todas las vlvulas de alivio. El smbolo ISO de la vlvula de alivio de la figura 3.4.5 es la representacin grfica de la vlvula simple en posicin CERRADA. La presin del sistema ejerce una fuerza a travs de la tubera piloto (parte superior de la grfica) y trabaja para mover la vlvula (flecha) contra el resorte. Durante la operacin normal, el flujo de la bomba est bloqueado en la vlvula cerrada.

Smbolo ISO de la vlvula de alivio en posicin ABIERTAEl smbolo ISO de la vlvula de alivio de la figura 3.4.6 es una representacin grfica de la vlvula simple en posicin ABIERTA. Cuando la fuerza de la presin de aceite del sistema, sobrepasa la fuerza del resorte, la flecha se mueve hacia abajo (abriendo la vlvula) y conecta la tubera de aceite de la bomba con la tubera de aceite del tanque. El flujo de aceite de la bomba pasa, a travs de la vlvula, al tanque.

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Smbolo ISO de la vlvula de alivio de caudal variableLa figura 3.4.7 muestra el smbolo ISO de una vlvula de alivio de caudal variable. El smbolo ISO de la vlvula de alivio de caudal variable es la representacin grfica de la vlvula simple con una flecha que atraviesa el resorte. La flecha indica que la tensin del resorte puede variarse.

Vlvula de secuencia en posicin CERRADALa vlvula de secuencia (figura 3.4.8) es simplemente una vlvula de alivio de operacin piloto en serie con un segundo circuito. La vlvula de secuencia se usa cuando una bomba suministra aceite a dos circuitos y uno de los circuitos tiene prioridad sobre el otro. La vlvula de secuencia bloquea el flujo de aceite al circuito 2, hasta que el circuito 1 est lleno. Cuando el aceite de la bomba llena el circuito 1, comienza a aumentar la presin de aceite. El aumento produce una fuerza a travs del circuito, as como en la parte inferior de la vlvula de descarga y en la cmara del resorte de la vlvula de descarga de la vlvula de secuencia.

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Vlvula de secuencia en posicin ABIERTACuando la presin en la cmara del resorte de la vlvula de descarga excede el valor del ajuste de la vlvula piloto, la vlvula piloto se abre. La vlvula piloto abierta hace que el aceite pase de la cmara del resorte de la vlvula de descarga al tanque y que la presin disminuya en la cmara del resorte de la vlvula de descarga. La fuerza de la presin alta del sistema de aceite mueve la vlvula de descarga contra el resorte de la vlvula de descarga y abre el conducto al circuito 2. El flujo de aceite de la bomba pasa, a travs de la vlvula de secuencia, al circuito 2. La vlvula de secuencia permanece abierta hasta que la presin del circuito 1 disminuya a un valor menor que la presin de control de la vlvula de secuencia.

NOTA: La vlvula de secuencia se usa en trallas autocargadores para abrir la puerta del piso antes del avance del expulsor.

Smbolo ISO de la vlvula de secuenciaLa operacin de la vlvula de secuencia es igual a la operacin de la vlvula de alivio. En la vlvula de alivio, la cmara del resorte es normal que se drene internamente en el conducto de salida. En la vlvula de secuencia, el conducto de salida se conecta a un segundo circuito. Como el segundo circuito est a presin cuando la vlvula de secuencia se abre, la cmara del resorte de la vlvula piloto debe drenar externamente al tanque.

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Vlvula reductora de presinLa vlvula reductora de presin hace que dos circuitos con diferente presin obtengan suministro de la misma bomba. La vlvula de alivio del sistema controla la presin mxima de aceite de suministro. La vlvula reductora de presin controla la presin mxima del circuito de aceite controlado.

Arranque de la bomba La figura 3.4.11 muestra la vlvula reductora de presin en la posicin normal abierta. Al arrancar la bomba, la fuerza del resorte de la vlvula mantiene el carrete de la vlvula y el pistn a la derecha. El aceite de suministro fluye alrededor del carrete de la vlvula reductora de presin al circuito de aceite controlado (al lado corriente bajo de vlvula). El aceite de suministro tambin fluye, a travs del conducto de aceite, a la cmara del pistn a la derecha del carrete de la vlvula. Cualquier cambio en la presin del circuito de aceite controlado cambia la presin en la cmara del pistn. Al arrancar la bomba, la presin del aceite de suministro y la presin de aceite controlado son iguales.

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Vlvula reductora de presin en condicin normal de operacinLa figura 3.4.12 muestra la vlvula reductora de presin en condicin normal de operacin. Cuando la presin aumenta en el circuito de aceite controlado, el aumento produce una fuerza en la cmara del pistn. El aumento de presin mueve a la izquierda el pistn contra el carrete de la vlvula y la fuerza del resorte. Cuando el carrete de la vlvula se mueve a la izquierda, el carrete restringe el suministro de aceite que fluye a travs de la vlvula y reduce la presin del circuito del aceite controlado. El movimiento del carrete de la vlvula crea un orificio variable entre el suministro de aceite y el circuito de aceite controlado. El orificio variable hace que la presin en el circuito de aceite controlado aumente o disminuya, lo cual vara el flujo de aceite, como sea necesario. El aceite de la cmara del resorte debe drenar al tanque. Cualquier incremento en la presin del aceite de la cmara del resorte produce un aumento en el ajuste de control de presin de la vlvula.

NOTA: La vlvula reductora de presin se usa en muchos circuitos de los cargadores de ruedas para reducir la presin del cilindro de levantamiento hasta una presin inferior a la del sistema piloto. Esto proporciona un medio de bajar los brazos de levantamiento cuando el motor no est en operacin.

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Smbolo ISO de la vlvula reductora de presinLa figura 3.4.13 muestra el smbolo ISO de la vlvula reductora de presin. El smbolo ISO usa un solo rectngulo para representar la posicin infinita o la capacidad de dosificacin de la vlvula reductora de presin. El aceite de la bomba fluye, a travs de la vlvula NORMALMENTE ABIERTA, al circuito de aceite controlado. La presin del circuito de aceite controlado ejerce una fuerza a travs de la tubera piloto y mueve la vlvula (flecha) contra el resorte. Cuando la fuerza de la presin de aceite controlado sobrepasa la fuerza del resorte, la vlvula se mueve hacia abajo y restringe el flujo de aceite al circuito de aceite controlado. La presin corriente arriba puede seguir aumentando. Sin embargo, la presin corriente abajo no aumentar ms all de la presin de control de la vlvula reductora de presin. Cuando disminuye la presin del circuito de aceite controlado, la fuerza del resorte desplazar la flecha hacia arriba a la posicin abierta. La vlvula dosifica constantemente el flujo de aceite para mantener la presin del circuito de aceite controlado.

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Capacitacin FINSA Material del Estudiante Vlvula de presin diferencialEn la figuras 3.4.14 y 3.4.15, el resorte experimenta una fuerza de 50 libras en el carrete de la vlvula de 1 pulg2. La presin de aceite de suministro debe exceder la presin de 345 kPa (50 lb/pulg2) para sobrepasar la fuerza del resorte y mover el carrete de la vlvula.

Arranque de la bombaLa figura 3.4.14 muestra una vlvula de presin diferencial. La vlvula de presin diferencial mantiene una diferencia de presin especfica entre dos circuitos. Al arrancar la bomba, y con una presin cualquiera menor de 345 kPa (50 lb/pulg2) en el circuito principal, la fuerza del resorte mantiene el carrete de la vlvula a la derecha. El flujo de aceite se bloquea en el circuito secundario. Cualquier cambio en la presin del circuito primario se registra en el carrete de la vlvula.

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Vlvula de presin diferencial, condicin de operacin normalCuando el circuito primario se llena de aceite, la presin comienza a aumentar. Cuando la presin del circuito primario alcanza ms de 345 kPa (50 lb/pulg2), la presin del circuito primario sobrepasa la fuerza del resorte de la vlvula de presin diferencial de 345 kPa (50 lb/pulg2) y mueve la vlvula de presin diferencial hacia la izquierda. El suministro de aceite fluye al circuito secundario y, a travs del conducto, a la cmara del resorte de la vlvula de presin diferencial. Cuando el circuito secundario se llena de aceite, la presin comienza a aumentar. El aumento de presin ejerce fuerza en la cmara del resorte de la vlvula de presin diferencial. La fuerza combinada del resorte y la presin de aceite mueven el carrete de la vlvula a la derecha intentando cortar el flujo de aceite al circuito secundario. Sin embargo, el aumento de presin del circuito primario mantiene la vlvula abierta. La presin aumenta tanto en el circuito primario como en el secundario hasta cuando la vlvula de alivio se abre y enva el flujo de la bomba de regreso al tanque. La vlvula de presin diferencial establece una posicin que constantemente mantiene a 345 kPa (50 lb/pulg2) la diferencia de presin entre los circuitos primario y secundario para todas las presiones mayores de 345 kPa (50 lb/pulg2).

NOTA: Las vlvulas de presin diferencial se usan mucho en las servotransmisiones de varias mquinas.

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Smbolo ISO de la vlvula de presin diferencialEl smbolo ISO de la vlvula de presin diferencial (figura 3.4.16) es una combinacin del smbolo ISO de la vlvula de alivio y el de la vlvula reductora de presin. La presin del lado de entrada ejerce fuerza sobre la vlvula y trabaja contra la fuerza del resorte del mismo modo que en la vlvula de alivio de presin. La presin de salida se registra en la vlvula y trabaja con la fuerza del resorte. La diferencia entre la presin de entrada y de salida es siempre igual a la fuerza de

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