manual principios fundamentos sistemas hidraulicos maquinaria pesada (1)

UNIDAD 2Fundamentos de los Sistemas Hidrulicos -Principios de los Sistemas Hidrulicos

Uni

dad

2:Fu

ndam

ento

s de

los S

istem

as H

idr

ulico

s

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 losequipos pesados. Los principios de hidrulica bsica se aplican en eldiseo de los sistemas hidrulicos de los implementos, sistemas dedireccin, sistemas de frenos y sistemas del tren de fuerza. Se debenconocer los principios de hidrulica bsica antes de ver los sistemashidrulicos de la mquina.

Leccin 1: Principios de los SistemasHidrulicos

Prin

cipi

os d

e lo

s Sist

emas

Hid

rul

icos

IntroduccinTodos sabemos que los principios de hidrulica bsica se puedendemostrar al ejercer presin controlada a un lquido para realizar untrabajo. Existen leyes que definen el comportamiento de los lquidosen condiciones de variacin de flujo y aumento o disminucin depresin. El estudiante debe estar en capacidad de describir y entenderestas leyes, si desea tener xito como tcnico de equipo pesado.

ObjetivosAl 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 dehidrulica.

3. Describir las caractersticas de un flujo de aceite que pasa atravs de un orificio.

4. Demostrar y entender los principios de hidrulica bsica.

PR IN CIP IO S D E H IDR A ULICA B A S ICA

SISTEM AS HIDRAULICO S BAS IC OS

Fig. 2.1.1 Recipientes para lquidos

LIQUIDO

FUERZA

PESO50 lbs.

Fig. 2.1.2 Lquido bajo presin

Los lquidos son prcticamente incompresibles

Un lquido es prcticamente incompresible. Cuando una sustancia secomprime, ocupa menos espacio. Un lquido ocupa el mismo espacioo volumen, aun si se aplica presin. El espacio o volumen ocupadopor una sustancia se llama desplazamiento.

Uso de lquidos en los sistemas hidrulicos

Se usan lquidos en los sistemas hidrulicos porque tienen entre otras lassiguientes 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 HidrulicosLeccin 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 travsde tuberas y mangueras de cualquier forma y tamao.

FUERZA

GAS

50 lbs.PESO

Fig. 2.1.3 Un gas puede comprimirse

Ra d io 3 pulg . R a dio 2 p ulg .

1.130 lbs

FU

ER

ZA

5 00 lbs

40 lb/p ulg 2 FUE

RZ

A

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 todaslas direcciones y acta con igual fuerza en todas las reas. Por tanto,en un sistema cerrado de aceite hidrulico, una fuerza aplicada encualquier 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 unlquido contenido en un recipiente cerrado, una presin aproximada de275,6 kPa (40 lb/pulg2). Las mismas 275,6 kPa (40 lb/pulg2) actuandosobre un pistn de 7,62 cm (3 pulgadas) de radio, soporta un peso de512,6 kg (1.130 libras).En este punto, realice la prctica de taller 2.1.1

Un gas puede comprimirse

Cuando un gas se comprime ocupa menos espacio y sudesplazamiento es menor. El espacio que deja el gas al comprimirsepuede ser ocupado por otro objeto. Un lquido se ajusta mejor en unsistema hidrulico, puesto que todo el tiempo ocupa el mismovolumen o tiene el mismo desplazamiento.


Fuerza = Presin x AreaF

P APresin = 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 seconocen dos de estas tres variables. Es necesario entender estos trestrminos 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 esigual a la presin por el rea (F = P x A). La presin es la fuerza de un fluido por unidad de rea y se expresageneralmente en unidades de kilopascal (kPa) o libra por pulgadacuadrada (lb/pulg2).El rea es una medida de superficie. El rea se expresa en unidadesde metro cuadrado o pulgada cuadrada. Algunas veces el rea serefiere al rea efectiva. El rea efectiva es la superficie total usadapara crear una fuerza en una direccin deseada.El rea de un crculo se obtiene con la frmula:

Area = Pi (3,14) por radio al cuadradoSi el radio del crculo es de 2 pulgadas, figura 2.1.4,A = Pi x r2A = 3,14 x (2" x 2")A = 12,5 pulg2Conociendo el rea, es posible determinar qu presin se necesitaren el sistema para levantar un peso dado. La presin es la fuerza porunidad 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, seproduce una presin de 40 lb/pulg2La presin se obtiene con la frmula:

Presin = Fuerza dividida por la unidad de rea P = 500 lb/12,5 pulg2

P = 40 lb/pulg2


Ventaja mecnicaLa figura 2.1.6 muestra de qu manera un lquido en un sistemahidrulico provee una ventaja mecnica.Ya que todos los cilindros estn conectados, todas la reas debenllenarse antes de presurizar el sistema. Use la frmula hidrulica y calcule el valor de los elementos queestn con signo de interrogacin. Los cilindros se numeran deizquierda a derecha.Para calcular la presin del sistema, debemos usar los dos valoresconocidos del segundo cilindro a la izquierda. Se usa la frmulapresin igual a fuerza dividida por rea.

Presin = Fuerza Presin = 50 lb Presin = 50 lb/pulg2Area 1 pulg2

Conocida la presin del sistema, podemos calcular la fuerza de lacarga de los cilindros uno y tres y el rea del pistn del cilindrocuatro.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, reaigual a fuerza dividida por la presin (Area = Fuerza/Presin).Las respuestas correctas son: la carga del cilindro uno es 250libras, la carga del cilindro tres es 150 libras y el rea del pistndel cilindro es 2 pulg2.

En este punto, realice la prctica de taller 2.1.2

50 lbs

FUER

ZA

5 pu lg2

?FU

ER

ZA

100 lbs

DE LABO M BA

?

? ?

?

FUER

ZA

FUE

RZA

1 pu lg 2 3 pulg2

Fig. 2.1.6 Ventaja mecnica

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

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


60 60

12000 120

FLUJO1 gal EE.UU./min

Fig. 2.1.7 Sin restriccin

60 60

12000 120

30 90


Fig. 2.1.8 Un orificio restringe el flujo

Un orificio restringe el flujoUn orificio restringe el flujo de la bomba. Cuando un aceite fluye atravs de un orificio, se produce presin corriente arriba del orificio.

En la figura 2.1.8 hay un orificio en la tubera entre los dosmanmetros. El manmetro corriente arriba del orificio indica que senecesita una presin de 207 kPa (30 lb/pulg2), para enviar un flujo de1 gal EE.UU./min a travs del orificio. No hay restriccin de flujodespus del orificio. El manmetro ubicado corriente abajo delorificio indica presin de cero.

EFECTO DEL ORIFICIOCuando hablamos en trminos hidrulicos, es comn usar el trmino"presin de la bomba". Sin embargo, en la prctica, la bomba noproduce presin. La bomba produce flujo. Cuando se restringe elflujo, se produce la presin.

En las figuras 2.1.7 y 2.1.8, el flujo de la bomba a travs de la tuberaes 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.


60

0 120

30 90

60

0 120

30 90


60

0 120

30 90

60

0 120

30 90


Fig. 2.1.9 Bloqueo del flujo

Bloqueo del flujo de aceite al tanqueCuando se tapa un extremo de la tubera, se bloquea el flujo de aceiteal tanque.

La bomba regulable contina suministrando un flujo de 1 galEE.UU./min y llena la tubera. Una vez llena la tubera, la resistenciaa cualquier flujo adicional entrando a la tubera produce una presin.Esta presin se comporta de acuerdo con la Ley de Pascal, definidacomo la presin ejercida en un lquido que est en un recipientecerrado se transmite ntegramente en todas las direcciones y acta conigual fuerza en todas las reas. La presin ser la misma en los dosmanmetros.

La presin contina aumentando hasta que el flujo de la bomba sedesve a otro circuito o al tanque. Esto se hace generalmente usandouna vlvula de alivio.

Si el flujo total de la bomba contina entrando a la tubera, la presinseguira aumentando hasta el punto de causar la explosin delcircuito.


60

0 120

30 90

lb /pul g2

60

0 120

30 90

60

0 120

30 90

207 kPa (30 lb /pul g2 )

l b /pul g2 l b /pul g2

207 kPa (30 lb /pul g2 ) 207 kPa (30 l b /pul g2 )


60

0 120


30 9060

0 120

30 90

60

0 120

30 90

lb /pul g2 lb /pulg2l b /pul g2

Fig. 2.1.10 Restriccin del flujo en un circuito en serie

207 kPa (30 lb/p u lg 2)

414 kPa (60 lb /pu lg2)

620 k Pa (90 lb /p u lg 2)

DE L AB OMB A

CIRCUITOUNO

CIRCUITODOS

CIRCUITOTRES

Fig. 2.1.11 Restrictions In Parallel

Restriccin de flujo en un circuito en paraleloEn un sistema con circuitos en paralelo, el flujo de aceite de la bombade aceite sigue el paso de menor resistencia. En la figura 2.1.11, labomba suministra aceite a los tres circuitos montados en paralelo. Elcircuito nmero tres tiene la menor prioridad y el circuito nmero unola mayor prioridad.

Restriccin del flujo en un circuito en serieHay 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 circuitohidrulico ofrecen una resistencia similar a las resistencias en serie deun circuito elctrico, en las que el aceite debe fluir a travs de cadaresistencia. La resistencia total es igual a la suma de cada resistenciaindividual.

En este punto, realice la prctica de taller 2-1-3


Cuando el flujo de aceite de la bomba llena el conducto ubicado a laizquierda de las tres vlvulas, la presin de aceite de la bombaalcanza 207 kPa (30 lb/pulg2). La presin de aceite de la bomba abrela vlvula al circuito uno y el aceite fluye en el circuito. Una vezlleno el circuito uno, la presin de aceite de la bomba comienza aaumentar. La presin de aceite de la bomba alcanza 414 kPa (60lb/pulg2) y abre la vlvula del circuito dos. La presin de aceite de labomba no puede continuar aumentando sino hasta cuando el circuitodos est lleno. Para abrir la vlvula del circuito tres, la presin deaceite de la bomba debe exceder los 620 kPa (90 lb/pulg2).

Para limitar la presin mxima del sistema, debe haber una vlvula dealivio del sistema en uno de los circuitos o en la bomba.

En este punto, realice la prctica de taller 2.1.4


PRACTICA DE TALLER 2.1.1: LEY DE PASCAL

ObjetivoEl objetivo de la prctica de taller es demostrar la Ley de Pascal. Cuando las tuberas estn conectadasy llenas con aceite bloqueado, la presin es igual en todo el circuito.

Material necesario

1. Equipo de capacitacin de hidrulica bsica.

Procedimiento

1. Use la manguera ms corta posible al realizar las conexiones de mangueras.2. Conecte una manguera de la salida de la bomba al orificio No. 1 de la vlvula de alivio del

sistema.3. Conecte una manguera del orificio al No. 1 opuesto en la vlvula de alivio del sistema al

mltiple de presin.4. Conecte una manguera del orificio No. 2 de la vlvula de alivio del sistema al mltiple de

retorno.5. Conecte una manguera del mltiple de presin al orificio del primer manmetro en lnea del

lado izquierdo.6. Conecte una manguera del primer manmetro de la tubera del lado derecho al orificio del

segundo manmetro en lnea del lado izquierdo.7. Gire al mximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio de presin del

sistema. Luego gire dos vueltas a la derecha el tornillo de ajuste.8. Active el equipo de capacitacin y espere 10 segundos.9. Lea las presiones en el manmetro del sistema y en los dos manmetros en lnea. Anote a

continuacin cada presin en el espacio correspondiente.Presin del sistema _____________ Presin del segundo manmetro en lnea _______Presin del primer manmetro en lnea_________

10. Desactive el equipo de capacitacin y desconecte las mangueras.

Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas HidrulicosCopia del Instructor: Prctica de Taller 2.1.1

Cop

ia d

el In

stru

ctor

:Pr

ctic

a de

Talle

r 2.

1.1

BOM BA

TA NQ UE

VALV UL A DEA LIV IO DE L

S IST EM AVA LV U LA D EA LIV IO D ER E SPA LDO

M AN OM ET ROD EL S IST EM A

P RIM ERM AN O MET RO

EN LINEA

S EG UN DOMA NO ME TRO

E N L INE A

1 1

2

Fig. 2.1.12

PRACTICA DE TALLER 2.1.1: LEY DE PASCAL

ObjetivoEl objetivo de la prctica de taller es demostrar la Ley de Pascal. Cuando las tuberas estn conectadasy llenas con aceite bloqueado, la presin es igual en todo el circuito.

Material necesario


Procedimiento


sistema.3. Conecte una manguera del orificio al No. 1 opuesto en la vlvula de alivio del sistema al

mltiple de presin.4. Conecte una manguera del orificio No. 2 de la vlvula de alivio del sistema al mltiple de

retorno.5. Conecte una manguera del mltiple de presin al orificio del primer manmetro en lnea del

lado izquierdo.6. Conecte una manguera del primer manmetro en lnea del lado derecho al orificio del

segundo manmetro de la tubera del lado izquierdo.7. Gire al mximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio de presin del

sistema. Luego gire dos vueltas a la derecha el tornillo de ajuste.8. Active el equipo de capacitacin y espere 10 segundos.9. Lea las presiones en el manmetro del sistema y en los dos manmetros en lnea. Anote a

continuacin cada presin en el espacio correspondiente.Presin del sistema _____________ Presin del segundo manmetro en lnea _______Presin del primer manmetro en lnea_________


Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas HidrulicosCopia del Estudiante: Prctica de Taller 2.1.1

Cop

ia d

el E

stud

iant

e:Pr

ctic

a de

Talle

r 2.

1.1

BOM BA

TA NQ UE

VALV UL A DEA LIV IO DE L

S IST EM AVA LV U LA D EA LIV IO D ER E SPA LDO

M AN OM ET ROD EL S IST EM A

P RIM ERM AN O MET RO

EN LINEA

S EG UN DOMA NO ME TRO

E N L INE A

1 1

2

Fig. 2.1.12

PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICAObjetivoEl objetivo de esta prctica de taller es demostrar el principio de hidrulica bsica, Fuerza = Presin xArea.Material Necesario1. Equipo de capacitacin de hidrulica bsica.ProcedimientoEn esta prctica de taller se usar un resorte de compresin para simular la carga del cilindro. Cuandose retrae el vstago del cilindro, el vstago comprime el resorte y produce la carga en el cilindro.Antes de iniciar la prctica de taller, trate de comprimir el resorte con la mano. Esto le dar una idea dela cantidad de fuerza que puede producir un cilindro pequeo.


sistema.3. Conecte una manguera del orificio No. 2 de la vlvula de alivio del sistema al mltiple de

retorno.4. Conecte una manguera del orificio No. 1 opuesto en la "T" de la vlvula de alivio del sistema

al mltiple de presin.5. Active el equipo de capacitacin.6. Ajuste la vlvula de alivio de presin del sistema a 5.856 kPa (850 lb/pulg2).7. Desactive el equipo de capacitacin.8. Conecte una manguera del mltiple de presin al orificio No. 1 de la vlvula de alivio del

extremo del vstago.9. Conecte una manguera del orificio No. 1 opuesto en la vlvula de alivio del extremo del

vstago al extremo del vstago del cilindro de calibre 1-1/16.10. Conecte una manguera del orificio No. 2 en la vlvula de alivio del extremo del vstago al

mltiple de retorno.

11. Conecte una manguera del extremo de la cabeza del cilindro de calibre 1-1/16 al mltiple de retorno.


Cop

ia d

el In

stru

ctor

:Pr

ctic

a de

Talle

r 2.

1.2

B OM B A

TA N QU E

VA LVU LADE A L IVIO

DEL S ISTE M A

VA LV UL A D EA L IV IO D ERE S PA L D O

M A NO M ET ROD EL SIS TE MA

VA LVU LA DEA LIV IO DE LEXT RE MO

D EL VA S TA G O

C IL IND ROC A L IB R E 1-1 /16"

TU ER CA YA R A N DE LA S

R ES ORT E

1 1

1 1

2

2

A R A NDE LA

Fig. 2.1.13

PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICA (continuacin)12. Extienda el vstago del cilindro de calibre 1-1/16 (para extender el vstago desconecte ambas

mangueras del cilindro, intercambie las mangueras conectando la manguera de suministro al orificio del extremo de la cabeza (parte inferior) y conecte la manguera de retorno al orificio del extremo del vstago (parte superior). Active el equipo de capacitacin y djelo as hasta cuando el vstago del cilindro est totalmente extendido. Desactive el equipo de capacitacin. Conecte de nuevo las mangueras como se indica en los pasos 9 y 11.

13. Conecte el conjunto de resorte de carga al vstago del cilindro hidrulico como se muestra en la figura 2.1.13.

14. Gire al mximo a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio de presin del extremo del vstago.

15. Active el equipo de capacitacin.16. Gire al mximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la vlvula de presin del extremo del

vstago.17. Mida la longitud del resorte.18. Anote la longitud del resorte y la presin del manmetro en la tabla de abajo.19. Gire la vlvula de presin del extremo del vstago a la derecha hasta cuando la presin del

manmetro lea 1.380 kPa (200 lb/pulg2).20. Mida la longitud del resorte.21. Anote la medida del resorte y la presin del manmetro en la tabla de abajo.22. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio de presin del extremo del vstago

hasta cuando la presin del manmetro alcance 2.756 kPa (400 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y18.

23. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio de presin del extremo del vstagohasta cuando la presin del manmetro alcance 4.134 kPa (600 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y18.

24. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio de presin del extremo del vstagohasta cuando la presin del manmetro alcance 5.510 kPa (800 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y 18.


Pres ink Pa (lb /pu lg2)

Lo ng i tu d del r eso r tec m (pu lgadas)

Cam b io en la lo n gi tuddel reso r te cm (p ulgadas )

689 kp a (100 lb /p u lg2) 11,1 c m (4,4) 0,0 cm (0,0)

1.378 kPa (200 lb /pu lg 2) 10,6 c m (4,2) 0,508 cm (0,2)

2.756 kPa (400 lb/p u lg 2) 9,6 c m (3,8) 1,016 cm (0,4)

4.134 kPa (600 lb/p u lg 2) 8,6 c m (3,4) 1,016 cm (0,4)

5.512 k Pa (800 lb/pu lg 2) 7,6 c m (3,0) 1,016 cm (0,4)

Las lecturas de esta tabla pueden ser ligeramente diferentes de las lecturas encontradas en el equipo de capacitacin que est trabajando. Los cambios en la longitud del resorte deben ser constantes.


PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICAObjetivoEl objetivo de este prctica de taller es demostrar el principio de hidrulica bsica, Fuerza = Presin xArea.Material Necesario1. Equipo de capacitacin de hidrulica bsica.ProcedimientoEn este prctica de taller se usar un resorte de compresin para simular la carga del cilindro. Cuandose retrae el vstago del cilindro, el vstago comprime el resorte y produce la carga en el cilindro.Antes de iniciar la prctica de taller, trate de comprimir el resorte con sus dedos. Esto le dar una ideade la cantidad de fuerza que puede producir un cilindro pequeo.


sistema.3. Conecte una manguera del orificio No. 2 de la vlvula de alivio del sistema al mltiple de

retorno.4. Conecte una manguera del orificio No. 1 opuesto en la "T" de la vlvula de alivio del sistema

al mltiple de presin.5. Active el equipo de capacitacin.6. Ajuste la vlvula de alivio de presin del sistema a 5.856 kPa (850 lb/pulg2).7. Desactive el equipo de capacitacin.8. Conecte una manguera del mltiple de presin al orificio No. 1 de la vlvula de alivio del

extremo del vstago.9. Conecte una manguera del orificio No. 1 opuesto en la vlvula de alivio del extremo del

vstago al extremo del vstago del cilindro de calibre 1-1/16.10. Conecte una manguera del orificio No. 2 en la vlvula de alivio del extremo del vstago al

mltiple de retorno.

11. Conecte una manguera del extremo de la cabeza del cilindro de calibre 1-1/16 al mltiple de retorno.


Cop

ia d

el E

stud

iant

e:Pr

ctic

a de

Talle

r 2.

1.2

B OM B A

TA N QU E

VA LVU LADE A L IVIO

DEL S ISTE M A

VA LV UL A D EA L IV IO D ERE S PA L D O

M A NO M ETROD EL SIS TE MA

VA LVU LA DEA LIV IO DE LEXT RE MO

D EL VA S TA G O

C IL IND ROC A L IB R E 1-1 /16"

TU ER CA YA R A N DE LA S

R ES ORT E

1 1

1 1

2

2

A R A NDE LA

Fig. 2.1.13

PRACTICA DE TALLER 2.1.2: PRINCIPIOS DE HIDRAULICA BASICA (continuacin)12. Extienda el vstago del cilindro de calibre 1-1/16 (para extender el vstago desconecte ambas

mangueras del cilindro, intercambie las mangueras conectando la manguera de suministro al orificio del extremo de la cabeza (parte inferior) y conecte la manguera de retorno al orificio del extremo del vstago (parte superior). Active el equipo de capacitacin y djelo as hasta cuando el vstago del cilindro est totalmente extendido. Desactive el equipo de capacitacin. Conecte de nuevo las mangueras como se indica en los pasos 9 y 11.

13. Conecte el conjunto de resorte de carga al vstago del cilindro hidrulico como se muestra en la figura 2.1.13.

14. Gire al mximo a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio de presin del extremo del vstago.

15. Active el equipo de capacitacin.16. Gire al mximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la vlvula de presin del extremo del

vstago.17. Mida la longitud del resorte.18. Anote la longitud del resorte y la presin del manmetro en la tabla de abajo.19. Gire la vlvula de presin del extremo del vstago a la derecha hasta cuando la presin del

manmetro lea 1.380 kPa (200 lb/pulg2).20. Mida la longitud del resorte.21. Anote la medida del resorte y la presin del manmetro en la tabla de abajo.22. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio de presin del extremo del vstago

hasta cuando la presin del manmetro alcance 2.756 kPa (400 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y18.

23. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio de presin del extremo del vstagohasta cuando la presin del manmetro alcance 4.134 kPa (600 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y18.

24. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio de presin del extremo del vstagohasta cuando la presin del manmetro alcance 5.510 kPa (800 lb/pulg2). Repita los pasos 17 y 18.


Pres ink Pa (lb /pu lg2)

Lo ng i tu d del r eso r tec m (pu lgadas)

Cam b io en la lo n gi tuddel reso r te cm (p ulgadas )

689 kp a (100 lb /p u lg2)

1.378 kPa (200 lb/p u lg 2)

2.756 kPa (400 lb/p u lg 2)

4.134 kPa (600 lb/p u lg 2)

5.512 k Pa (800 lb/pu lg 2)

Las lecturas de esta tabla pueden ser ligeramente diferentes de las lecturas encontradas en el equipo de capacitacin que est trabajando. Los cambios en la longitud del resorte deben ser constantes.


PRACTICA DE TALLER 2.1.3: AUMENTO DE LA PRESION DEL SISTEMA

ObjetivoEl objetivo de esta prctica de taller es demostrar cmo la friccin y restriccin en las mangueras yconexiones producen un aumento de la presin del sistema.

Material necesario1. Equipo de capacitacin de hidrulica bsica.

Procedimiento

1. Monte el circuito indicado en la figura 2.1.15.2. Ajuste la presin del sistema a 5.860 kPa (850 lb/pulg2). (Para ajustar la presin del sistema,

desconecte la manguera que conecta la vlvula de alivio del sistema y el mltiple de presin.Active el equipo de capacitacin y ajuste la vlvula de alivio de presin del sistema. Desactive elequipo de capacitacin y conecte nuevamente la manguera de la vlvula de alivio del sistema almltiple de presin).

3. Active el equipo de capacitacin.4. Tome las lecturas registradas por los manmetros y flujmetros. Anote los datos en los espacios

suministrados en el numeral 6.5. Desactive el equipo de capacitacin.6. Reste el valor de la presin de la tubera del valor de la presin del sistema. Anote este resultado en

el espacio cada de presin. El valor de la cada de presin depender de las mangueras usadas yde la temperatura del aceite.Presin del sistema 1.034 kPa - 2.068 kPa(150 lb/pulg2 - 300 lb/pulg2)Flujo en el flujmetro 1 0,9 gal.Flujo en el flujmetro 2 0,9 gal.Presin en lnea 345 kPa - 689 kPa (50 lb/pulg2 - 100 lb/pulg2)Cada de presin 689 kPa - 1378 kPa (100 lb/pulg2 - 200 lb/pulg2)

7. A qu se debe la diferencia de presin en la presin del sistema y la presin en lnea?La diferencia se debe a la resistencia del flujo de aceite al pasar por las mangueras yconexiones.


Cop

ia d

el In

stru

ctor

:Pr

ctica

de T

alle

r 2.

1.3

C ON EX ION - T

AC O PLA MIENTO

A CO PL A MIEN TO

CO NE XION - T

B OM B A

TA NQU E

VA LVU LA DEA LIVIO DE L

SIS TEM AVA LVUL A DEA L IVIO DERESPAL DO

MA NO ME TROD EL SIS TEM A

F LU JOM E TRO 2

M A N OM ET ROD E L A T UB ER IA

F LU JO MET RO 1

LABO RATO RIO 3

1 1

2

Fig. 2.1.15

PRACTICA DE TALLER 2.1.3: AUMENTO DE LA PRESION DEL SISTEMA

ObjetivoEl objetivo de esta prctica de taller es demostrar cmo la friccin y restriccin en las mangueras yconexiones producen un aumento de la presin del sistema.

Material necesario1. Equipo de capacitacin de hidrulica bsica.

Procedimiento

1. Monte el circuito indicado en la figura 2.1.15.2. Ajuste la presin del sistema a 5.860 kPa (850 lb/pulg2). (Para ajustar la presin del sistema,

desconecte la manguera que conecta la vlvula de alivio del sistema y el mltiple de presin.Active el equipo de capacitacin y ajuste la vlvula de alivio de presin del sistema. Desactive elequipo de capacitacin y conecte nuevamente la manguera de la vlvula de alivio del sistema almltiple de presin).

3. Active el equipo de capacitacin.4. Tome las lecturas registradas por los manmetros y flujmetros. Anote los datos en los espacios

suministrados en el numeral 6.5. Desactive el equipo de capacitacin.6. Reste el valor de la presin de la tubera del valor de la presin del sistema. Anote este resultado en

el espacio cada de presin. El valor de la cada de presin depender de las mangueras usadas yde la temperatura del aceite.Presin del sistema Flujo en el flujmetro 1 _____ _________Flujo en el flujmetro 2 ______ _________Presin en lnea Cada de presin

7. A qu se debe la diferencia de presin en la presin del sistema y la presin en lnea?


Cop

ia d

el E

stud

iant

e:Pr

ctic

a de

Talle

r 2.

1.3

C ON EX ION - T

AC O PLA MIENTO

A CO PL A MIEN TO

CO NE XION - T

B OM B A

TA NQU E

VA LVU LA DEA LIVIO DE L

SIS TEM AVA LVUL A DEA L IVIO DERESPAL DO

MA NO ME TROD EL SIS TEM A

F LU JOM E TRO 2

M A N OM ET ROD E L A T UB ER IA

F LU JO MET RO 1

LABO RATO RIO 3

1 1

2

Fig. 2.1.15

PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO

ObjetivoEl objetivo de esta prctica de taller es demostrar la resistencia al flujo en un circuito en paralelo.Material necesario


Procedimiento

1. Monte el circuito de la figura 2.1.16.

2. Gire al mximo a la izquierda los tornillos de ajuste de ambas vlvulas de alivio.3. Desconecte la manguera que conecta el flujmetro 2 y el orificio de drenaje.4. Active el equipo de capacitacin.

5. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio del circuito 1 hasta cuando la presindel manmetro alcance 1.378 kPa (200 lb/pulg2).

6. Desactive el equipo de capacitacin.

7. Conecte la manguera del flujmetro 2 al orificio de drenaje y desconecte la manguera que conectael flujmetro 1 y el orificio de drenaje.


9. Gire a la derecha el ajuste de la vlvula de alivio del circuito 2 hasta cuando la presin delmanmetro alcance 2.756 kPa (400 lb/pulg2).


11. Conecte la manguera del flujmetro 1 al orificio de drenaje.12. Desactive el equipo de capacitacin.

13. Tome las lecturas del manmetro y de los flujmetros. Anote las lecturas en los espacios abajo.Presin ___200_____ Flujmetro 1 ___0,9_____ Flujmetro 2 ___0_____


Cop

ia d

el In

stru

ctor

:Pr

ctic

a de

Talle

r 2.

1.4

F LU JO ME TRO 2

1 1

2

CO NE XIO N - T

B O M BA

TA NQ UE

VA LVU LA DEA LIV IO DE LC IRC U ITO 1

VA LVUL A DEA L IVIO DERESPAL DO

F LU JO ME TRO 1

LABO RATOR IO 4

2

1 1

VA LV UL A DEA L IVIO D ELCIR CU ITO 2

M A N OM ETRO

Fig. 2.1.16

PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO(continuacin)


15. Tome las lecturas del manmetro y de los flujmetros. Anote las lecturas en los espacios abajo.Presin ___400___ Flujmetro 1 ___0,45___ Flujmetro 2 ___0,45___

16. Gire una vuelta a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio del circuito 1.17. Tome las lecturas del manmetro y de los flujmetros. Anote las lecturas en los espacios abajo.

Presin ____400__ Flujmetro 1 ___0____ Flujmetro 2 ____0,9___Explique las lecturas del manmetro y flujmetros mencionados en el paso 13.La presin del sistema de 1.378 kPa (200 lb/pulg2) no es suficiente para abrir la vlvula dealivio del circuito 2. El flujo total de la bomba pasa por la vlvula de alivio del circuito 1 y elflujmetro 1.Explique las lecturas del manmetro y flujmetros mencionados en el paso 15.La presin del sistema de 2.756 kPa (400 lb/pulg2) abre las vlvulas de alivio de los circuitos 1y 2. El flujo de la bomba se dirige por caminos paralelos por las dos vlvulas de alivio y losflujmetros.Explique las lecturas del manmetro y de los flujmetros mencionados en el paso 17.La presin necesaria para abrir la vlvula de alivio del circuito 1 excede la presin necesariapara abrir la vlvula de alivio del circuito 2. El flujo de la bomba se dirige por el camino demenor resistencia por la vlvula de alivio del circuito 2 y el flujmetro 2.


PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO

ObjetivoEl objetivo de esta prctica de taller es demostrar la resistencia al flujo en un circuito en paralelo.Material necesario


Procedimiento

1. Monte el circuito de la figura 2.1.16.

2. Gire al mximo a la izquierda los tornillos de ajuste de ambas vlvulas de alivio.3. Desconecte la manguera que conecta el flujmetro 2 y el orificio de drenaje.4. Active el equipo de capacitacin.



7. Conecte la manguera del flujmetro 2 al orificio de drenaje y desconecte la manguera que conectael flujmetro 1 y el orificio de drenaje.


9. Gire a la derecha el ajuste de la vlvula de alivio del circuito 2 hasta cuando la presin delmanmetro alcance 2.756 kPa (400 lb/pulg2).


11. Conecte la manguera del flujmetro 1 al orificio de drenaje.12. Desactive el equipo de capacitacin.

13. Tome las lecturas del manmetro y de los flujmetros. Anote las lecturas en los espacios abajo.Presin ___ ___ Flujmetro 1 ___ _____ Flujmetro 2 ___ _____


Cop

ia d

el E

stud

iant

e:Pr

ctic

a de

Talle

r 2.

1.4

F LU JO ME TRO 2

1 1

2

CO NE XIO N - T

B O M BA

TA NQ UE

VA LVU LA DEA LIV IO DE LC IRC U ITO 1

VA LVUL A DEA L IVIO DERESPAL DO

F LU JO ME TRO 1

LABO RATOR IO 4

2

1 1

VA LV UL A DEA L IVIO D ELCIR CU ITO 2

M A N OM ETRO

Fig. 2.1.16

PRACTICA DE TALLER 2.1.4: RESISTENCIA DE UN CIRCUITO EN PARALELO(continuacin)


15. Tome las lecturas del manmetro y de los flujmetros. Anote las lecturas en los espacios abajo.Presin ___ ___ Flujmetro 1 ___ ___ Flujmetro 2 __ ___

16. Gire una vuelta a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio del circuito 1.17. Tome las lecturas del manmetro y de los flujmetros. Anote las lecturas en los espacios abajo.

Presin ____ __ Flujmetro 1 ___ ____ Flujmetro 2 ____ ___Explique las lecturas del manmetro y de los flujmetros mencionados en el paso 13.

Explique las lecturas del manmetro y de los flujmetros mencionados en el paso 15.

Explique las lecturas del manmetro y de los flujmetros mencionados en el paso 17.


EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA

Llene los espacios correspondientes o encierre en un crculo la respuesta correcta.

. Nombre _________________________

1. Anote tres sistemas del equipo pesado que usen en su diseo principios hidrulicos.

Sistema del implemento.Sistema de la direccin. Sistema de frenos o sistema de tren de fuerza.

2. Anote dos ventajas de usar lquidos en los sistemas hidrulicos.Los lquidos toman la forma del recipiente que los contiene.

Los lquidos son incompresibles.

3. El enunciado de la Ley de Pascal dice:

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".

Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas HidrulicosCopia del Instructor: Examen 2.1.1

Cop

ia d

el In

stru

ctor

:Exa

men

2.1

.1

PISTON

8 PULG.

PISTON

PISTON 8 PULG. DE DIAMETROVASTAGO 3 PULG. DE DIAMETRO

EXTREMO DE LA CABEZA DEL PISTON

EXTREMO DEL VASTAGO DEL PISTON50.000

MANOMETRO A

VASTAGO

4. Cul es el rea del extremo de la cabeza del pistn? A = Pi x r2, A = 3,14 x 42

A = 50,24 pulg2

5. Cul es el rea efectiva del extremo del vstago del pistn? Area = Area total delpistn menos el rea del vstago = Area efectiva = 50,24 - 7,06 A = 43,18.

6. Cul es la presin en el manmetro A?

Presin = Fuerza/Area, F = 50.000, Area= 50,24 P = 995,22 lb/pulg2

F

P A

EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA (continuacin)

Nombre _________________________


.


or i f ic io25 lb /p u lg .2

o r i f ic io50 lb /p u lg .2

o r i f i c io75 lb /p u lg .2

A B C

7. En la lnea de encima de cada manmetro, indique la lectura correcta del manmetro.

150 lb/pul2 75 lb/pulg2 25 lb/pulg2

EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA


. Nombre _________________________

1. Anote tres sistemas del equipo pesado en cuyo diseo se usen principios hidrulicos.

2. Anote dos ventajas de usar lquidos en los sistemas hidrulicos.

3. El enunciado de la Ley de Pascal dice:

Unidad 2 - 1 - Fundamentos de los Sistemas HidrulicosCopia del Estudiante: Examen 2.1.1

Cop

ia d

el E

stud

iant

e:Ex

amen

2.1

.1

PISTON

8 PULG.

PISTON

PISTON 8 PULG. DE DIAMETROVASTAGO 3 PULG. DE DIAMETRO

EXTREMO DE LA CABEZA DEL PISTON

EXTREMO DEL VASTAGO DEL PISTON50.000

MANOMETRO A

VASTAGO

4. Cul es el rea del extremo de la cabeza del pistn? __________________________________________________________________________________________________

5. Cul es el rea efectiva del extremo del vstago del pistn? ______________________

__________________________________________________________________________

6. Cul es la presin en el manmetro A?

F

P A

EXAMEN - PRINCIPIOS DE HIDRAULICA (continuacin)

Nombre _________________________



or i f ic io25 lb /p u lg .2

o r i f ic io50 lb /p u lg .2

o r i f i c io75 lb /p u lg .2

A B C

7. En la lneade de encima de cada manmetro, indique la lectura correcta del manmetro.

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

Uni

dad

3:Fu

ndam

ento

s de

los S

istem

as H

idr

ulico

s

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

1. Describir el uso de los principios de hidrulica bsica en laoperacin 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 diferentescomponentes hidrulicos (tanques, fluidos, bombas y motores,vlvulas y cilindros). Los mismos componentes usados en diferentespartes de un circuito pueden realizar funciones diferentes. Aunqueestos componentes pueden parecer iguales, generalmente tienendiferentes nombres. La capacidad de identificar los componentes ydescribir su funcin y operacin le permitir al tcnico de servicioconvertir circuitos complejos en circuitos ms simples que puedenentenderse con mayor facilidad.

Leccin 1: Tanque Hidrulico

Tan

que

Hid

rul

ico

IntroduccinEn el diseo de mquinas y equipos para construccin son de granimportancia el tipo, el tamao y la ubicacin del tanque de aceitehidrulico. Una vez que la mquina o el equipo est en operacin, eltanque hidrulico no es ms que un lugar de almacenamiento delaceite hidrulico, un dispositivo para enfriar el aceite y un separadorpara remover el aire del aceite. En esta unidad se vern algunas delas principales caractersticas del tanque hidrulico.


1. Identificar los componentes principales del tanque hidrulicoy describir su funcin.

2. Describir las caractersticas de los tanques hidrulicospresurizados y no presurizados.

Siste m as H idru licos Bs ic os

Fluidos hidru licos Tanque hid rulico

M otores y bombas hid rulicos V lvu las de control de pres in Vlvulas de control direccional Vlvulas de control de flujo Cilindros

TA PA DE L L ENADO

M IRILLA

TU BERIAS DESUM INISTROY RETO RNO

DR ENAJ 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 yseparar el aire del aceite.

Los tanques deben tener resistencia y capacidad adecuadas, y nodeben dejar entrar la suciedad externa. Los tanques hidrulicosgeneralmente son hermticos.

La figura 1.3.1 muestra los siguientes componentes del tanquehidrulico:

Tapa de llenado - Mantiene los contaminantes fuera de la aberturausada 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. Elnivel de aceite debe revisarse cuando el aceite est fro. Si el aceiteest en un nivel a mitad de la mirilla, indica que el nivel de aceite escorrecto.

Tuberas de suministro y retorno - La tubera de suministro permiteque el aceite fluya del tanque al sistema. La tubera de retornopermite 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. Eldrenaje tambin permite retirar del aceite contaminantes como el aguay sedimentos.


Tanque presurizadoLos dos tipos principales de tanques hidrulicos son: tanquepresurizado y tanque no presurizado.El tanque presurizado est completamente sellado. La presinatmosfrica no afecta la presin del tanque. Sin embargo, a medidaque el aceite fluye por el sistema, absorbe calor y se expande. Laexpansin del aceite comprime el aire del tanque. El aire comprimidoobliga al aceite a fluir del tanque al sistema.La vlvula de alivio de vaco tiene dos propsitos: evita el vaco ylimita la presin mxima del tanque.La vlvula de alivio de vaco evita que se forme vaco en el tanque alabrirse y permite que entre aire al tanque cuando la presin deltanque cae a 3,45 kPa (0,5 lb/pulg2).Cuando la presin del tanque alcanza el ajuste de presin de lavlvula de alivio de vaco, la vlvula se abre y descarga el aireatrapado a la atmsfera. La vlvula de alivio de vaco puede ajustarsea 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 altanque cuando se quita la tapa de llenado.Tubo de llenado - Permite llenar el tanque al nivel correcto y evita elllenado en exceso.Deflectores - Evitan que el aceite de retorno fluya directamente a lasalida del tanque, y dan tiempo para que las burbujas en el aceite deretorno 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 deaceite 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 LA BO M BA

RETO RNO

REJILLADE RETO RN O

REJILLA DE LLEN ADO

VALVULA DE ALIV IODE VAC IO

TANQ UE PR ESU RIZAD O

TAPA DE LLENA DO

TUBO DE LLENA DO

DEFLECTORES

D RENAJ EEC OLOG ICO

Fig. 3.1.2 Tanque presurizado


TANQU E NO PRES URIZA DO

RETOR NO

R ESPIR ADERO

A LA BO M BA

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 deltanque hidrulico presurizado y no presurizado.

El smbolo ISO del tanque hidrulico no presurizado es simplementeuna caja o rectngulo abierto en la parte superior. El smbolo ISO deltanque presurizado se representa como una caja o rectngulocompletamente cerrado. A los smbolos de los tanques hidrulicos seaaden los esquemas de la tubera hidrulica para una mejorrepresentacin 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 salgalibremente. La presin atmosfrica que acta en la superficie delaceite obliga al aceite a fluir del tanque al sistema. El respiraderotiene una rejilla que impide que la suciedad entre al tanque.


Nombre _________________________

SISTEMA HIDRAULICO BASICO - TANQUE HIDRAULICO - EXAMEN

Llene los espacios o encierre en un crculo la respuesta correcta.

1. Escriba tres funciones del tanque hidrulico.

Almacenar aceite

Eliminar calor

Separar el aire del aceite

2. Relacione los siguientes componentes del tanque con su funcin correspondiente.


Cop

ia d

el In

stru

ctor

:Exa

men

3.1

.1

F 1. Tapa de llenado

J 2. Mirilla

I 3. Tubera de suministro

H 4. Tubera de retorno

G 5. Drenaje ecolgico

C 6. Rejilla de llenado

B 7. Tubo de llenado

E 8. Deflectores

D 9. Smbolo ISO del tanque presurizado

A 10.Rejilla de retorno

A. Impide que entren partculas grandes altanque.

B. Permite llenar correctamente el tanque,sin que se llene en exceso.

C. Evita que entren contaminantes grandes altanque cuando se quita la tapa de llenado.

D. Se representa como una caja o rectngulocompletamente cerrado.

E. Permite que las burbujas del aceite deretorno lleguen a la superficie.

F. Mantiene los contaminantes fuera de laabertura usada para llenar o aadir aceiteal tanque.

G. Impide derrames accidentales de aceitecuando se drena el agua o el sedimentodel tanque.

H. Permite que el aceite fluya del sistema altanque.

I. Permite que el aceite fluya del tanque alsistema.

J. Permite revisar el nivel de aceite.

Nombre _________________________

SISTEMA HIDRAULICO BASICO - TANQUE HIDRAULICO - EXAMEN

Escriba en los espacios o encierre en un crculo la respuesta correcta.

1. Escriba tres funciones del tanque hidrulico.

2. Relacione los siguientes componentes del tanque con su funcin correspondiente.

Unidad 3 - 1 - Fundamentos de los Sistemas HidrulicosCopia del Estudiante: Examen 3.1.1.

Cop

ia d

el E

stud

iant

e:Ex

amen

3.1

.1

1. Tapa de llenado

2. Mirilla

3. Tubera de suministro

4. Tubera de retorno

5. Drenaje ecolgico

6. Rejilla de llenado

7. Tubo de llenado

8. Deflectores

9. Smbolo ISO del tanque presurizado

10. Rejilla de retorno

A. Impide que entren partculas grandes altanque.

B. Permite llenar correctamente el tanque,sin que se llene en exceso.

C. Evita que entren contaminantes grandes altanque cuando se quita la tapa de llenado.

D. Se representa como una caja o rectngulocompletamente cerrado.

E. Permite que las burbujas del aceite deretorno lleguen a la superficie.

F. Mantiene los contaminantes fuera de laabertura usada para llenar o aadir aceiteal tanque.

G. Impide derrames accidentales de aceitecuando se drena el agua o el sedimentodel tanque.

H. Permite que el aceite fluya del sistema altanque.

I. Permite que el aceite fluya del tanque alsistema.

J. Permite revisar el nivel de aceite.

Leccin 2: Fluidos Hidrulicos

Flui

dos H

idr

ulico

s

IntroduccinLa vida til del sistema hidrulico depende en gran medida de laseleccin y del cuidado que se tenga con los fluidos hidrulicos. Aligual que con los componentes metlicos de un sistema hidrulico, elfluido hidrulico debe seleccionarse con base en sus caractersticas ypropiedades para cumplir con la funcin para la cual fue diseado.


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.




Fig. 3.2.1 Fluidos hidrulicos

Funciones de los fluidos hidrulicos

Los fluidos prcticamente son incompresibles. Por tanto, en un sistemahidrulico los fluidos pueden transmitir potencia en forma instantnea.Por ejemplo, por cada 2.000 lb/pulg2 de presin, el aceite lubricante secomprime aproximadamente 1%, es decir, el aceite lubricante puedemantener su volumen constante cuando est bajo una presin alta. Elaceite lubricante es la materia prima con que se produce la mayora delos 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 sistemahidrulico lleno de fluido puede producir potencia hidrulica instantneade un rea a otra. Sin embargo, esto no significa que todos los fluidoshidrulicos sean iguales y transmitan potencia con la misma eficiencia.Para escoger el fluido hidrulico correcto, se deben tener en cuenta eltipo de aplicacin y las condiciones de operacin en las que funcionarel sistema hidrulico.

Lubricacin

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

Accin sellante

Algunos componentes hidrulicos estn diseados para usar fluidoshidrulicos en lugar de sellos mecnicos entre los componentes. Lapropiedad del fluido de tener accin sellante depende de su viscosidad.


Enfriamiento

El funcionamiento del sistema hidrulico produce calor a medida quese transfiere energa mecnica a energa hidrulica y viceversa. Latransferencia de calor en el sistema se realiza entre los componentescalientes y el fluido que circula a menor temperatura. El fluido a suvez transfiere el calor al tanque o a los enfriadores, diseados paramantener la temperatura del fluido dentro de lmites definidos.

Otras propiedades que debe tener un fluido hidrulico son: evitar laoxidacin y corrosin de las piezas metlicas; resistencia a laformacin de espuma y a la oxidacin; mantener separado el aire, elagua y otros contaminantes; y mantener su estabilidad en una ampliagama de temperaturas.

Viscosidad

La viscosidad es la medida de la resistencia de un fluido para fluir auna temperatura determinada. Un fluido que fluye fcilmente tieneuna viscosidad baja. Un fluido que no fluye fcilmente tiene unaviscosidad alta.

La viscosidad de un fluido depende de la temperatura. Cuando latemperatura aumenta, la viscosidad del fluido disminuye. Cuando latemperatura disminuye, la viscosidad del fluido aumenta. El aceitevegetal es un buen ejemplo para mostrar el efecto de la viscosidadcon los cambios de temperatura. Cuando el aceite vegetal est fro, seespesa y tiende a solidificarse. Si calentamos el aceite vegetal, sevuelve muy delgado y tiende a fluir fcilmente.


Viscosmetro Saybolt

El equipo usado generalmente para medir la viscosidad de un fluido es elviscosmetro Saybolt (figura 3.2.2). El viscosmetro Saybolt debe sunombre a su inventor George Saybolt.

La unidad de medida del viscosmetro Saybolt es el Segundo UniversalSaybolt (SUS). En el viscosmetro original, un recipiente de fluido secalienta hasta una temperatura especfica. Cuando se alcanza latemperatura, se abre un orificio y el fluido drena a un matraz de 60 ml. Uncronmetro mide el tiempo que tarda en llenarse el matraz. La viscosidadse lee como los segundos que el matraz tarda en llenarse, tomando comoreferencia la temperatura del lquido. Si un fluido calentado a 23,5 0C (750F) tarda 115 segundos en llenar el matraz, su viscosidad Saybolt es de115 SUS a 23,5 0C (75 0F). Si el mismo fluido, calentado a 37,5 0C (1000F) tarda 90 segundos en llenar el matraz, su viscosidad Saybolt es de 90SUS a 37,5 0C (100 0F).Indice de Viscosidad

El Indice de Viscosidad (IV) de un fluido es la relacin del cambio deviscosidad con respecto al cambio de temperatura. Si la viscosidad delfluido cambia muy poco en una amplia gama de temperaturas, el fluidotiene un Indice de Viscosidad alto. Si a temperaturas bajas el fluido sevuelve muy espeso y a temperaturas altas se vuelve muy delgado, el fluidotiene un Indice de Viscosidad bajo. Los fluidos de la mayora de lossistemas hidrulicos deben tener un Indice de Viscosidad alto.

Aceite lubricante

Todos los aceites lubricantes se adelgazan cuando la temperatura aumentay se espesan cuando la temperatura disminuye. Si la viscosidad de unaceite lubricante es muy baja, habr un excesivo escape por las juntas y lossellos. Si la viscosidad del aceite lubricante es muy alta, el aceite tiende apegarse y se necesitar mayor fuerza para bombearlo a travs delsistema. La viscosidad del aceite lubricante se expresa con un nmeroSAE, definido por la Society of Automotive Engineers. Los nmeros SAEestn definidos como: 5W, 10W, 20W, 30W, 40W, etc.

TE R M O M ET RO

R ES IS T EN C IA

O RIFICIO V ISCO SIM ETROSAYB OLT

M AT RA Z 60 m l.

Fig. 3.2.2 Viscosmetro Saybolt


Entre ms bajo sea el nmero SAE, mejor es el flujo de aceite a bajastemperaturas. Entre ms alto sea el nmero SAE, mayor es la viscosidad delaceite y mayor su eficiencia a altas temperaturas.

Aceites sintticosLos aceites sintticos se producen por procesos qumicos en los quemateriales de composicin especfica reaccionan para producir uncompuesto con propiedades nicas y predecibles. El aceite sinttico seproduce especficamente para cierto tipo de operaciones realizadas atemperaturas altas y bajas.Fluidos resistentes al fuegoHay 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 aguainhibe el fuego), glicol (qumico sinttico o similar a algunos compuestoscon propiedades anticongelantes) y espesantes del agua. Los aditivos seaaden para mejorar la lubricacin y evitar la oxidacin, la corrosin y laformacin de espuma. Los fluidos a base de glicol son ms pesados que elaceite y pueden causar cavitacin de la bomba a altas velocidades. Estosfluidos pueden reaccionar con algunos metales y material de los sellos, y nose pueden usar con algunas clases de pintura.

Las emulsiones de agua-aceite son los fluidos resistentes al fuego mseconmicos. Al igual que en los fluidos a base de glicol, un porcentajesimilar de agua (40%), se usa como inhibidor al fuego. Las emulsionesagua-aceite se usan en sistemas hidrulicos tpicos. Generalmente contienenaditivos para prevenir la oxidacin y la formacin de espuma.

Los fluidos sintticos se usan bajo ciertas condiciones para cumplirrequerimientos especficos. Los fluidos sintticos resistentes al fuego sonmenos inflamables que los aceites lubricantes y mejor adaptados pararesistir presiones y temperaturas altas.

Algunas veces los fluidos resistentes al fuego reaccionan con el material delos sellos de poliuretano y en estos casos puede requerirse el uso de sellosespeciales.Vida til del aceite hidrulicoEl aceite hidrulico no se desgasta. El uso de filtros para remover laspartculas slidas y contaminantes qumicos alargan la vida til del aceite.Sin embargo, eventualmente el aceite se contamina tanto que debereemplazarse. En las mquinas de construccin, el aceite se debe cambiar aintervalos de tiempos regulares.

Los contaminantes del aceite pueden usarse como indicadores de desgasteno comn y de posibles problemas del sistema. Uno de los programasCaterpillar que miden los contaminantes del aceite hidrulico y utiliza losresultados como fuente de informacin acerca del sistema, es el AnlisisProgramado de Aceite (SOS).En este punto, realice las prcticas de taller 3-2-1 y 3-2-2.


PRACTICA DE TALLER 3.2.1: VISCOSIDAD Y TEMPERATURA DE LOS FLUIDOSNombre _________________________

ObjetivoMedir la viscosidad y la temperatura de los fluidos seleccionados.

Material necesario1. Agua del grifo (16 onz)2. Dos recipientes vacos de 1/4 de galn de capacidad3. Viscosmetro4. Aceite hidrulico (16 onz)5. Cronmetro

Procedimiento1. Tape con un dedo el orificio que se encuentra en la parte inferior del viscosmetro.

2. Llene completamente el viscosmetro con aceite hidrulico.

3. Tenga listo el cronmetro para medir el tiempo de drenaje del viscosmetro.

4. 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.


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.

El agua dren en 4 segundos menos que el tiempo enque tard en drenar el aceite. La viscosidad del aguaes mucho menor.


Cop

ia d

el In

stru

ctor

:Pr

ctic

a de

Talle

r 3.

2.1

SUBSTANCIA TIEMPO (SEGS.)

ACEITE

AGUA

PRACTICA DE TALLER 3.2.1: VISCOSIDAD Y TEMPERATURA DE LOS FLUIDOSNombre _________________________

ObjetivoMedir la viscosidad y la temperatura de los fluidos seleccionados.

Material Necesario1. Agua del grifo (16 onz.)2. Dos recipientes vacos de 1 cuarto de galn de capacidad3. Viscosmetro4. Aceite hidrulico (16 onz.)5. Cronmetro

Procedimiento1. Tape con un dedo el orificio que se encuentra en la parte inferior del viscosmetro.

2. Llene completamente el viscosmetro con aceite hidrulico.


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.


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.


Cop

ia d

el E

stud

iant

e:Pr

ctic

a de

Talle

r 3.

2.1

SUBSTANCIA TIEMPO (SEGS.)

ACEITE

AGUA

PRACTICA DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION

ObjetivoMedir la temperatura de un fluido a presin.

Material necesario

1. Termmetro2. Equipo de capacitacin de hidrulica bsica

Procedimiento

1. Monte el circuito hidrulico mostrado en la figura 3.2.2.

2. Gire al mximo a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio en lnea.

3. Introduzca el bulbo del termmetro en el fluido del tanque y espere un minuto.

4. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla de la hoja siguiente. (Las respuestas puedenvariar de acuerdo con el uso que tuvo el sistema antes de la prueba).

5. Ponga en contacto el bulbo del termmetro con la parte frontal de la vlvula de alivio en lnea yespere un minuto.

6. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla de la hoja siguiente. (Las respuestas puedenvariar de acuerdo al uso dado al sistema antes de la prueba).

7. Active el equipo de capacitacin y ajuste la presin de la vlvula de alivio del sistema a 850lb/pulg2.

8. Gire con cuidado al mximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio en lnea.


Cop

ia d

el In

stru

ctor

:Pr

ctic

a de

Talle

r 3.

2.2

BO MBA

TA NQ UE

VA LV UL A D EALIVIO D EL

SIS TE MAVA LV UL A D EAL IVIO DE

R ES PA LD O

VALVU LA DEA LIV IO EN LIN EA

1 11 1

2

2

Fig. 3.2.2 Circuito

Nombre ________________________________

PRACTICA DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION(continuacin)

9. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio en lnea hasta cuando el manmetro alcance una presin de 600 lb/pulg2.

10. Deje que el sistema funcione por 5 minutos con este ajuste.

11. Introduzca de nuevo el bulbo del termmetro en el fluido del tanque y espere un minuto.

12. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla.

13. Ponga en contacto el bulbo del termmetro con la parte frontal de la vlvula de alivio en lnea y espere un minuto.


A. La temperatura del tanque es la misma en ambos casos?

Si No __X__

B. Por qu?La friccin causada por el flujo de aceite a travs de la vlvula de alivio produce calor en

sta. El calor se elimina a medida que el flujo de aceite del sistema pasa por la vlvula. Elresultado es un aumento de temperatura del aceite del sistema.

C. Qu produce el aumento de temperatura en la vlvula de alivio en lnea?La friccin causada por el flujo de aceite a travs de la vlvula de alivio produce calor en la

vlvula de alivio.

D. Si la presin de la vlvula de alivio en lnea se aumenta a ms de 600 lb/pulg2, qu pasaracon la temperatura del aceite del sistema? La temperatura del aceite del sistema aumentara an ms.

15. Mida cualquier temperatura adicional que desee. Finalmente, desactive el equipo decapacitacin y desconecte todas las tuberas.


D EP OS ITO

VA LVU LA DEA L IVIO

E N LIN EA

A N TE S D ELA R RA NQ UE

DES PU ES D E5 MINU TO S

PRACTICAS DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION

ObjetivoMedir la temperatura de un fluido a presin.

Material necesario

1. Termmetro2. Equipo de capacitacin de hidrulica bsica

Procedimiento

1. Monte el circuito hidrulico mostrado en la figura 3.2.2.

2. Gire al mximo a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio en lnea.

3. Introduzca el bulbo del termmetro en el fluido del tanque y espere un minuto.

4. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla de la hoja siguiente. (Las respuestas puedenvariar de acuerdo al uso que tuvo el sistema antes de la prueba).

5. Ponga en contacto el bulbo del termmetro con la parte frontal de la vlvula de alivio en lnea yespere un minuto.

6. Lea la temperatura y anote el valor en la tabla de la hoja siguiente. (Las respuestas puedenvariar de acuerdo con el uso dado al sistema antes de la prueba).

7. Active el equipo de capacitacin y ajuste la presin de la vlvula de alivio del sistema a 850lb/pulg2.

8. Gire con cuidado al mximo a la izquierda el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio en lnea.


Cop

ia d

el E

stud

iant

e:Pr

ctic

a de

Talle

r 3.

2.2

BO MBA

TA NQ UE

VA LV UL A D EALIVIO D EL

SIS TE MAVA LV UL A D EAL IVIO DE

R ES PA LD O

VALVU LA DEA LIV IO EN LIN EA

1 11 1

2

2

Fig. 3.2.2 Circuito

Nombre______________________________________

Nombre _________________________

PRACTICAS DE TALLER 3.2.2: TEMPERATURA DE UN FLUIDO A PRESION(continuacin)

9. Gire a la derecha el tornillo de ajuste de la vlvula de alivio en lnea hasta cuando el manmetro alcance una presin de 600 lb/pulg2.

10. Deje que el sistema funcione por 5 minutos con este ajuste.

11. Introduzca de nuevo el bulbo del termmetro en el fluido del tanque y espere un minuto.


13. Ponga en contacto el bulbo del termmetro con la parte frontal de la vlvula de alivio en lnea y espere un minuto.


A.La temperatura en el tanque es la misma en ambos casos?

S_______ No _______

B. Por qu?

C. Qu produce el aumento de temperatura en la vlvula de alivio en lnea?

D. Si la presin de la vlvula de alivio en lnea se aumenta a ms de 600 lb/pulg2,qu pasara con la temperatura del aceite del sistema?

15. Tome cualquier temperatura adicional que desee. Finalmente, desactive el equipo decapacitacin y desconecte todas las tuberas.


D EP OS ITO

VA LVU LA DEA L IVIO

E N LIN EA

A N TE S D ELA R RA NQ UE

DES PU ES D E5 MINU TO S

Nombre: _________________________

SISTEMA HIDRAULICO BASICO - FLUIDO HIDRAULICO - EXAMEN

Llene los espacios correspondientes con la respuesta correcta.1. Las funciones principales de los fluidos hidrulicos son:

Transmitir fuerza

Lubricar

Sellar

Enfriar

2. La medida de la resistencia de un fluido a fluir a una temperatura especfica se llamaviscosidad.

3. Todo aceite lubricante se adelgaza cuando la temperatura aumenta y se espesa cuandola temperatura disminuye.

4. La relacin del cambio de viscosidad de un fluido con respecto al cambio de temperatura sellama Indice de Viscosidad .

5. Nombre los tres tipos bsicos de fluidos resistentes al fuego.

Fluidos a base de glicol

Emulsin agua-aceite

Fluidos sintticos


Cop

ia d

el In

stru

ctor

:Ex

amen

3.2

.1

Nombre: _________________________

SISTEMA HIDRAULICO BASICO - FLUIDO HIDRAULICO - EXAMEN

Llene los espacios correspondientes con la respuesta correcta.1. Las funciones principales de los fluidos hidrulicos son:

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

2. La medida de la resistencia de un fluido a fluir a una temperatura especfica se llama__________.

3. Todo aceite lubricante se cuando la temperatura aumenta y se cuando latemperatura disminuye.

4. La relacin del cambio de viscosidad de un fluido con respecto al cambio de temperatura sellama ______________________.

5. Nombre los tres tipos bsicos de fluidos resistentes al fuego.

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________


Cop

ia d

el E

stud

iant

e:Ex

amen

3.2

.1

Leccin 3: Motores y Bombas Hidrulicos

Lecc

in

3:M

otor

es y

Bom

bas H

idr

ulico

s

IntroduccinLos motores y las bombas hidrulicos son similares en su diseopero difieren en sus caractersticas de operacin. La mayor parte deesta leccin se centra en la nomenclatura y operacin de las bombashidrulicas.


1. Describir las diferencias entre bombas regulables y noregulables.

2. Describir las diferencias entre bombas de caudal fijo ybombas de caudal variable.

3. Describir la operacin de los diferentes tipos de bombas.

4. Describir las semejanzas y las diferencias entre los motores ylas bombas hidrulicas.

5. Determinar la clasificacin de las bombas hidrulicas.




Fig. 3.3.0

Bomba hidrulicaLa bomba hidrulica convierte la energa mecnica en energahidrulica. Es un dispositivo que toma energa de una fuente (porejemplo, un motor, un motor elctrico, etc.) y la convierte a unaforma de energa hidrulica. La bomba toma aceite de un depsito dealmacenamiento (por ejemplo, un tanque) y lo enva como un flujo alsistema hidrulico.

Todas las bombas producen flujo de aceite de igual forma. Se crea unvaco a la entrada de la bomba. La presin atmosfrica, ms alta,empuja el aceite a travs del conducto de entrada a las cmaras deentrada de la bomba. Los engranajes de la bomba llevan el aceite a lacmara de salida de la bomba. El volumen de la cmara disminuye amedida que se acerca a la salida. Esta reduccin del tamao de lacmara empuja el aceite a la salida.La bomba slo produce flujo (por ejemplo, galones por minuto, litrospor minuto, centmetros cbicos por revolucin, etc.), que luego esusado por el sistema hidrulico. La bomba NO produce presin. Lapresin se produce por accin de la resistencia al flujo. La resistenciapuede producirse a medida que el flujo pasa por las mangueras,orificios, conexiones, cilindros, motores o cualquier elemento delsistema 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 HidrulicosLesson 3

AC EITE D E E NTRA DAAC EITE DE SA LIDA

CAJA

E NG RA NA JE DE MA ND O

E NGR AN A JE LOC O

Fig. 3.3.1 Bomba de engranajes

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


ACE ITE DE LA BO M BA AC EITE D EL TA NQ UE

C AJA

E NG RAN A JE DE MA ND O

EN GR AN AJE LOC O

Fig. 3.3.2 Motor de engranajes


Bombas no regulables

Las bombas no regulables tienen mayor espacio libre entre las piezasfijas y en movimiento que el espacio libre existente en las bombasregulables. El mayor espacio libre permite el empuje de ms aceiteentre las piezas a medida que la presin de salida (resistencia al flujo)aumenta. Las bombas no regulables son menos eficientes que lasregulables, debido a que el flujo de salida de la bomba disminuyeconsiderablemente a medida que aumenta la presin de salida. Lasbombas no regulables generalmente son del tipo de rodete centrfugoo del tipo de hlice axial. Las bombas no regulables se usan enaplicaciones de presin baja, como bombas de agua para automvileso bombas de carga para bombas de pistones de sistemas hidrulicosde 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: elrodete (2), montado en un eje de salida (4) y la caja (3). El rodetetiene 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, yfluye al rodete. Las hojas curvadas del rodete impulsan el aceite haciaafuera contra la caja. La caja est diseada de tal modo que dirige elaceite al orificio de salida.

Bomba de hlice axial

La bomba tipo hlice axial tiene un diseo como el de un ventiladorelctrico, montada en un tubo recto, y tiene una hlice de hojas abiertas. Elaceite 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 depistones. Las bombas regulables tienen un espacio libre mucho mspequeo entre los componentes que las bombas no regulables. Esto reducelas fugas y produce una mayor eficiencia cuando se usan en sistemashidrulicos de presin alta. En una bomba regulable el flujo de salidaprcticamente es el mismo por cada revolucin de la bomba. Las bombasregulables se clasifican de acuerdo con el control del flujo de salida y eldiseo 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 labomba se disea (por ejemplo, 21.000 kPa o 3.000 lb/pulg2). La otra formaes la salida especfica suministrada, expresada bien sea en revoluciones o enla relacin entre la velocidad y la presin especfica. La capacidad nominalde 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 puedecalcularse fcilmente multiplicando el flujo por la velocidad en rpm (porejemplo, 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 de11,55 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 2.000 231 1.000

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

HELIC E

ENTR ADA

FLU JO

FLU JO

EN TR ADA

Fig. 3.3.4 Bomba de hlice axial


Eficiencia volumtricaA medida que la presin aumenta, los espacios libres muy estrechosentre las piezas de la bomba regulable hacen que el flujo de salida nosea igual al flujo de entrada. Parte del aceite se ve obligado adevolverse a travs de los espacios libres entre la cmara de presinalta 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 a100 lb/pulg2). La eficiencia volumtrica cambia con lasvariaciones de presin y siempre se debe especificar la presin dada.Cuando una bomba se clasifica como de 100 gal EE.UU./min-2.000rpm-100 lb/pulg2 , operando contra 1.000 lb/pulg2, el flujo de salidapuede caer a 97 gal EE.UU./min. Esta bomba tendra una eficienciavolumtrica 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 eficienciavolumtrica 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 serade 0,95 95% a 2.000 lb/pulg2. Cuando se calcula la eficienciavolumtrica, las rpm deben permanecer constantes.


A DM IS IO N

ES C AP E

CAUDAL F IJ O

AD M ISIO N

ES C AP E

CAUDA L VAR IAB LE

PAL AN C A DECO NT RO L

P L AN C HARE T EN ED O R A

P LA NC H ABA SC UL A NT E PL A NC HA

BA SC UL A NT E

PAT IN PIST O N

CO NJU NTODE L C A O N

EJE D EM A ND O

Fig. 3.3.5 Bombas de pistones


El caudal fijo frente al caudal variableEl flujo de salida de una bomba de caudal fijo cambia slo si secambia la velocidad de la rotacin de la bomba. Si la bomba gira msrpido, aumenta el flujo; si gira ms lenta, disminuye el flujo. Labomba de engranajes es un ejemplo de una bomba de caudal fijo. Las bombas de paletas y de pistones pueden ser de caudal fijo o decaudal variable. El flujo de salida de una bomba de caudal variablepuede aumentar o disminuir independientemente de la velocidad derotacin. El flujo de salida de una bomba de caudal variable puedecontrolarse manualmente, automticamente o por combinacin deambas.


11109

531

6

2 4

7

8

Fig. 3.3.6 Bomba de engranajesBomba de engranajesLa bomba de engranajes consta de un retenedor de sellos (1), sellos(2), protector de sellos (3), planchas de separacin (4), espaciadores(5), engranaje de mando (6), engranaje loco (7), caja (8), brida demontaje (9), sello de la brida (10) y planchas de compensacin depresin (11) de ambos lados de los engranajes. Los engranajes estnmontados en la caja y en las bridas de montaje a los lados de losengranajes para sostener el eje de engranajes durante la rotacin.

Las bombas de engranajes son bombas regulables. Suministran lamisma cantidad de aceite por cada revolucin del eje de entrada. Lasalida 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 desequilibriohidrulico propio del diseo de la bomba de engranajes. Eldesequilibrio hidrulico produce una carga lateral en los ejes, que escompensada por los cojinetes y por los dientes de engranaje encontacto con la caja. La bomba de engranajes mantiene unaeficiencia volumtrica mayor de 90% cuando se mantiene lapresin dentro de las gamas de presin de operacin especificadas.

Flujo de la bomba de engranajesEl flujo de salida de la bomba de engranajes est determinado por laprofundidad de los dientes y el ancho del engranaje. La mayora delos fabricantes de bombas de engranajes estandarizan unaprofundidad de diente y un perfil que depende de la distancia a lalnea central (1,6, 2,0, 2,5, 3,0, etc.) entre los ejes de engranajes.Con perfiles y profundidades de dientes estndar, las diferencias deflujo entre cada clasificacin de lnea central de la bomba lasdetermina totalmente el ancho del diente.

A medida que la bomba gira, el aceite es llevado entre los dientes delos engranajes y la caja del lado de entrada al lado de salida de labomba. La direccin del giro del eje del engranaje de mando ladetermina la ubicacin de los orificios de entrada y de salida. Ladireccin del giro del engranaje de mando siempre ser la que lleve elaceite alrededor de la parte externa de los engranajes del orificio deentrada al orificio de salida. Esto sucede tanto en los motores deengranajes como en las bombas de engranajes. En la mayora de lasbombas de engranajes el dimetro del orificio de entrada es mayorque el dimetro del orificio de salida. En las bombas y en los motoresbidireccionales el orificio de entrada y el orificio de salida tienen elmismo dimetro.


ACE ITE D E E NTRADAAC EITE DE SA LIDA

CA JA

EN G RAN AJE D E MA ND O

E NG RA NA JE LOC O

Fig. 3.3.7 Flujo de la bomba de engranajes


ACE ITE DE EN TR ADAAC EITE DE SA LIDA

C AJA

E NG RA NA JE DE MA ND O

E NG RA NA JE LO CO

FUE RZA

D IE NTE S D E EN GRA NA JEEN C ON EX ION

Fig. 3.3.8 Fuerzas en la bomba de engranajesFuerzas en la bomba de engranajesEn una bomba de engranajes el flujo de salida se produce al empujarel aceite fuera de los dientes de engranajes a medida que se engrananen el lado de salida. La resistencia al flujo de aceite crea una presinde salida. El desequilibrio de la bomba de engranajes se debe a que lapresin en el orificio de salida es mayor que la presin en el orificiode entrada. El aceite de presin ms alta empuja los engranajes haciael orificio de salida de la caja. Los engranajes del eje sostienen casitoda la carga de presin lateral para prevenir un desgaste excesivoentre las puntas de los dientes y la caja. En las bombas de presinms alta, los ejes de engranaje estn ligeramente biselados en el ladodel extremo externo de los cojinetes del engranaje. Esto permite uncontacto 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 lasplanchas de compensacin de presin, la caja y la brida de montaje alsello del extremo del diente del engranaje. El tamao del rea selladaentre las planchas de compensacin de presin y la caja limita lacantidad de fuerza que empuja las planchas contra los extremos de losengranajes.

Bombas de engranajes con cavidadesLas bombas de engranajes con la caja rectificada y cavidades para losengranajes tienen un radio de las paredes de la cavidad a la parte inferior delas cavidades. La plancha de separacin o la plancha de compensacin depresin del diseo ms reciente usada en la cavidad debe tener rebordesexternos curvados o biselados para que ajusten completamente contra laparte inferior de la cavidad. Si se usa una plancha de separacin de bordesafilados, un retenedor de sellos de borde afilado o una plancha decompensacin de presin de borde afilado en una cavidad de la caja, forzarlas planchas de compensacin de presin contra los extremos de losengranajes y se producir una avera.En este punto realice la prctica de taller 3.3.1


CAV IDAD

P LAN C HAS DE CO M PE NSAC IO ND E PRE SION C AB EZA

BO RD E A FILAD OBO RD E BIS ELADO

Fig. 3.3.10 Bombas de engranajes con cavidades

1

2

Fig. 3.3.9 Planchas de compensacin de presin

Planchas de compensacin de presinEn las bombas de engranajes se usan dos diseos diferentes deplanchas de compensacin de presin. El diseo anterior (1) tiene unreverso plano. Este diseo usa una plancha de separacin, unaproteccin para el sello, un sello en forma de tres y un retenedor desello. 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

manual principios fundamentos sistemas hidraulicos maquinaria pesada (1)

Documents