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    UNIDAD 2Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos -

    Principios de los Sistemas Hidrulicos

    Unidad2:FundamentosdelosSistemasHidrulicos

    Al terminar esta unidad, el estudiante estar en capacidad de:

    1. Entender y demostrar los principios de hidrulica bsica.

    Introduccin

    Los sistemas hidrulicos son indispensables en la operacin de los

    equipos pesados. 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 ver los sistemas

    hidrulicos de la mquina.

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    Leccin 1: Principios de los Sistemas

    Hidrulicos

    PrincipiosdelosSistemasHidrulicos

    Introduccin

    Todos 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 estar en capacidad de describir y entender

    estas leyes, si desea tener xito como tcnico de equipo pesado.

    Objetivos

    Al terminar esta leccin, el estudiante estar en capacidad de:

    1. Explicar por qu se usa un lquido en los sistemashidrulicos.

    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.

    P R I N C IP I O S D E H ID R A U L I C A B A S IC A

    S I S TE M A S H I D R AU L I C O S B A S IC O S

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    Fig. 2.1.1 Recipientes para lquidos

    LIQUIDO

    FUERZA

    PESO

    50 lbs.

    Fig. 2.1.2 Lquido bajo presin

    Los lquidos son prcticamente incompresibles

    Un 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 volumen ocupado

    por una sustancia se llama desplazamiento.

    Uso de lquidos en los sistemas hidrulicos

    Se 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.

    Unidad 2 2-1-4 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

    Los lquidos toman la forma del recipiente que los contiene

    Los 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.

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    FUERZA

    GAS

    50 lbs.

    PESO

    Fig. 2.1.3 Un gas puede comprimirse

    R adi o 3 pul g. R a d i o 2 p u l g .

    1.130 lbs

    FU

    ER

    ZA

    500 lbs

    40 l b/ pul g 2FUER

    ZA

    Fig. 2.1.4 Sistema hidrulico en funcionamiento

    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 atravs del sistema.

    En el ejemplo de la figura 2.1.4, una fuerza de 226,8 kg (500 lb)

    actuando 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) actuando

    sobre un pistn de 7,62 cm (3 pulgadas) de radio, soporta un peso de

    512,6 kg (1.130 libras).

    Un gas puede comprimirse

    Cuando 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 mismovolumen o tiene el mismo desplazamiento.

    Unidad 2 2-1-5 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

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    Fuerza = Presin x Area

    F

    P A

    Presin = Fuerza x Area

    Area = Fuerza x Presin

    Fig. 2.1.5 Ley de Pascal

    Una frmula simple permite calcular la fuerza, presin o rea, si se

    conocen dos de estas tres variables. Es necesario entender estos tres

    trminos para entender los fundamentos de hidrulica.

    Una fuerza es la accin de ejercer presin sobre un cuerpo. La fuerzase 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 (kPa) o libra por pulgada

    cuadrada (lb/pulg2).

    El rea es una medida de superficie. El rea se expresa en unidades

    de metro cuadrado o pulgada cuadrada. 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:

    Area = 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 librapor 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 la unidad de rea

    P = 500 lb/12,5 pulg2

    P = 40 lb/pulg2

    Unidad 2 2-1-6 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

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    Ventaja mecnica

    La figura 2.1.6 muestra de qu manera un lquido en un sistema

    hidrulico provee una ventaja mecnica.

    Ya que todos los cilindros estn conectados, todas la 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 deizquierda a derecha.

    Para calcular la presin del sistema, debemos usar los dos valores

    conocidos del segundo cilindro a la izquierda. Se usa la frmula

    presin igual a fuerza dividida por rea.

    Presin = Fuerza Presin = 50 lb Presin = 50 lb/pulg2

    Area 1 pulg2

    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 Area).

    Calcule el rea del pistn del cilindro cuatro usando la frmula, rea

    igual a fuerza dividida por la presin (Area = Fuerza/Presin).

    Las respuestas correctas son: la carga del cilindro uno es 250

    libras, la carga del cilindro tres es 150 libras y el rea del pistn

    del cilindro es 2 pulg2.

    50 lbs

    FUERZA

    5 p u l g2

    ?

    FUERZA

    1 0 0 lbs

    D E LAB O M B A

    ?

    ? ?

    ?

    FUERZA

    FUERZA

    1 pul g 2 3 p u l g2

    Fig. 2.1.6 Ventaja mecnica

    Si aplicamos la frmula para el cilindro ms grande (figura 2.1.4)

    encontramos:

    Presin x Area = Fuerza

    40 x (3x3) x 3,14 = Fuerza40 x 28,26 = 1.130 lb.

    Unidad 2 2-1-7 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

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    60 60

    12000 120

    FLUJO1 gal EE.UU./min

    Fig. 2.1.7 Sin restriccin

    60 60

    12000 120

    30 90

    FLUJO1 gal EE.UU./min

    Fig. 2.1.8 Un orificio restringe el flujo

    Un orificio restringe el flujo

    Un 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.

    EFECTO DEL ORIFICIO

    Cuando hablamos en trminos hidrulicos, es comn usar el trmino

    "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.

    Unidad 2 2-1-8 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

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    60

    0 120

    30 90

    60

    0 120

    30 90

    FLUJO1 galEE.UU./min

    60

    0 120

    30 90

    60

    0 120

    30 90

    FLUJO1 gal EE.UU./min

    Fig. 2.1.9 Bloqueo del flujo

    Bloqueo del flujo de aceite al tanque

    Cuando se tapa un extremo de la tubera, se bloquea el flujo de aceiteal tanque.

    La bomba regulable contina suministrando un flujo de 1 gal

    EE.UU./min y llena la tubera. Una vez llena la tubera, la resistencia

    a cualquier flujo adicional entrando 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 sedesve a otro circuito o al tanque. Esto se hace generalmente usando

    una vlvula de alivio.

    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.

    Unidad 2 2-1-9 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

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    60

    0 120

    30 90

    lb /pulg2

    60

    0 120

    30 90

    60

    0 120

    30 90

    207 kPa(30 lb /pulg2 )

    lb /pulg2 lb /pulg2

    207 kPa(30 lb /pulg2 ) 207kPa (30 lb /pulg2 )

    FLUJO1 gal EE.UU./min

    60

    0 120

    FLUJO

    1 gal EE.UU./min

    30 90

    60

    0 120

    30 90

    60

    0 120

    30 90

    lb /pulg2 lb /pulg2lb /pulg2

    Fig. 2.1.10 Restriccin del flujo en un circuito en serie

    2 0 7 kPa (3 0 lb / p u lg 2)

    4 1 4 kPa (6 0 lb / p u lg 2)

    620 kPa (90 lb/pulg 2)

    D E L AB O M B A

    CIRCUITOUN O

    CIRCUITODO S

    CIRCUITOTR ES

    Fig. 2.1.11 Restrictions In Parallel

    Restriccin de flujo en un circuito en paralelo

    En 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.

    Restriccin del flujo en un circuito en serie

    Hay dos tipos bsicos de circuitos: circuito en serie y circuito enparalelo.

    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.

    Unidad 2 2-1-10 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

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    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 aaumentar. 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.

    Unidad 2 2-1-11 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

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    NOTAS

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    UNIDAD 3Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos -Componentes de los Sistemas Hidrulicos

    Unidad3:Fun

    damentosdelosSistemas

    Hidrulicos

    Objetivos

    Al terminar esta unidad, el estudiante estar en capacidad de:

    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, bombas y motores,

    vlvulas y cilindros hidrulicos.

    3. Identificar los diferentes tipos de tanques, bombas y motores,

    fluidos, vlvulas y cilindros hidrulicos.

    4. Identificar los smbolos ISO del tanque, la bomba y/o el motor,

    vlvulas y cilindros hidrulicos.

    Introduccin

    Los equipos mviles de construccin se disean usando diferentes

    componentes hidrulicos (tanques, fluidos, bombas y motores,

    vlvulas y cilindros). Los mismos componentes usados en diferentes

    partes de un circuito pueden realizar funciones diferentes. 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 servicioconvertir circuitos complejos en circuitos ms simples que pueden

    entenderse con mayor facilidad.

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    NOTAS

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    Leccin 1: Tanque HidrulicoTanqueHidrulico

    Introduccin

    En 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 remover el aire del aceite. En esta unidad se vern algunas de

    las principales caractersticas del tanque hidrulico.

    Objetivos

    Al terminar esta leccin, el estudiante estar en capacidad de:

    1. Identificar los componentes principales del tanque hidrulico

    y describir su funcin.

    2. Describir las caractersticas de los tanques hidrulicos

    presurizados y no presurizados.

    Si s te m a s H idr ul i cos B s i c os

    Fluidos hidrulicos Tanque hidrulico

    Motores y bombas hidrulicos

    Vlvulas de control de presin

    Vlvulas de control direccional

    Vlvulas de control de flujo

    Cilindros

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    TA P A D E LLE N A D O

    M I R I L L A

    T U B E R I A S D E

    S U M I N I S T R O

    Y R E T O R N O

    D R E N A J E

    Fig. 3.1.1 Tanque Hidrulico

    Tanque hidrulico

    La principal funcin del tanque hidrulico es almacenar aceite,aunque no es la nica. El tanque tambin debe eliminar el calor y

    separar el aire del aceite.

    Los tanques deben tener resistencia y capacidad adecuadas, y no

    deben dejar entrar la suciedad externa. Los tanques hidrulicos

    generalmente son hermticos.

    La figura 1.3.1 muestra los siguientes componentes del tanque

    hidrulico:

    Tapa de llenado - Mantiene los contaminantes fuera de la abertura

    usada para llenar y aadir aceite al tanque. En los tanquespresurizados la tapa de llenado mantiene hermtico el sistema.

    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 de aceite es

    correcto.

    Tuberas de suministro y retorno - La tubera de suministro permite

    que el aceite fluya del tanque al sistema. La tubera de retorno

    permite que el aceite fluya del sistema al tanque.

    Drenaje - Ubicado en el punto ms bajo del tanque, el drenajepermite sacar el aceite en la operacin de cambio de aceite. El

    drenaje tambin permite retirar del aceite contaminantes como el agua

    y sedimentos.

    Unidad 3 3-1-4 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

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    Tanque presurizado

    Los 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 al aceite a fluir del tanque al sistema.

    La vlvula de alivio de vaco tiene dos propsitos: evita el vaco y

    limita la presin mxima del tanque.

    La vlvula de alivio de vaco evita que se forme vaco en el tanque al

    abrirse y permite 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 la tapa 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 dan tiempo para que las burbujas en el aceite de

    retorno lleguen a la superficie. Tambin evita 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 retira agua y sedimento del tanque.

    Rejilla de retorno - Evita que entren partculas grandes al tanque,

    aunque no realiza un filtrado fino.

    A L A B O M B A

    R E T O R N O

    R EJI L L A

    D E R E T O R N O

    R E J I LL A D E L L E N A D O

    VA L VU L A D E A L I VI O

    D E VA C IO

    T A N Q U E P R E S U R I Z A D O

    T A PA D E L L EN A D O

    T U B O D E L L E N A D O

    D E F L E C T O R E S

    D R E N A J E

    E C O L O G I C O

    Fig. 3.1.2 Tanque presurizado

    Unidad 3 3-1-5 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

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    TA N Q U E N O P R E S U R I ZA D O

    R E T O R N O

    R E S P I R A D E R O

    A L A B O M B A

    Fig. 3.1.3 Tanque no presurizado

    TANQUE NO PRESURIZADO TANQUE PRESURIZADO

    Fig. 3.1.4 Smbolos ISO del tanque hidrulico

    Smbolos ISO del tanque hidrulico

    La 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.

    Tanque no presurizado

    El tanque no presurizado tiene un respiradero que lo diferencia deltanque presurizado. El respiradero permite 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.

    Unidad 3 3-1-6 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 1

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    NOTAS

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    Leccin 2: Fluidos HidrulicosFluidosHidrulicos

    Introduccin

    La vida til del sistema hidrulico depende en gran medida de la

    seleccin y del cuidado que se tenga 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.

    Objetivos

    Al terminar esta leccin, el estudiante estar en capacidad de:

    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.

    Sistemas H idrulicos Bsicos

    Fluidos hidrulicos

    Tanque hidrulico

    Motores y bombas hidrulicos

    Vlvulas de control de presin

    Vlvulas de control direccional

    Vlvulas de control de flujo

    Cilindros

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    20/145

    Fig. 3.2.1 Fluidos hidrulicos

    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, el aceite lubricante 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

    Refrigerar

    Transmisin de potencia

    Puesto 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.

    Lubricacin

    Los fluidos hidrulicos deben lubricar las piezas en movimiento delsistema 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 sellante

    Algunos 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.

    Unidad 3 3-2-2 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 2

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    21/145

    Enfriamiento

    El funcionamiento del sistema hidrulico produce calor a medida que

    se transfiere energa mecnica a energa hidrulica y viceversa. La

    transferencia de calor en el sistema se realiza entre los componentescalientes 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 corrosin de las piezas metlicas; resistencia a la

    formacin de espuma y a la oxidacin; mantener separado el aire, el

    agua y otros contaminantes; y mantener su estabilidad en una amplia

    gama de temperaturas.

    Viscosidad

    La viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido para fluir a

    una temperatura determinada. Un fluido que fluye fcilmente tiene

    una 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.

    Unidad 3 3-2-3 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 2

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Viscosmetro Saybolt

    El 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 (750F) tarda 115 segundos en llenar el matraz, su viscosidad Saybolt es de

    115 SUS a 23,50

    C (750

    F). Si el mismo fluido, calentado a 37,50

    C (1000F) tarda 90 segundos en llenar el matraz, su viscosidad Saybolt es de 90

    SUS a 37,5 0C (100 0F).

    Indice de Viscosidad

    El Indice 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 Indice 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 Indice de Viscosidad bajo. Los fluidos de la mayora de los

    sistemas hidrulicos deben tener un Indice de Viscosidad alto.

    Aceite lubricante

    Todos 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. Los nmeros SAE

    estn definidos como: 5W, 10W, 20W, 30W, 40W, etc.

    T E R M O M E T R O

    RESISTENCIA

    ORIFIC IO VISCOSIMETRO

    SAYBOLT

    MATRAZ 60 m l.

    Fig. 3.2.2 Viscosmetro Saybolt

    Unidad 3 3-2-4 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 2

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Entre ms bajo sea el nmero SAE, mejor es el flujo de aceite a bajas

    temperaturas. Entre ms alto sea el nmero SAE, mayor es la viscosidad del

    aceite y mayor su eficiencia a altas temperaturas.

    Aceites sintticos

    Los 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 fuego

    Hay tres tipos bsicos de fluidos resistentes al fuego: mezclas de glicol-

    agua, emulsiones de aceite-agua-aceite y fluidos sintticos.

    Los fluidos agua-glicol 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 al fuego. Las emulsiones

    agua-aceite se usan en sistemas hidrulicos tpicos. Generalmente contienen

    aditivos para prevenir la oxidacin y la formacin de espuma.

    Los fluidos sintticos se usan bajo 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 hidrulico

    El aceite hidrulico no se desgasta. El uso de filtros para remover las

    partculas slidas y contaminantes qumicos alargan 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 utiliza los

    resultados como fuente de informacin acerca del sistema, es el Anlisis

    Programado de Aceite (SOS).

    Unidad 3 3-2-5 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 2

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    PRACTICA DE TALLER 3.2.1: VISCOSIDAD Y TEMPERATURA DE LOS FLUIDOS

    Nombre _________________________

    Objetivo

    Medir la viscosidad y la temperatura de los fluidos seleccionados.

    Material Necesario

    1. Agua del grifo (16 onz.)

    2. Dos recipientes vacos de 1 cuarto de galn de capacidad

    3. Viscosmetro

    4. Aceite hidrulico (16 onz.)

    5. Cronmetro

    Procedimiento

    1. 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. Coloque 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. Coloque 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.

    Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Copia del Estudiante: Prctica de Taller 3.2.1

    Copiad

    elEstudiante:Prcticad

    eTaller3.2.1

    SUB STA NCIA T IEMPO (SEG S. )

    ACEITE

    AGUA

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    NOTAS

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    Leccin 3: Motores y Bombas Hidrulicos

    Leccin3:MotoresyBombasHidrulicos

    Introduccin

    Los motores y las bombas 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.

    Objetivos

    Al terminar esta leccin, el estudiante estar en capacidad de:

    1. Describir las diferencias entre bombas regulables y no

    regulables.

    2. Describir las diferencias entre bombas de caudal fijo y

    bombas 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.

    Sistemas Hidrul icos Bsicos

    Fluidos hidrulicos Tanque hidrulico

    M otores y bomb as hidrulicos

    Vlvulas de control de presin

    Vlvulas de control direccional

    Vlvulas de control de flujo

    Cilindros

    Fig. 3.3.0

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Bomba hidrulica

    La 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 lacmara 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.

    Unidad 3 3-3-2 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Lesson 3

    ACEITE DE ENTRADAACEITE DE SALIDA

    CAJA

    E N G R A N A J E D E M A N D O

    E N G R A N A J E L O C O

    Fig. 3.3.1 Bomba de engranajes

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    Motor hidrulico

    El 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.).

    Unidad 3 3-3-3 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Lesson 3

    ACEITE DE LA BOMBA ACEITE DEL TANQUE

    CAJA

    E N G R A N A J E D E M A N D O

    E N G R A N A J E L O C O

    Fig. 3.3.2 Motor de engranajes

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    Unidad 3 3-3-4 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Lesson 3

    Bombas no regulables

    Las 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, debido a que 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 del tipo de hlice axial. Las bombas no regulables se usan en

    aplicaciones de presin baja, como bombas de agua para automviles

    o bombas de carga para bombas de pistones de sistemas hidrulicos

    de presin alta.

    4

    32

    1

    5

    Fig. 3.3.3 Bomba centrfuga

    Bomba de rodete centrfuga

    La bomba de rodete centrfuga consiste 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.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Bomba de hlice axial

    La 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 regulables

    Hay 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 de la bomba.

    La capacidad nominal de las bombas regulables se expresa de dos formas.

    Una forma es por 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 ya sea en l/min-rpm-kPa o gal EE.UU./min-rpm-

    lb/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.

    gal EE.UU./min = pulg3/rev x rpm l/min = cc/rev x rpm231 1.000

    gal EE.UU./min = 11,55 x 2.000 l/min = 190 x 2.000231 1.000

    gal EE.UU./min = 100 l/min = 380

    HE L I CE

    E NT RADA

    F L UJO

    F L UJO

    E NT RADA

    Fig. 3.3.4 Bomba de hlice axial

    Unidad 3 3-3-5 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    31/145

    Eficiencia volumtrica

    A 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 flujo 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 , operando 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 = Flujo de salida

    Flujo de entrada

    Eficiencia volumtrica a 1.000 lb/pulg2 = 97

    100

    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 puedecaer 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.

    Unidad 3 3-3-6 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    32/145

    A D M I S I O N

    E S C A P E

    CAUDAL FIJO

    A D M I S I O N

    E S C A P E

    CAUDAL VARIABLE

    P A L A N C A D EC O N T R O L

    P L A N C H AR E T E N E D O R A

    P L A N C H AB A S C U L A N T E P L A N C H A

    B A S C U L A N T E

    PATIN PISTON

    C O N JU N T OD E L C A O N

    E JE D EM A N D O

    Fig. 3.3.5 Bombas de pistones

    Unidad 3 3-3-7 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    El caudal fijo frente al caudal variable

    El flujo de salida de una bomba de caudal fijo cambia slo si se

    cambia la velocidad de la rotacin de la bomba. Si la bomba gira ms

    rpido, aumenta el flujo; si gira ms lenta, disminuye el flujo. La

    bomba de engranajes es un ejemplo de una bomba de caudal fijo.

    Las bombas de paletas y de pistones pueden ser de caudal fijo o de

    caudal 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 manualmente, automticamente o por combinacin de

    ambas.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    33/145

    Unidad 3 3-3-8 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    11

    109

    53

    1

    6

    2 4

    7

    8

    Fig. 3.3.6 Bomba de engranajes

    Bomba de engranajes

    La 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 selimita 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 mantiene la

    presin dentro de las gamas de presin de operacin especificadas.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    34/145

    Flujo de la bomba de engranajes

    El flujo de salida de la bomba de engranajes est determinado por laprofundidad 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 ladetermina 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 orificio de salida. Esto sucede tanto en los motores de

    engranajes como en las bombas de engranajes. En la mayora de las

    bombas de engranajes el dimetro del orificio de entrada es mayor

    que el dimetro del orificio de salida. En las bombas y en los motores

    bidireccionales el orificio de entrada y el orificio de salida tienen el

    mismo dimetro.

    Unidad 3 3-3-9 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    ACEITE DE ENTRADAACEITE DE SALIDA

    CAJA

    ENGRANAJE DE MANDO

    ENGRANAJE LOCO

    Fig. 3.3.7 Flujo de la bomba de engranajes

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    35/145

    Unidad 3 3-3-10 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    ACEITE DE ENTRADAACEITE DE SALIDA

    CAJA

    E N G R A N A J E D E M A N D O

    E N G R A N A J E L O C O

    F U E R Z A

    D I E N T E S D E E N G R A N A J EEN CONEXION

    Fig. 3.3.8 Fuerzas en la bomba de engranajes

    Fuerzas en la bomba de engranajes

    En 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 prevenir 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 doblalevemente 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.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Bombas de engranajes con cavidades

    Las bombas de engranajes con la caja rectificada y cavidades para losengranajes tienen un radio de las paredes de la cavidad a la parte inferior de

    las cavidades. La plancha de separacin o la plancha 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 avera.

    En este punto realice la prctica de taller 3.3.1

    Unidad 3 3-3-11 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    CAVIDAD

    PLANCHAS DE COMPENSACIONDE PRESION C A B E Z A

    BORDE AFILADOBORDE BISELADO

    Fig. 3.3.10 Bombas de engranajes con cavidades

    1

    2

    Fig. 3.3.9 Planchas de compensacin de presin

    Planchas de compensacin de presin

    En las bombas de engranajes se usan dos diseos diferentes de

    planchas de compensacin de presin. El diseo anterior (1) tiene un

    reverso plano. Este diseo usa una plancha de separacin, unaproteccin 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 diferentes de sellos.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    37/145

    Unidad 3 3-3-12 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    57

    8

    46

    32

    1

    10

    11

    12 13

    9

    9

    Fig. 3.3.11 Bomba de paletas

    Las bombas de paletas de caudal fijo y de caudal variable usan 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 soportese 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.

    Bombas de paletas

    Las bombas de paletas son bombas regulables. La salida de la bomba

    puede ser de caudal fijo o de caudal variable.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    38/145

    Unidad 3 3-3-13 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    1

    Fig. 3.3.12 Presurizacin de las paletas

    Paletas

    Las paletas inicialmente se mantienen contra el anillo excntrico debido

    a la fuerza centrfuga producida por la rotacin del rotor. A medida que

    el flujo aumenta, la presin resultante, que se produce debido a 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, formando un sello.

    Las paletas se biselan (flecha) para evitar que se presionen en exceso

    contra el anillo excntrico y permitir as una presin compensadora a

    travs del extremo exterior.

    Presin

    P L A N C H A S F L E X I B L E S P R E S U R I Z A D A S

    Presin

    Fig. 3.3.13 Planchas flexibles presurizadas

    Planchas flexibles

    El mismo aceite presurizado es tambin enviado entre las planchas

    flexibles y las planchas 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 planchas 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.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    39/145

    ORIFICIODE ENTRADA

    ROTOR

    ORIFICIODE SALIDA

    PALETAS

    Fig. 3.3.14 Operacin de la bomba de paletas

    1 2

    Fig. 3.3.15 Bomba de paletas compensadaBomba de paletas compensada

    La bomba de paletas compensada tiene un anillo excntrico de forma

    elptica. Esta forma elptica permite que la distancia entre el rotor y el anillo

    excntrico aumente y disminuya dos veces por 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.

    Operacin de la bomba de paletas

    Cuando 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 aumento en el volumen. El aumento en el

    volumen produce un ligero vaco que permite 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.

    Unidad 3 3-3-14 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    ORIFICIODE SALIDA

    R O T O R

    ORIFICIOD E E N T R A D A

    PALETAS

    ANILLO

    Fig. 3.3.16 Bomba de paletas de caudal variable

    Unidad 3 3-3-15 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    Bomba de paletas de caudal variable

    Las bombas de paletas de caudal variable se controlan desplazandoun 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.

    5 6

    7

    12

    3

    4

    Fig. 3.3.17 Piezas comunes

    Bombas de pistones

    La 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 bomba de pistones axiales

    y la bomba 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.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    41/145

    Unidad 3 3-3-16 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    A D M I S I O N

    E S C A P E

    CAUDAL FIJ O

    A D M I S I O N

    E S C A P E

    CAUDAL V ARIABLE

    P A L A N C A D E C O N T R O L

    P L A N C H AR E T E N E D O R A

    P L A N C H AB A S C U L A N T E P L A N C H A

    B A S C U L A N T E

    PATIN PISTON

    C O N J U N T OD E C A O N

    E J E D EM A N D O

    Bombas y motores de pistones axiales

    Las bombas y 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 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 pistones de caja recta, mostrada en la ilustracin a la

    izquierda de la figura 3.3.18, los pistones se mantienen contra unaplancha 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. Entre mayor 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 desplaza el pistn. A medida que la bomba gira, el

    pistn se mueve hacia delante, el aceite es empujado hacia fuera a travs

    del escape de salida y de all pasa al sistema.

    Casi todas las bombas de pistones usadas en equipos mviles son

    bombas de pistones axiales.

    Fig. 3.3.18 Piezas comunes

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Unidad 3 3-3-17 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    Bomba de pistones axiales con caja angular

    En 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 salen de las cmaras del tambor. Tanto

    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 angular

    En 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.

    Fig. 3.3.19 Motor de pistones axiales con caja angular

    VALVULA DE DESCARGA(EN LA CABEZA)

    CAJA

    EJ E

    PLANCHA RETENEDORA E S L A B O N

    PISTON

    CABEZA

    C A O N

    PLANCHA DE ORIFICIO

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Unidad 3 3-3-18 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

    Bomba de pistones radiales

    En la bomba de pistones radiales de la figura 3.3.20, los pistones se

    mueven mueven hacia dentro y hacia fuera 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 entraday desplaza el pistn. Cuando el seguidor de leva se desliza hacia

    arriba por el anillo excntrico, el pistn se mueve hacia dentro. El

    aceite es expulsado fuera del cilindro a travs del orificio de salida.

    ANILLO E X CE NTRICO

    S E G UIDO R DE L E V A

    PISTON

    VALVULA

    Fig. 3.3.20 Bomba de pistones radiales

    Algunas bombas pequeas de pistones estn diseadas para presiones

    de 10.000 lb/pulg2 o ms. Las bombas de pistones usadas en equipos

    mviles estn diseadas para una presin mxima de 7.000 lb/pulg2 o

    menos.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    CAJA

    SALIDA

    C O R O N A

    ESTRUCTURAS E M I L U N A R

    ENGRANAJED E M A N D O

    E N T R A D A

    Fig. 3.3.21

    Bomba de engranajes internos

    La bomba de engranajes internos (figura 3.3.21) tiene un pequeoengranaje 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 una bomba de carga en

    algunas bombas grandes de pistones.

    Unidad 3 3-3-19 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    E N G R A N A J EEXTER IO R

    E N G R A N A J EIN TER IO R

    Fig. 3.3.22

    Bomba de curva conjugada

    La bomba de curva conjugada (figura 3.3.22) tambin se conoce conel 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 estn

    localizados 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 Dosificacin Manual (HMU) de los sistemas de

    direccin, y en estos casos el engranaje exterior es fijo y slo gira el

    engranaje interno.

    Unidad 3 3-3-20 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    BO MBA DE CAUDAL FIJ O

    DE UNA DIRE CCIO N

    BO MBA D E CAUDAL VARIABLE

    DE UNA DIRE CCIO N

    BO MBA D E CAUDAL VARIABLEDE DO S DIRE CCIO NE S

    BO MBA DE C AUDAL FIJ ODE DO S DIRE CCIO NE S

    Fig. 3.3.23 Smbolos ISO de la bomba

    MO TO R DE CAUDAL FIJ ODE UNA DIRE CCIO N

    MO TO R DE C AUDAL VARIABLEDE UNA DIRE CCIO N

    MO TO R DE CAUDAL V ARIABLEDE DO S DIRE CCIO NE S

    MO TO R DE CAUDAL FIJ ODE DO S DIRE CCIO NE S

    Fig. 3.3.24 Smbolos ISO del motor

    Smbolos ISO del motor

    Los smbolos ISO del motor se distinguen por un tringulo de color

    negro dentro de un crculo. La punta del tringulo est sealando el

    centro del crculo. Una flecha que atraviesa el crculo indica completael smbolo ISO del motor de caudal variable.

    Smbolos ISO de la bomba

    Los smbolos ISO de la bomba se distinguen por un tringulo decolor 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.

    Unidad 3 3-3-21 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 3

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    NOTAS

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    PRACTICA DE TALLER 3.3.1: MONTAJE DE LA BOMBA DE ENGRANAJES

    Objetivo

    Desarmar y armar tres tipos de bombas de engranajes, identificar sus componentes y explicar su

    funcin.

    Material necesario

    1. Diagnstico de averas de la bomba de engranajes Tyrone (FEG45137).

    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.

    Procedimiento

    1. Desarme las bombas e identifique cada componente. Arme la bomba. Use como gua la publicacin

    Diagnstico de averas de la bomba de engranajes Tyrone (FEG45137) (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.

    Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Copia del Estudiante: Prctica de Taller 3.3.1

    Copiad

    elEstudiante:PrcticadeTaller3.3.1

    Fig. 3.3.25 Bomba de engranajes

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    1 2 3 4

    321

    Sistema de Sello Anterior

    Usado en la Serie 20

    (1) Retenedor de sello, (2) Sello, (3) Protector de sello, (4) Plancha de separacin

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    5 6

    5

    Primeros sellos de la plancha de presin posterior ranurados ms gr

    Usado en FP8

    (5) Sello, (6) Protector de sello

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    51/145

    7

    7

    Sellosmsrecientesdelaplancha

    depresinposteriorranuradosmsgru

    esos

    Us

    adosenFL7

    Unidad 3 -4 - Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Copia del Estudiante: Prctica de Taller 3.3.1 Hoja 3

    (7)Sello

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    52/145

    PRACTICA DE TALLER 3.3.2: MONTAJE DE LA BOMBA DE PALETAS

    Objetivo

    Desarmar y armar las tres diferentes bombas de paletas, identificar sus componentes y explicar su

    funcin.

    Material Necesario

    1. "Diagnstico de averas de la bomba hidrulica (SEBD0501).

    2. "Gua de recuperacin y reutilizacin de piezas" (SEBF8080).

    3. "Gua de identificacin de la bomba de paletas hidrulica" (SEHS9353).

    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.

    Procedimiento

    1. Desarme y arme cada bomba y cartucho y explique los tres tipos de bombas al instructor. Use como

    gua las publicaciones "Diagnstico de averas 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 averas de la bomba hidrulica" (SEBD0501), pgina 7 y la "Gua de identificacin de la bomba

    de paletas hidrulica" (SEHS9353), pgina 4.

    Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Copia del Estudiante: Prctica de Taller 3.3.2

    Copiad

    elEstudiante:PrcticadeTaller3.3.2

    Fig. 3.3.26 Bomba de paletas

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    NOTAS

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    54/145

    PRACTICA DE TALLER 3.3.3: MONTAJE DE UNA BOMBA DE PISTONES

    Objetivo

    Desarmar y armar algunos tipos de bombas de pistones, identificar los componentes y el diseo de las

    bombas.

    Material necesario

    1. "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 del Cargador de Cadenas 973" -- (SENR4940).

    4. "Gua de recuperacin y reutilizacin de piezas" - (SEBF8133).

    5. "Gua de reutilizacin de piezas" - (SEBF8136).

    6. "Anlisis de averas 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 bomba de pistones.

    Unidad 3 - 1 -- Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Copia del Estudiante: Prctica de Taller 3.3.3

    Copiad

    elEstudiante:PrcticadeTaller3.3.3

    Fig. 3.3.27 Componentes de la bomba de pistones

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Procedimiento

    1. Use la siguiente lista para encontrar la referencia apropiada de la bomba que est siendo usada.

    Desarme cada bomba de pistn e identifique sus componentes. Explique al instructor las diferencias

    en el diseo. Arme las bombas al terminar.

    Referencias: "Procedimiento 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 averas de la bomba y motor de pistones axiales" - (SEBD0641).

    "Gua de recuperacin y reutilizacin de piezas" - (SEBF8253).

    Unidad 3 - 2 -- Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Copia del Estudiante: Prctica de Taller 3.3.3

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    NOTAS

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    Leccin 4: Vlvulas de Control de Presin

    VlvulasdeC

    ontroldePresin

    Introduccin

    Las vlvulas de control de presin se usan para controlar la presin

    de un circuito o de un sistema. Aunque las vlvulas de control tienen

    diferentes diseos, su funcin es la misma. Algunos tipos de vlvulas

    de control de presin son: vlvulas de alivio, vlvulas de secuencia,

    vlvulas reductoras de presin, vlvulas de presin diferencial y

    vlvulas de descarga.

    Objetivos

    Al terminar esta leccin, el estudiante estar en capacidad de:

    1. Nombrar las cuatro vlvulas de control de presin mscomunes.

    2. Describir las funciones de la vlvula de alivio, vlvula de

    secuencia, vlvula reductora de presin y vlvula de presin

    diferencial.

    3. Identificar los smbolos ISO de las cuatro vlvulas de control

    de presin ms comunes.

    S i s t e m a s H i d r u l i c o s B s i c o s

    Fluidos hidrulicos

    Tanque hidrulico

    Motores y bomb as hidrulicos

    Vlvulas de control de presin

    Vlvulas de control direccional

    Vlvulas de control de flujo

    Cilindros

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Vlvulas de alivio

    Los 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, permite que el aceite en exceso fluya a otro circuito o

    regrese al tanque.

    Unidad 3 3-4-2 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 4

    Fig. 3.4.1 Presin de abertura de la vlvula

    Vlvula de alivio de presin simple, presin de apertura de la

    vlvula

    La figura 3.4.1 muestra una vlvula de alivio simple en la posicin depresin 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 lapresin 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.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Unidad 3 3-4-3 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 4

    Fig. 3.4.2 Ajuste de la presin de alivio

    Vlvula de alivio de presin simple, ajuste de la presin de alivio

    Un aumento 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.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Vlvula de alivio de operacin piloto, posicin CERRADA

    La vlvula de alivio de operacin piloto (figura 3.4.3) se usa con

    frecuencia en sistemas que requieren un gran volumen de aceite ydonde 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 permite a la vlvula

    de descarga tener 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 en la cmara del resorte de la vlvula de

    descarga entra en contacto con una pequea rea de la vlvula piloto.

    Esto permite 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, es mayor 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.

    Unidad 3 3-4-4 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 4

    V A LV U LA P I LO TO

    V A LV U LA

    D E D E S C A R G A

    F L U J O D E L A B O M B A

    AL

    T A N Q U E

    AL

    S I S T E M A

    R E S O R T E D E L A

    V A LV U L A D E D E S C A R G A

    R E S O R T E D E

    LA V A LV U LA P I LO TO

    O R I F I C IO D E L A

    V A LV U L A D E D E S C A R G A

    Fig. 3.4.3 Flujo de aceite del sistema

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

    61/145

    Vlvula de alivio de operacin piloto en posicin ABIERTA

    Cuando 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 permite 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 orificio

    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 debido 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.

    A L T A N Q U E

    A L S I S T E M AF L U J O D E L A B O M B A

    V A LV U LA P I LO TO

    V A LV U L A D E D E S C A R G A

    R E S O R T E D E L A

    V A LV U L A D E D E S C A R G A

    R E S O R T E D E L AV A LV U LA P I LO TO

    O R I F I C I O D E L A

    V A LV U LA P I LO TO

    O R I F I C IO D E L A

    V A LV U LA D ED E S C A R G A

    Fig. 3.4.4 Vlvula piloto en posicin abierta

    Unidad 3 3-4-5 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 4

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Smbolo ISO de la vlvula de alivio en posicin ABIERTA

    El 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.

    D E L A

    B O M B AA L

    T A N Q U E

    Fig. 3.4.6 Smbolo ISO de la vlvula de alivio en posicin abierta

    Unidad 3 3-4-6 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 4

    D E L A

    B O M B A

    A L

    T A N Q U E

    Fig. 3.4.5 Smbolo ISO de la vlvula de alivio

    Smbolo ISO de la vlvula de alivio en posicin CERRADA

    El 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.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Smbolo ISO de la vlvula de alivio de caudal variable

    La 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.

    En este punto, realice la prctica de taller 3.4.1

    D E L AB O M B A

    A LT A N Q U E

    Fig. 3.4.7 Vlvula de alivio de caudal variable

    AL

    CIRCUITO 1

    SALIDA AL

    CIRCUITO 2

    AL TANQUE

    DE LA

    B OMB A

    C A MA R A D EL R ESOR TE

    DE LA VALVULA DE

    D ESC A R GA

    VALVULA

    D E D ESC A R GA

    VALVULA

    PILOTO

    Fig. 3.4.8 Vlvula de secuencia en posicin CERRADA

    Unidad 3 3-4-7 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 4

    Vlvula de secuencia en posicin CERRADA

    La vlvula de secuencia (figura 3.4.8) es simplemente una vlvula dealivio 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.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Vlvula de secuencia en posicin ABIERTA

    Cuando 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 permite 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 ms 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.

    AL

    C IR C U ITO 1

    SALIDA AL

    CIRCUITO 2

    AL TANQUE

    D E LA

    B OMB A

    C A MA R A D EL

    R ESOR TE D E LA

    VALVULA DE DESCARGA

    VALVULA

    D E D ESC A R GA

    VALVULA

    PILOTO

    Fig. 3.4.9 Vlvula de secuencia ABIERTA

    D E L A

    B O M B A

    A L

    C I R C U I T O 2

    Fig. 3.4.10 Smbolo ISO de la vlvula de secuencia

    Unidad 3 3-4-8 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 4

    Smbolo ISO de la vlvula de secuencia

    La operacin de la vlvula de secuencia es igual a la operacin de lavlvula de alivio.

    En la vlvula de alivio, la cmara del resorte normalmente se drena

    internamente en el conducto de salida. En la vlvula de secuencia, el

    conducto de salida se conecta a un segundo circuito. Debido a que 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.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    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 suministrofluye alrededor del carrete de la vlvula reductora de presin al

    circuito de aceite controlado (al lado corriente abajo de la 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.

    S U MI N I S TR O

    D E A C E I T EP I S T O N

    C A R R E T ED E L AV A LV U LA

    C I R C U I TO D EA C E I TE

    C O N T R O L A D O

    D R E N A J E D R E N A J E

    C A M A R A D E L

    P I S T O NC A L C E S R E S O R T ED E L AV A LV U LA

    Fig. 3.4.11 Vlvula reductora de presin

    Unidad 3 3-4-9 Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos

    Leccin 4

    Vlvula reductora de presin

    La vlvula reductora de presin permite 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.

  • 7/31/2019 Copias Para Estudiante Hidraulica

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    Vlvula reductora de presin en condicin normal de operacin

    La 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


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