MANUAL DE HIDRÁULICA AVANZADA.doc

NIVEL: PERFECCIONAMIENTO

INSTITUTO NACIONAL DE COOPERACIÓN EDUCATIVA

VENEZUELA, 2004

NIVEL: PERFECCIONAMIENTO MODO: ESPECIALIZACIÒN

INSTITUTO NACIONAL DE COOPERACIÓN EDUCATIVAGERENCIA REGIONAL INCE ARAGUADIVISIÓN DE FORMACIÓN PROFESIONALUNIDAD DE TECNOLOGÍA EDUCATIVA

Maracay, agosto 2004

Especialistas en contenido Miguel Ángel Martínez (Instructor INCE Metal minero La Victoria)

Trascripción y diagramaciónLic. Judith Rodríguez M. (Diseñadora Instruccional INCE Aragua)

Supervisión General:T.S.U Dilia Robles (Supervisora Unidad de Tecnología Educativa INCE Aragua)

Coordinación Técnica EstructuralDivisión de Recursos para el Aprendizaje

Coordinación GeneralGerencia General de Formación ProfesionalGerencia de Tecnología Educativa

1ra Edición 2004

Agosto 2004

Copyright INCECONTENIDO

¿QUÉ ES EL INCE? PRESENTACIÓN

INTRODUCCIÓN

OBJETIVO COMPONENTES DE CIRCUITOS HIDRAULICOS

o Cilindro Diferencial………………………………………………………Definición……………………………………………………………….

Funcionamiento……………………………………………………...... Función en un circuito…………………………………………………

o Acumulador Hidráulico………………………………………………...

Definición………………………………………………………………. Tipos………………………………………………………………….… Volumen utilizable…………………………………………………….. Precarga……………………………………………………………….. Función en un circuito…………………………………………………

0909091010101114141517171718192021242424252729292930

o Válvula de Control de Presión…………………………………………. Definición…………………………………………………………………

Tipos……………………………………………………………………. Características………………………………………………………… Drenajes……………………………………………………………….. Ajuste de la presión…………………………………………………… Función en un circuito…………………………………………………

o Válvula de Control de Flujo con Compensación de Presión……….. Definición………………………………………………………………. Tipos……………………………………………………………………. Funcionamiento………………………………………………………. Función en un circuito…………………………………………………

o Motor Hidráulico…………………………………………………………. Definición……………………………………………………………….

Tipos…………………………………………………………………… Función en un circuito…………………………………………………

SIMBOLOGÍA DE CIRCUITOS HIDRÁULICOS Simbología de Cilindros Hidráulicos……………………………………. Simbología de Acumuladores Hidráulicos…………………………….. Simbología de Válvulas Hidráulicas…………………………………….

Simbología de Motores Hidráulicos……………………………………

AVERÍAS EN SISTEMAS HIDRÁULICOSo Sistemas

Hidráulicos……………………………………………………Definición……………………………………………………………….Componentes…………………………………………………………..Funcionamiento……………………………………………………….. o Averías en Cilindros

Hidráulicos………………………………………o Averías en Válvulas Hidráulicas………………………………………o Averías en Motores y en Bombas Hidráulicas……………………….

GLOSARIO

BIBLIOGRAFÌA

33333436

39393939404142

¿QUÉ ES EL INCE?

El Instituto Nacional de Cooperación Educativa ( INCE ), es un

Organismo autónomo con personalidad jurídica y patrimonio propio, adscrito al

Ministerio de Educación y Deportes, creado por Ley el 22 de Agosto de 1959 y

reglamentado por Decreto el 11 de Marzo de 1960 de acuerdo con Decreto

publicado en la Gaceta Oficial N° 34563 de fecha 28 de Septiembre, se reforma

el reglamento de la Ley del INCE, con la finalidad de reorganizarlo y adecuarlo a

los intereses del País y al proceso de reconversión industrial.

EL INCE, es el ente Rector de la Formación Profesional en Venezuela,

razón por la cual su acción ha estado dirigida a la formación y capacitación de la

fuerza laboral, en consonancia con las necesidades de los sectores productivos y

con las políticas de desarrollo económico y social del estado venezolano.

El Instituto tiene como Misión: Formar y capacitar de manera integral, bajo la tutela del estado y con la participación y compromiso de los empleadores y trabajadores, a la fuerza laboral que demandan los sectores productivos, orientando la formación hacia el empleo productivo, en aras de la competitividad, contribuyendo así al desarrollo social, económico y tecnológico del país.

PRESENTACIÓN

El Manual se ha diseñado para ser utilizado como una herramienta

didáctica en la administración de los contenidos programáticos del Curso

Hidráulica Avanzada, del nivel perfeccionamiento, durante el proceso de

enseñanza-aprendizaje.

El contenido se ajusta al Programa de estudio diseñado según los

requerimientos del Curso; pero desearíamos que además, investigue en otras

fuentes para incrementar los conocimientos adquiridos.

Esperamos que aproveche al máximo la oportunidad que el INCE le brinda

de convertirse en un trabajador altamente capacitado que responda,

ampliamente, a las exigencias de su área laboral.

INTRODUCCIÓN

Como es sabido, la hidráulica trata del empleo y características de los

líquidos como fluido confinado para transmitir energía, multiplicando su fuerza y

modificando su movimiento. Por eso un fluido a presión es uno de los medios

más versátiles conocidos hoy por hoy, para originar o modificar movimientos y

para transmitir potencia ya que es tan rígido como el acero y a la vez muy

flexible, cambia instantáneamente su forma para adaptarse al cuerpo que resiste

su empuje y puede ser derivado pudiéndose reunir nuevamente para trabajar en

conjunto.

En vista de esto el estudio de la hidráulica se hace necesario e importante

en un momento de empuje y transformación constante como el que estamos

viviendo.

El presente manual de hidráulica, tiene por finalidad brindar información

avanzada sobre contenidos inherentes a componentes de circuitos hidráulicos,

simbología de circuitos y averías en sistemas hidráulicos, tal como se refleja en

cada uno de los capítulos que veremos a continuación, buscando la

especialización de trabajadores que se desempeñan en esta área.

OBJETIVO

Proporcionar a los participantes los conocimientos necesarios para que

perfeccionen habilidades y destrezas requeridos en hidráulica avanzada, a fin de

cumplir con los procedimientos establecidos en ésta área de trabajo.

Hidráulica Avanzada

COMPONENTES DE CIRCUITOS HIDRÁULICOS

Cilindro Diferencial

DEFINICIÒN

Es un cilindro de doble efecto en el que las superficies efectivas del lado

del émbolo y del lado del vástago están construidas en una determinada relación.

En este caso, la relación entre la superficie del émbolo y la anular del lado del

vástago es de 2:1. La superficie del émbolo es el doble de la superficie anular del

vástago.

FUNCIONAMIENTO

En un circuito diferencial el grupo de accionamiento suministra la corriente

de líquido. Hay montada una válvula limitadora de presión, a fin de no

sobrepasar la presión admisible en el sistema. En el manómetro puede leerse la

magnitud de la presión admisible pe1. Para pilotar el cilindro diferencial con

circunvalación hay que accionar la válvula distribuidora 4/3 (posición b) y la 3/2

(posición a).

El vástago del cilindro sale sin circunvalación, es decir, lentamente,

cuando la válvula distribuidora 4/3 se encuentra en posición b y la 3/2 en posición

a. Ver Figura 1.

9


Fig. 1

FUNCIÓN EN UN CIRCUITO

El cilindro diferencial se emplea en circuitos hidráulicos con el objeto de

elevar la velocidad de avance o de igualarla a la de retorno. Como el caudal de

líquido desplazado se emplea directamente sumándose al caudal de la bomba,

se pude emplear una bomba de menor potencia. El émbolo está sujeto

hidráulicamente por el líquido actuante por ambos lados. Ver figura 2.

10


Fig. 2

Acumulador Hidráulico

DEFINICIÓN

Es un dispositivo que almacena la presión hidráulica. Esta presión

constituye la energía potencial dado que se puede convertir en energía de

presión.

TIPOS

Cargado por peso: Este tipo de acumulador aplica una fuerza a un líquido, por

medio de pesos pesados. Dado que el peso no cambia, el mismo se

caracteriza por una presión constante durante la carrera del pistón. Es

bastante grande. Se le puede utilizar en varias máquinas a la vez, pero se le

utiliza con mayor frecuencia en los sistemas hidráulicos centrales y de planta.

11


Los pesos pesados que se utilizan pueden ser de cualquier material pesado,

tal como hierro, hormigón, incluso agua. Ver figura 3.

Fig. 3

Cargado a resorte: Este acumulador consiste de un cuerpo del cilindro, un

pistón móvil y un resorte. El resorte aplica una fuerza al pistón, resultando en

la presión del líquido. Dado que el fluido se bombea al acumulador cargado a

resorte, la presión en el mismo se determina por la velocidad de compresión

del resorte. En algunos se puede variar la presión del resorte mediante el

ajuste del tornillo. Se caracteriza por ser más pequeño y flexible que otros

acumuladores y se puede montar en cualquier posición. Ver figura 4.

12


Fig. 4

Hidroneumático: Este tipo de acumulador es el que más se utiliza en los

sistemas hidráulicos industriales. Aplica una fuerza a un líquido utilizando un

gas comprimido que actúa como un resorte.

Nota: En todos los casos en que se emplea este tipo de acumulador en los sistemas industriales, el gas utilizado es nitrógeno seco. Nunca se utiliza aire comprimido porque se corre el riesgo de liberar un vapor aire-aceite.

Hay tres tipos:

o De pistón : Este tipo de acumulador hidroneumático consiste de un cuerpo

del cilindro y un pistón móvil. El gas que ocupa el volumen que está arriba del

pistón, es comprimido a medida que se carga el cuerpo del cilindro con

líquido. Cuando el acumulador está lleno, la presión del gas es igual a la

presión del sistema. (Ver figura 5).

13


Fig. 5

o De diafragma : Este tipo de acumulador hidroneumático consiste de dos

hemisferios de metal, que están separados por un diafragma de hule sintético,

flexible. El gas ocupa una cámara y es comprimido a medida que el líquido

ingresa a la otra cámara. Ver figura 6.

Fig. 6

14


o De vejiga : Este tipo de acumulador hidráulico consiste de una bolsa de hule

sintético, que está dentro de un casco de metal.

La vejiga se llena de gas comprimido. La válvula de disco, ubicada en la boca

de descarga, cierra la boca cuando el acumulador se descarga

completamente. Esto evita que la bolsa salga hacia el sistema. Ver figura 7.

Fig. 7

VOLUMEN UTILIZABLE

Un acumulador hidroneumático que se utiliza para desarrollar el flujo del

sistema opera a una presión máxima y mínima. En otras palabras, el acumulador

se llena o se carga con fluido hasta que se alcanza la presión máxima y se

recarga a una presión inferior, después que se realiza el trabajo. El volumen de

líquido que se descarga entre estas dos presiones, es el volumen utilizable del

acumulador.

PRECARGA

La presión del gas (nitrógeno seco) presente en un acumulador

hidroneumático, cuando se drena el fluido hidráulico, constituye la precarga del

15


acumulador. Cuanto mayor es la precarga menos líquido retiene el acumulador.

No obstante esto no significa que disminuye el volumen utilizable.

Generalmente, la precarga de de gas de un acumulador hidroneumático es

de 100 PSI menos que la presión inferior del sistema.


Los acumuladores cumplen una gran variedad de funciones en un sistema

hidráulico. Algunas de ellas son:

- Mantener la presión del sistema

- Desarrollar el flujo del sistema

- Amortiguar los golpes del sistema

En situación de emergencia el acumulador puede mantener la presión del

sistema. En el caso de que en un circuito de sujeción, de laminación o de

prensado, falle la bomba, se puede utilizar el acumulador para mantener la

presión del sistema, evitando que se destruya el material que está siendo

trabajado. En este caso, frecuentemente, se utiliza el volumen del acumulador

para completar el ciclo de la máquina.

Un acumulador hidráulico puede mantener la presión en una rama del

circuito, mientras que la bomba descarga el flujo presurizado a otra parte del

circuito. Además, mantiene la presión del sistema, compensando la pérdida de

presión originada por las pérdidas o el aumento de presión originado por la

expansión térmica. Ver figura 8.

Fig. 8

16


Los acumuladores constituyen una fuente de energía hidráulica. Cuando

los requerimientos de un sistema son mayores que la descarga de la bomba, se

puede utilizar la energía potencial almacenada en el acumulador, para desarrollar

el flujo del sistema. Por ejemplo, si una máquina está diseñada para efectuar su

ciclo pocas veces, se puede utilizar una bomba de poco volumen para llenar el

acumulador.

Cuando llegue el momento de operar la máquina, se desplaza la válvula

direccional y el acumulador descarga el flujo presurizado necesario al actuador.

Utilizar de este modo el acumulador junto con la bomba pequeña, constituye un

sistema para ahorrar potencia (HP). Ver figura 9.

Fig. 9

En algunos casos se utiliza un acumulador hidráulico para amortiguar los

golpes del sistema. En un sistema, los golpes pueden surgir por la inercia de una

carga conectada a un cilindro o a un motor hidráulico. O bien, pueden surgir por

la inercia de un fluido cuando se bloquea repentinamente, cuando se cambia la

dirección del flujo del sistema y cuando se desplaza rápidamente la válvula

direccional.

17


El acumulador hidráulico en el circuito amortiguará algunos de los golpes,

evitando que estos sean totalmente transmitidos a través del sistema. Ver figura

10.

Fig. 10

Válvula de Control de Presión

DEFINICIÒN

Es un dispositivo que permite controlar la presión máxima de un sistema,

con la boca primaria de la válvula conectada a la presión del sistema y la boca

secundaria al tanque, se actúa el vástago en el cuerpo de la válvula, por medio

de un nivel de presión pre-determinado, donde se conectan los conductos

primarios y secundarios y el flujo se deriva hacia el tanque.

TIPOS

18


De secuencia : Es una válvula de control de presión normalmente cerrada, que

hace que una operación tenga lugar antes que la otra.

De contrabalanceo : Es una válvula de control de presión normalmente

cerrada que se utiliza para balancear o contrarrestar un peso como el de la

plancha de una prensa o para demorar el movimiento de giro de un peso

fijado al eje del motor.

Reductora de presión : Es una válvula de control de presión normalmente

abierta que opera midiendo la presión del fluido después que este pasa a

través de la válvula. Ver figura 11.

Fig. 11

De descarga : Es una válvula de control de presión normalmente cerrada que

se opera a control remoto y que conduce el flujo hacia el tanque, cuando la

presión en una parte remota de un sistema alcanza un nivel pre-determinado.

De frenado : Es una válvula de control de presión normalmente cerrada, con

ambos controles directo y remoto, conectados simultáneamente para

19


efectuar la operación. Está sujeta directamente a los requerimientos de

carga de un motor.

CARACTERÍSTICAS

A continuación se mencionan algunas características de las válvulas de

control de presión:

Aquellas, cuyas bocas secundarias se presurizan, están provistas con

drenajes externos (Válvulas de secuencia y reductoras de presión).

Aquellas, cuyas bocas secundarias se conectan al tanque, por lo general

están provistas con drenajes internos (válvulas de alivio, de descarga, de

contrabalanceo y de frenado).

Para pasar el flujo inverso a través de una válvula de control de presión se

utiliza una válvula de retención (check).

DRENAJES

En una válvula de control de presión, el vástago se desplaza dentro de un

conducto. Habrá pérdida de fluido en el conducto sobre el vástago.

Esta pérdida es normal y se utiliza para lubricarlo. Para operar adecuadamente

una válvula de presión, se debe drenar continuamente la superficie que está

sobre el vástago, de manera tal que el líquido no perjudique el movimiento del

mismo. Esto se logra por medio de un conducto que está dentro del cuerpo de la

válvula, el cual se conecta al tanque.

Hay 2 tipos de drenaje:

1. Drenaje interno: Si se conecta al tanque el conducto secundario de una

válvula de presión, el conducto de drenaje se conecta interiormente al

conducto del tanque o al conducto secundario de la válvula.

20


2. Drenaje externo: Si el conducto secundario de una válvula es una línea

de presión, el conducto de drenaje se conecta al tanque por medio de

una línea separada. Ver figura 12.

Fig. 12

AJUSTE DE LA PRESIÒN

En una válvula de control de presión, por lo general, se varía la presión del

resorte ajustando el tornillo que comprime y descomprime el resorte. Ver figura

13.

21


Fig. 13


Válvula de secuencia : En un circuito ésta se coloca delante del cilindro

perforador para permitir que el cilindro sujetador se desplace antes que aquel.

El resorte de la válvula no permitirá que el vástago conecte los conductos

primarios y secundarios, hasta que la presión sea lo suficientemente alta

como para superarlo. Cuando el sujetador entra en contacto con la pieza de

trabajo, la bomba ejerce una mayor presión para superar la resistencia. Este

aumento de la presión activa al vástago en la válvula. Los conductos

primarios y secundarios se conectan. El flujo va hacia el cilindro perforador.

Ver figura 14.

22


Fig. 14

Válvula de contrabalanceo : En el circuito de una prensa, el vástago en la

válvula no conectará los conductos primario y secundario hasta que la

presión, que se siente en la parte inferior del vástago sea mayor que la

presión desarrollada por el peso de la plancha. De este modo se equilibra el

peso de la plancha a través de su carrera descendente.

Un motor hidráulico que hace girar una rueda pesada puede excederse

después de haberle dado impulso. Al colocar la válvula en la salida del motor,

ésta no se abrirá hasta que la presión alcance la salida del motor. Esta

presión contrarresta la fuerza del peso del giro. Ver figura 15.

23


Fig. 15

Válvula reductora de presión : El circuito del sujetador ilustrado requiere que el

cilindro de sujeción B ejerza una fuerza menor que el de A. La válvula ubicada

delante del cilindro de sujeción B, permitirá que el flujo pase al cilindro hasta

que la presión alcance el ajuste de la válvula. En este punto se activa el

vástago de la válvula restringiendo dicha rama del circuito. La presión

excesiva, delante de la válvula, se convierte en calor. El cilindro B, sujeta a

una presión reducida. Ver figura 16.

Fig. 16

Válvula de descarga : Conectada a un circuito, con su línea piloto conectada

corriente abajo desde la válvula de retención, permitirá que el flujo de la

24


bomba vuelva al tanque a una presión mínima cuando se carga el acumulador

al ajuste de la válvula. Ver figura 17.

Fig. 17

Válvula de frenado : Si se fija la válvula de frenado para operar a 57 Kg/cm2,

esta se abrirá cuando haya 7 Kg/cm2 en la línea de entrada del motor. La

presión en la entrada del motor será aquella que sólo haga girar la carga

(suponiendo que esta presión sea superior a 7 Kg/cm2). Si la carga intenta

desplazase, la presión cae en la línea de entrada al motor. La válvula de

frenado se cierra y no se abre hasta que se genere una contrapresión de 57

Kg/cm2, para reducir la carga. Ver figura 18.

25


Fig. 18

Válvula de Control de Flujo con Compensación de Presión

DEFINICIÒN

Es un dispositivo mecánico provisto de un cuerpo de la válvula y una parte

móvil y se utiliza para reducir la velocidad de flujo de una bomba a un actuador,

sin alterar la presión.

TIPOS

Restrictor : Compuesta de un cuerpo con bocas de entrada y salida, una

válvula de aguja, un vástago de compensación y un resorte que presiona al

vástago. Ver figura 19.

26


Fig. 19

By – Pass : Compuesta de un cuerpo de válvula con entrada y salida, salida

del tanque, válvula de aguja, vástago compensador y un resorte que

posiciona al vástago. Ver figura 20.

Fig. 20

FUNCIONAMIENTO

Tipo Restrictor : Con el vástago compensador hacia el lado A, todo el líquido

presurizado, que entre al sistema, llegará a la válvula de aguja. Si el vástago

27


está ligeramente desplazado hacia el lado B, el líquido presurizado queda

bloqueado. Para mantener el flujo a través de la válvula, el resorte desplaza al

vástago compensador hacia el lado A. La presión delante de la válvula de

aguja es sensada en el lado A del vástago por medio de un pasaje piloto

interno. Cuando la presión del fluido en este punto supera la presión del

resorte, el vástago se mueve hacia el lado B. Si el orificio de la válvula aguja

está ajustado para que pase un poco menos que el caudal de la bomba, la

presión delante de la válvula de aguja tratará de superar la presión de

calibración de la válvula de alivio. Cuando la presión supera la del resorte

compensador, el vástago se mueve y restringe el flujo hacia la válvula de

aguja. Al pasar el fluido por la restricción, toda la presión en exceso del valor

del resorte se transforma en calor.

Tipo By-Pass : El vástago compensador en esta válvula desarrolla una presión

diferencial constante a través del orificio de la válvula de aguja, abriendo y

cerrando un pasaje hacia el tanque. Con el vástago compensador totalmente

en posición inferior, el pasaje al tanque está bloqueado. Con el vástago

compensador en la posición superior, el pasaje al tanque está abierto. En esta

condición, todo el flujo hacía la válvula retornará al tanque. En condiciones

normales, el vástago compensador está en la posición de cerrado actuando

por el resorte.

Si el resorte tiene un valor de 7 Kg/cm2, la presión de la válvula de aguja

estará limitada a 7 Kg/cm2.

Durante la operación, la presión delante de la aguja intenta aumentar

hasta la presión de calibración de la válvula de alivio. Cuando la presión llega

a 7 Kg/cm2, el vástago descubre el pasaje hacia el tanque limitando, de esta

manera, la presión delante de la válvula de aguja a 7 Kg/cm2.

Un valor constante de la presión delante del orificio de la válvula de

aguja, no garantiza un flujo constante. Si la presión después del orificio

cambia, la presión diferencial a través del orificio cambia y por lo tanto

también el flujo. Para compensar esta situación, la presión después de la

28


válvula de aguja actúa sobre la parte superior del pistón por medio de un

pasaje piloto.

Dos presiones actúan, la presión del resorte y la presión del fluido

después de la válvula de aguja. Si el resorte tuviese un valor de 7 Kg/cm2, la

presión del fluido delante de la válvula de aguja estaría limitada a 7 Kg/cm2

sobre la presión detrás del orificio. Siempre que, la presión de calibración de

la válvula de alivio sea lo suficientemente alta, la presión diferencial a través

de la válvula de aguja tendrá el valor del resorte que en este ejemplo es de 7

Kg/cm2, de esta manera, siempre tendremos la misma presión diferencial

disponible para desarrollar el flujo, independientemente de los cambios de

presión.


Tipo Restrictor : En todo el circuito ilustrado, la válvula de control de flujo con

compensación de presión tipo restrictor, está ajustada para 12 l/min. La

presión de calibración de la válvula de alivio es 35 Kg/cm2. La presión de

carga es 14 Kg/cm2. El resorte actuante sobre el vástago compensador tiene

un valor de 7 Kg/cm2.

Durante la operación del sistema, la presión de carga de 14 Kg./cm2, más

los 7 Kg/cm2 del resorte actúan sobre el carrete compensador. La bomba

intentará hacer pasar su caudal total de 20 l/min a través del orificio de la

válvula de aguja. Cuando la presión de la válvula de aguja alcanza 21 Kg/cm2

, el vástago compensador se desplaza y restringe la entrada del flujo.

La presión en la entrada del control de flujo alcanza la presión de

calibración de la válvula de alivio 35 Kg/cm2 . Al pasar el fluido por la

restricción producida por el vástago compensador 14 Kg/cm2 de los 35 Kg/cm2

se transforman en calor.

La presión delante de la válvula de aguja está limitada a 21 Kg/cm2 , de

éstos, 14 Kg/cm2 son usados por la resistencia de carga, 7 Kg/cm2 se utilizan

29


para desarrollar el flujo a través del orificio de la válvula de aguja. El caudal

en este caso es 12 l/min., los restantes 8 l/min. pasan de la válvula de alivio.

Ver figura 21.

Fig. 21

Tipo By- Pass : En el circuito ilustrado, esta válvula está abierta para que

pasen 12 l/min. La presión de apertura de la válvula de alivio es 35 Kg/cm2, la

presión de carga 14 Kg/cm2 , el resorte actuante sobre el vástago

compensador tiene un valor de 7 Kg/cm 2 .

Durante la operación, la presión de carga de 14 Kg/cm2 más los 7 Kg/cm2

del resorte actúan sobre el vástago compensador.

La bomba intenta enviar su flujo total de 20 l/min a través del orificio

delante de la válvula de aguja. Cuando la presión delante de la válvula de

aguja alcanza 21 Kg/cm2 , el vástago compensador descubre el pasaje hacia

el tanque.

La presión delante de la válvula de aguja está limitada a 21 Kg/cm2, de estos

21 Kg/cm2, 14 Kg/cm2 son usados para superar la resistencia de carga, 7

Kg/cm2 se usan para desarrollar el flujo a través de la válvula de aguja.

El flujo, en este caso, es 12 l/min. Los restantes 8 l/min se desvían hacia el

tanque a través del pasaje de la válvula. Ver figura 22.

30


Fig. 22

Motor Hidráulico

DEFINICIÒN

Es un dispositivo de desplazamiento positivo, es decir, a medida que

recibe un flujo constante de fluido, la velocidad del motor permanecerá

relativamente constante, sin tener en cuenta la presión. Convierte la energía

operativa de un sistema hidráulico en energía mecánica rotativa.

TIPOS

De paleta : Es un motor de desplazamiento positivo que genera un torque de

salida en su eje permitiendo que la presión hidráulica actúe sobre las paletas

que están desplazadas. El grupo rotativo está conformado por paletas, un

rotor, una carcasa, un eje y una placa con orificios de entrada y salida en

forma de riñón. Ver figura 23.

31


Fig. 23

De engranaje externo : Es un motor de desplazamiento positivo, que genera

un torque de salida en su eje, permitiendo que la presión hidráulica actúe

sobre los dientes del engranaje. Está conformado por una caja con bocas de

entrada y salida y un grupo rotativo formado por dos engranes. Uno, el

engrane de accionamiento fijado al eje que se conecta a la carga y el otro el

accionado. Ver figura 24.

Fig. 24

De engranaje interno : Consiste en un motor de engranaje externo que se

engancha con los dientes que están sobre la circunferencia interna de un

engranaje de mayor tamaño.

32


De pistón : es un motor de desplazamiento positivo que genera un torque de

salida en su eje, permitiendo que la presión hidráulica actúe sobre los

pistones. Está conformado por una placa oscilante, un cuerpo del cilindro,

pistones, una placa de zapata, un resorte polarizador de la placa de zapata,

una placa con orificios y un eje.


El torque generado por un motor hidráulico es el resultado de la presión

hidráulica que actúa sobre el grupo rotativo del motor. La fuerza generada por la

contrapresión sobre el grupo rotativo, se debe superar antes de hacer girar la

carga. Para controlar con precisión la velocidad del motor hidráulico, se utiliza un

circuito medidor de salida. Por lo general, los motores hidráulicos se drenan

desde el exterior. Esto significa que una parte del flujo que ingresa al motor

termina en pérdida. Dado que aumentan los requerimientos de torque y la

presión en el motor, un mayor caudal de flujo sale del drenaje. Como resultado,

disminuye la velocidad del eje del motor.

El circuito medidor de salida controla el flujo a medida que éste es

descargado del motor pero no controla la pérdida. Este constituye el único

circuito que puede controlar precisamente la velocidad del eje del motor, sin tener

en cuenta la carga.

Uno de los puntos más importantes en los circuitos del motor es el control

de la carga que está fijada al eje del motor. La válvula de contrabalance evita que

se desplace la carga y permite al motor generar un torque pleno.

33


34


SIMBOLOGÍA DE CIRCUITOS HIDRÁULICOS

Simbología de Cilindros Hidráulicos

A continuación se puede observar el símbolo utilizado para los cilindros

hidráulicos. Ver figura 1.

Fig. 1

Simbología de Acumuladores Hidráulicos

A continuación se presentan varios símbolos establecidos para los

acumuladores hidráulicos. Ver figuras 2,3, 4 y 5.

Fig. 2

35


Fig. 3

Fig. 4

36


Fig. 5

Simbología de Válvulas Hidráulicas

A continuación se presentan varios símbolos establecidos para las

válvulas hidráulicas. Ver figuras 6, 7,8 y 9.

Fig. 6

37


Fig. 7

Fig. 8

38


Fig. 9

Simbología de Motores Hidráulicos

A continuación se presentas varios símbolos establecidos para los

motores hidráulicos. Ver figuras 10,11 y 12.

Se incluye símbolo para bombas hidráulicas. Ver figura 13.

39


Fig. 10

Fig. 11

40


Fig. 12

Fig. 13

41


AVERÍAS EN SISTEMAS HIDRÁULICOS

Sistemas Hidráulicos

DEFINICIÓN

Son sistemas que transmiten potencia desde un punto hasta otro y que

convierten la potencia disponible en potencia utilizable en el lugar donde se

requiere.

COMPONENTES

Bombas y sus unidades impulsoras (fuentes de potencia).

Actuadores.

Conectores y conductores.

Válvulas de control.

Equipo de acondicionamiento y almacenamiento de fluido.

Fluidos Hidráulicos: Son fluidos que actúan como portadores de la potencia

hidráulica a través del sistema pero también cumplen la función esencial de

lubricar el equipo hidráulico. La mayoría son mezclas cuidadosamente

seleccionadas de aceite y aditivos, siendo, muchos de ellos, resistentes al fuego.

FUNCIONAMIENTO

El funcionamiento se explica según la máquina básica o pieza de equipo

en que está instalado el sistema. Si, por ejemplo, es una unidad de taladro

deslizante que tiene una unidad de potencia hidráulica montada a todo lo largo, el

42


impulso del cilindro hidráulico se usa para mover y colocar en posición el cabezal

del taladro de la máquina. Cuando la máquina está en reposo, el cilindro retrae el

carro. Con una señal el cilindro se extiende rápidamente para mover las

herramientas hacia la pieza de trabajo. La velocidad del impulsor se desacelera

para reducir la velocidad utilizada para cortar. La velocidad lenta es mantenida

hasta que se termina el corte. Luego, las herramientas son devueltas

rápidamente a su posición de partida, donde esperan otro ciclo de trabajo.

Averías en Cilindros Hidráulicos

Para localizar las averías se pueden usar como base las siguientes

preguntas:

1. ¿Es el cilindro lo suficientemente grande para el trabajo?

2. ¿Existe desalineamiento entre el cilindro y la carga que se va a mover?

3. ¿Es la presión de fluido hidráulico en el cilindro adecuada para producir la

fuerza requerida?

4. ¿Están los sellos del pistón o empaquetaduras de las varillas del pistón

desgastadas, dejando escapar presión?

Lo más fácil de examinar son el tamaño del cilindro y el tamaño de la

carga a mover, aunque generalmente ésta es bastante constante. Si es

necesario aumentar el tamaño del cilindro, se ha de determinar cuánto

trabajo puede hacer el cilindro o ha hecho en el pasado.

El desalineamiento es un problema muy común del cilindro y puede

ubicarse fácilmente por la inspección visual de su longitud. Si es

creado por la carga lateral excesiva hace que el cilindro se atasque y

quede inoperante. Pude ser interno o externo, siendo éste el más

frecuente y significa que la varilla del cilindro no se mueve en línea

recta, es decir, que el extremo de la varilla del cilindro no está alineado

con la línea central del mismo.

43


Si la superficie del prensa estopa está seca, aunque el cilindro esté

bien lubricado, el desalineamiento se nota debido al ruido, el cual

puede ser un chirrido o vibración.

Los cilindros de extremo doble en que se conectan dos varillas al

pistón son más susceptibles al desalineamiento externo que aquellos

de extremo simple.

La carga lateral también puede identificarse por las marcas de

desgaste en la varilla del pistón y prensa estopa de la varilla. Estas

marcas son causadas por la flotación de la varilla contra el lado del

prensa estopa. Además de las marcas de desgaste en la varilla del

pistón, el prensa estopa mostrará evidencia de frotación. El desgaste

del prensa estopa, generalmente, resulta en fugas de fluido del cilindro.

Si la carga lateral es lo suficientemente severa y la varilla del pistón no

cede o se pandea, la misma se romperá. En la mayoría de los casos, la

rotura será en las secciones recortadas de la varilla. El

desalineamiento externo, a menudo, será transmitido de vuelta al

pistón, haciéndolo rayar el diámetro interno del tubo.

El desalineamiento interno es menos común que el externo, pero no

obstante, sucede. Un problema puede ser la conexión entre el pistón y

la varilla, si el cilindro parece estar tascándose mientras no está bajo

carga, esta es una causa posible.

Cuando el pistón no está firmemente sujeto a la varilla, inclinará y

rayará el diámetro interno del tubo. El cilindro no funciona durante

mucho tiempo bajo éstas condiciones, pues las marcas de ralladuras

en el tubo permiten el escape de fluido, reduciendo la efectividad del

cilindro. Además, la empaquetadura se destruirá rápidamente.

El apriete inadecuado de la varilla de conexión puede ser otra fuente

de desalineamiento interno.

44


Averías en Válvulas Hidráulicas

Las averías más comunes son:

- Fugas excesivas

- Adhesión o atascamiento

- Elemento de control no funciona

- Partes agrietadas o quebradas

- Resortes reformados o rotos

El reemplazo de las piezas dañadas trata los síntomas pero no

necesariamente resuelve el problema. Es necesario examinar las piezas

dañadas ya que nos pueden revelar la causa del problema. La causa debe

corregirse o de lo contrario seguirá ocurriendo el mismo problema.

Otros factores como control de calidad, cambios de diseños, válvulas

incorrectamente aplicadas o identificadas han de tomarse en cuenta para

localizar las averías.

Averías en Motores y en Bombas Hidráulicas

Debido a la similitud de diseño y construcción, los problemas que ocurren

en los motores hidráulicos también ocurren en las bombas hidráulicas y los

procedimientos para localizar las averías son iguales.

Debido a que las inspecciones visuales mientras el motor o la bomba

hidráulica están funcionando son limitadas, la única otra manera de

determinar lo que está sucediendo dentro de ellos es escuchando.

La determinación de la razón de la avería en el motor o bomba hidráulica

debe hacerse en secuencia lógica.

Algunas de las causas más comunes de averías son:

- Contaminación

- Cavitación

45


- Incompatibilidad de fluidos

- Temperatura

La presencia de contaminantes sólidos normalmente se manifiesta como

una apariencia picada de los engranes y la ranuración circular en las

placas de desgaste laterales. Los motores y bombas de engranes

externos pueden pasar una gran cantidad de contaminación sin un daño

severo inmediato. Las partículas más duras, especialmente las metálicas,

causan daños mayores. El desgaste causado por los contaminantes

reduce la capacidad del motor o bomba para mantener los niveles

apropiados de flujo de fluido y presión.

El aire en un motor o bomba hidráulica resulta en la pérdida de lubricación

y un sistema esponjoso (ligeramente compresible). Normalmente, el ruido

durante el funcionamiento es una indicación que hay aire en la bomba. Si

la fuga de aire se corrige con prontitud, se dañará muy poco o nada. Si no

se corrige, todo el sistema puede atascarse con aire y quedar inoperante.

La cavitación es algunas veces confundida con aire en la bomba o motor

debido a que también aumenta el nivel del ruido de operación. Esta

condición es más notoria cerca de la sección de entrada y suena como si

la bomba o motor tuviese canicas en su interior. Realmente, la cavitación

es una vació que pasa a través de la bomba o motor. A medida que el

vacío se mueve de la entrada a la salida, el aceite se derrumba

rápidamente, algo como una explosión en sentido contrario. Durante el

colapso, se desprenden partículas metálicas de las piezas de la bomba o

motor. Las piezas afectadas tiene la apariencia de estar picadas como

pequeños cráteres. En cierto modo, la cavitación es más problemática que

la contaminación, pues crea su propia contaminación en la misma bomba

o motor.

Las causas típicas de la cavitación incluyen: velocidades excesivas,

entrada restringida de la bomba y filtros de entrada obturados. Las cargas

desbocadas también pueden causar cavitación en el motor de engranes.

46


Si la viscosidad del fluido es demasiado baja, se produce el dibujo rayado

en las superficies externas de sellado de las placas de desgaste. Aunque

el fluido tenga buena lubricidad, la baja viscosidad de operación causará

problemas.

La baja viscosidad y mala lubricación, frecuentemente, permiten el

contacto de metal con metal entre las piezas giratorias y no giratorias. El

contacto metálico aumenta la temperatura de operación y permite que se

formen grietas cortas en la superficie (agrietamiento por calor). Estas

grietas pueden ser azuladas indicando que se ha generado calor. El

desalineamiento, empuje terminal o deformación del cuerpo debido al

montaje incorrecto son causas adicionales del contacto metálico.

47


48


GLOSARIO

ACUMULADOR HIDRÁULICO: Es el que almacena la presión hidráulica. Esta

presión constituye la energía potencial, dado que se puede convertir en energía

de presión.

BOMBAS HIDRÁULICAS: Son las que convierten la energía mecánica transmitida

por su generador en energía hidráulica.

CILINDRO HIDRÁULICO: Es un tubo calibrado con un cierre en cada extremo y un

pistón móvil que esta fijo al vástago y transforma la energía hidráulica en

mecánica lineal o directa, la que se aplica a un objeto resistente para realizar un

trabajo.

MOTOR HIDRÁULICO: Es un dispositivo de desplazamiento positivo, es decir, a

medida que recibe un flujo constante de fluido, la velocidad del motor

permanecerá relativamente constante, sin tener en cuenta la presión.

SISTEMAS HIDRÁULICOS: Son sistemas que transmiten potencia desde un punto

hasta otro y que convierten la potencia disponible en potencia utilizable en el

lugar donde se requiere.

VÁLVULA DE CONTROL DE FLUJO CON COMPENSACIÓN DE PRESIÒN: Es un

dispositivo mecánico provisto de un cuerpo de la válvula y una parte móvil y se

utiliza para reducir la velocidad de flujo de una bomba a un actuador, sin alterar

la presión.

VÁLVULA DE CONTROL DE PRESIÓN: Es un dispositivo mecánico provisto con

una parte interna móvil, la cual obstruye o libera un pasaje en el cuerpo de la

49


válvula cuando la presión alcanza determinado nivel, permitiendo que el líquido

siga una u otra dirección.

50


BIBLIOGRAFÍA

H. Wayne Beaty y James L. Kirtley. (s/f) Manual del Motor Eléctrico.

Edit. Mc Graw-Hill. México.

Schrader Bellows. (s/f) Tecnología Hidráulica Industrial.

Servicios Industriales de Mecánica de Mantenimiento (SIMEN). (s/f)

Detección de Fallas Hidráulicas. División de Adiestramiento.

51


MATERIAL APROBADO POR LA DIVISIÓN DE RECURSOS PARA EL APRENDIZAJE SEGÚN

FICHA TÉCNICA CORRELATIVO 049 DE FECHA: 29-07-2005

La Gerencia General de Formación Profesional pone en vigencia el presente material a partir de

la fecha de su edición. Se agradece que los instructores y especialistas del área, realicen una

evaluación del mismo, a fin de incorporar las correcciones pertinentes y garantizar su

actualización.

Se prohíbe la reproducción total o parcial de esta publicación sin la previa autorización del

Instituto Nacional de Cooperación Educativa (INCE)

52

MANUAL DE HIDRÁULICA AVANZADA.doc

Documents

Transcript of MANUAL DE HIDRÁULICA AVANZADA.doc