MANUAL DEL ESTUDIANTE
Curso de Hidraulica Komatsu
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Día 1: Mañana:
Tarde
Día 2: Mañana:
Tarde
Día 3: Mañana:
Tarde
Día 4: Mañana:
Tarde
Día 5: Mañana:
Tarde
Agenda 08:00 10:15 10:45 11:30 12:30 01:30 03:15 03:45 05:45
am am am am pm pm pm pm pm
Presentación y examen de entrada Módulo 1 : Principios fundamentales. Break Módulo 1 : Principios fundamentales. Módulo 1 : Principios fundamentales. Almuerzo Módulo 2 :Componentes de un sistema hidráulico. Break Módulo 2 :Componentes de un sistema hidráulico.
8:00 am 10:15 am 10:45 am 11:30 am 12:30 pm 01:30 pm 03:15 pm 03:45 pm 05:45 pm
Módulo 3: Break Módulo 3: Módulo 3: Almuerzo Módulo 3: Break Módulo 3: Módulo 3:
Bombas hidráulicas (sala).
8:00 am 10:15 am 10:45 am 11:30 am 12:30 pm 01:30 pm 03:15 pm 03:45 pm 05:45 pm
Módulo 4 Break Módulo 4 Módulo 4 Almuerzo Módulo 4 Break Módulo 4 Módulo 4
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Módulo 4: Break Módulo 4: Módulo 4: Almuerzo Módulo 4: Break Módulo 4: Módulo 4:
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Módulo 5: Actuadores Break Módulo 5: Actuadores Almuerzo Módulo 5: Actuadores Break Módulo 5: Actuadores Examen final
Bombas hidráulicas(sala). Bombas hidráulicas(sala). Bombas hidráulicas(Taller). Bombas hidráulicas (Taller). Bombas hidráulicas (Taller).
: 4.1-Válvulas de control de presión (Sala). : 4.1-Válvulas de control de presión (Sala). : 4.1-Válvulas de control de presión (Sala). : 4.1-Válvulas de control de presión (Taller). : 4.1-Válvulas de control de presión (Taller). : 4.1-Válvulas de control de presión (Taller). 4.2-Válvulas de control de dirección (Sala). 4.2-Válvulas de control de dirección (Taller). 4.2-Válvulas de control de dirección (Taller). 4.3-Válvulas de retención. 4.4- Válvulas de Control de flujo (Sala). 4.4- Válvulas de Control de flujo (Taller). cilindros hidráulicos (Sala). cilindros hidráulicos (Taller). motores hidráulicos (Sala). motores hidráulicos (Taller).
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Notas Notas
MODULO 1.- Principios Fundamentales: Introducción: Según la Real Academia de la Lengua Española Hidráulica es “parte de la mecánica que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos”. Otros autores definen a la Hidráulica como “una rama de la física y la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los fluidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa (fuerza) y empuje de la misma”. La hidráulica se clasifica en dos ramas:
HIDRAULICA
HIDROSTATICA
HIDRODINAMICA
Aplicaciones de la hidráulica EXCAVADORA SOBRE ORUGAS PC4000
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Ventajas de la hidráulica:
FACILIDAD DE OBTENER GRANDES FUERZAS Y TORQUES EXACTITUD DE MOVIMIENTO Y DE POSICIONAMIENTO FÁCIL CONTROL Y REGULACIÓN RELACIONES PESO/POTENCIA(1:4), INERCIA/POTENCIA(1:70) TAMAÑO/POTENCIA PEQUEÑAS VELOCIDAD VARIABLE REVERSIBILIDAD PUEDEN BLOQUEARSE (velocidad = 0) SON SISTEMAS AUTOLUBRICADOS
Y
Desventajas de la hidráulica:
ALTAS PÉRDIDAS EN FORMA DE ENERGÍA CALORÍFICA SENSIBILIDAD A LA SUCIEDAD DEPENDEN DE LA TEMPERATURA FUGAS INTERNAS PELIGROS DE EXPLOSIÓN Y ACCIDENTES
Principios de la hidráulica: Los sistemas hidráulicos utilizan al aceite como fluido por tener las siguientes características:
El aceite toma la forma del recipiente que lo contiene. El aceite es casi “incompresible” por ser un líquido, a diferencia de los gases que son compresibles. El aceite ejerce igual presión en todas las direcciones.
Ley de Pascal: El científico francés Blaise Pascal, planteó la base de la hidráulica moderna con su principio denominado Ley de Pascal que dice “la presión ejercida en un líquido, contenido en un recipiente cerrado, se transmite íntegramente en todas las direcciones y actúa con igual fuerza en todas las áreas”.
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Ejemplo N° 01:
Ejemplo N° 02: El vehículo que se muestra en la figura tiene un peso de 4000 kg y el diámetro del pistón es de 20cm. Calcula la presión del fluido en el interior del cilindro.
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Ejemplo N° 03: Un tractor es ubicado en las posiciones que se indican en las figuras adjuntas. Determine la presión que indicarían los manómetros. Datos: Peso del tractor Área del pistón Área del vástago
: 10tn : 10 cm2 : 7 cm2
Multiplicación de las fuerzas:
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Unidades de presión: La tabla 1.1.3.4.1 muestra la tabla de equivalencias de las unidades del presión:
En el S.I.
En el sistema inglés:
Para medir la presión se toma como base dos escalas de medida: • Escala de Presión Absoluta. Toma como punto de partida el Cero Absoluto, que es el punto donde no existe presión (Vacío total). Escala de Presión Relativa o Manométrica. Toma como punto de partida la Presión Atmosférica. A la medida de presión en la escala absoluta de 1 atm absoluta le corresponde la medida de presión en la escala relativa de 0 atm relativa ó 0 atm manométrica. Luego:
En el siguiente diagrama podemos ver la relación entre estas dos escalas:
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Relación entre las escalas de presión.
Conservación de la energía: Primera ley de la termodinámica:
Ley de la conservación de la energía.
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Ecuación de Bernoulli: En un fluido incompresible, no viscoso, SIN ROZAMIENTO, cualquier punto de una línea de corriente tiene los siguientes tipos de energía cuya suma permanece constante:
Si predomina el término m P/ρ de la energía de presión tendremos un sistema hidrostático. Si predomina el término m v²/2 de la energía de velocidad tendremos un sistema hidrodinámico. Las unidades de la ecuación anterior son de energía, en cambio es muy común expresar la ecuación de Bernoulli en términos de altura de columna líquida.
Fluido en una tubería con restricción. En un fluido incompresible, viscoso, CON ROZAMIENTO en dos puntos de una línea de corriente se establece:
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Ecuación de la ley de Bernoulli. El término que se muestra en la figura se puede reducir a la siguientes expresión:
Pérdidas
primarias:
Función (Tipo de Flujo, Viscosidad, Temperatura, Rozamiento, Velocidad, Diámetro, Longitud de la tubería, etc.).
Pérdidas secundarias: Función (Velocidad, Forma de la tubería, Codos, Válvulas, Accesorios, etc.). Caudal: Es la velocidad con que el volumen de un fluido pasa en una unidad de tiempo.
Caudal
Volumen Tiempo
V Q t Caudal También podemos calcular el caudal con la siguiente fórmula:
Dónde: Q: Caudal V: Velocidad A: Área
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Ley de continuidad para fluidos incompresibles: Todo lo que ingresa es igual a todo lo que sale:
Q ingreso = Q salida Ley de continuidad.
Aplicación de la ley de continuidad La bomba envía caudal constante hacia el sistema en forma continua. La bomba toma aceite del tanque y lo envía hacia el sistema. La línea de succión tiene un mayor diámetro que la línea de descarga: Luego concluimos:
“El caudal es el mismo en la línea de succión y en la línea de descarga”. “La velocidad en la zona de succión es menor que en la zona de descarga”. “El caudal en la tubería es igual al caudal en la zona del embolo del pistón”. “La velocidad del fluido es mayor en la tubería que en la zona del embolo del pistón”. “El caudal en el lado del émbolo es diferente al caudal al lado del vástago del cilindro”. “La velocidad es la misma al lado del émbolo que al lado del vástago”.
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Observaciones:
El teorema de continuidad se aplica a una línea de corriente por lo que el caudal en el lado del embolo del cilindro es diferente al caudal en el lado del vástago POR QUE NO HAY CONTINUIDAD: QÉMBOLO ≠ QVÁSTAGO
El desplazamiento del volumen de aceite determina la velocidad del actuador. Luego: “Si un actuador pistón o motor está lento es porque no le llega suficiente caudal y no porque le falte presión“.
La rapidez con que se transmite la señal es de: V
TRANSMISION SEÑAL
= 600 m/s
Como se observa los caudales y las áreas determinan la velocidad del fluido. Estas velocidades del fluido están limitadas por las pérdidas de energía que causan debido al rozamiento entre el fluido mismo y el rozamiento con las tuberías por lo que se recomienda las siguientes velocidades máximas en las tuberías de Sistemas Hidráulicos:
Velocidades máximas en tuberías. Caudal en una bomba o motor en régimen continuo, desplazamiento volumétrico (DV): Una bomba tiene una característica geométrica muy importante denominada desplazamiento volumétrico DV o volumen de expulsión definida como el volumen de fluido que desplaza o que impulsa en una revolución (cm3/rev).
Desplazamiento volumétrico. El Desplazamiento Volumétrico es el parámetro más importante para la selección de una bomba o motor hidráulico.
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Para el caso de un motor hidráulico el parámetro equivalente es el volumen absorbido de V.A. Así:
Volumen absorbido.
El Desplazamiento Volumétrico es sinónimo de tamaño o Volumen: “Una bomba pequeña tendrá un DV pequeño e impulsa poco caudal y una bomba grande tendrá un DV grande e impulsa bastante caudal”. El Desplazamiento Volumétrico de una bomba o motor hidráulico se puede determinar aproximadamente en forma práctica llenando las cavidades de la bomba con aceite hidráulico y luego se vierte este volumen en un recipiente graduado. Este valor se multiplica por las rpm del motor que accionará a la bomba (Si es eléctrico: 1800 rpm, 3600 rpm; Si es de combustión interna 1500... 4000 rpm). Algunos catálogos toman el valor de 1500 rpm para evaluar un caudal estándar de la bomba. También se puede evaluar el desplazamiento volumétrico a través de relaciones geométricas de su estructura interna que están en función del tipo de bomba. Generación de la presión: “La presión se origina, cuando el caudal encuentra una resistencia a su desplazamiento”. Presión generada por una restricción. Cuando hay un solo camino con diversas restricciones, se dice que se tienen resistencias en serie, estas en términos de presión se suman.
Restricciones en serie.
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Cuando los fluidos se desplazan y tienen varias alternativas de caminos a seguir con restricciones de diferente valor el fluido toma el camino de menor resistencia.
Restricciones en paralelo. Caída de presión: Cuando el fluido pasa por un paso restringido o cualquier elemento que le representa resistencia, se produce una diferencia de presión (caída de presión). Se denomina caída de presión, puesto que si un fluido circula por un orificio, la presión a la salida del orificio, (en el sentido de la corriente), es menor que la presión a la entrada.
La caída de presión depende principalmente del caudal:
Para la determinación del valor K influyen los siguientes parámetros como:
La viscosidad. La temperatura. El área (diámetro) del estrangulamiento. La rugosidad. La longitud. La forma del conducto.
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La relación anterior se aplica tanto al caudal o a la velocidad con que circula el fluido en su punto de estrangulamiento:
Ejemplos del diferencial de presión. La generación de presión es sinónimo de energía disponible. Las caídas de presión son sinónimos de energía pérdida. Por efecto de las caídas de presión se condicionan los diseños, tamaños, formas, etc. de un sistema. La importancia de estos temas radica en que leyendo los valores de presión correspondientes es posible diagnosticar el funcionamiento o la falla de un sistema hidráulico. Viscosidad: La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones.
Viscosidad del aceite.
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MODULO 2.- Componentes hidráulicos: Introducción: Los equipos Komatsu se diseñan usando diferentes componentes hidráulicos. Estos componentes se usan en diferentes partes de un circuito y pueden tener distintas funciones. Algunos componentes pueden tener simbologías similares y tal vez puedan parecer iguales, pero en la mayoría de casos tienen diferentes aplicaciones. Los técnicos Komatsu deben estar en la capacidad de identificar, describir y conocer la operación de los componentes que conforman el sistema hidráulico. 2.1- Tanque hidráulico:
Vista en corte (SM PC300,350(LC)-8 60001-UP SEN01983-07)pag.100
Vista del CSS PC350LC-8 Hay una gran variedad de tamaños de tanques, las formas y ubicaciones de montaje utilizado en equipos Komatsu. El tanque hidráulico tiene varias funciones, además de almacenamiento de la reserva de aceite que necesita el sistema.
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El tanque debe mantener un nivel de aceite suficiente para evitar la cavitación de la bomba. Tanques más grandes tienen tapas de acceso para su limpieza. La mayoría también tiene un filtro que suele ser una rejilla para evitar que material extraño que sale del tanque pase a la bomba. Muchas veces el tapón de vaciado del tanque está equipado con un imán para atrapar las partículas de metal. El tanque ayuda a disipar el calor y con frecuencia tiene deflectores que ayuda a prevenir la turbulencia del aceite cuando la máquina está en movimiento. Los deflectores también permitirán que los contaminantes se depositen en el fondo del depósito y el aire a la altura de la parte superior del tanque. Tipos de tanques hidráulicos. Hay dos tipos distintos de tanques utilizados en equipos hidráulicos, tanques no presurizados o abiertos y presurizados o cerrados. Cuando el nivel de aceite en el tanque disminuye o aumenta, las corrientes de aire a través de la rejilla de ventilación mantienen la presión atmosférica sobre el aceite. Un filtro es instalado en la rejilla de ventilación para evitar que entren contaminantes en el tanque. Tanques no presurizados. El tanque presurizado o cerrado tiene una válvula de presión regulada y una válvula de retención de un solo sentido que permiten flujo libre del aire, si la presión del aire dentro del depósito es menor que la presión atmosférica; no se permitirá la salida del aire hasta que la presión dentro del tanque alcance la presión de regulación. Si aumenta la presión y temperatura del aire o si se incrementa el nivel de aceite; en ese momento la válvula reguladora se abrirá para mantener una baja presión de aire en el depósito, por lo general menos de 25 psi. El depósito a presión también utiliza un filtro para evitar la contaminación. Tanques presurizados. Algunas máquinas tienen una válvula de control montada en el interior del tanque hidráulico; esta disposición evita las fugas de aceite al medio ambiente, pero tienen la desventaja de complicar la solución de problemas, por tener que vaciar y abrir el depósito para efectuar inspecciones y ajustes. La contaminación es la principal causa de fallas del sistema hidráulico. La mayoría de los sistemas utilizan varios tipos de acondicionadores de fluidos para ayudar a prevenir la contaminación, estos incluyen a los filtros, tamices y enfriadores en varios puntos del sistema. A menudo se coloca en el tanque hidráulico en su puerto de retorno de aceite un filtro de tipo cartucho o rejilla. El aceite que retorna del sistema es limpio porque fue filtrado. Estos filtros tienen una válvula by-pass que permite que el aceite no pase por el filtro cuando este se encuentre saturado. Es usual encontrar en la mayoría de las máquinas una rejilla ubicada cerca de la salida de la bomba para eliminar las partículas grandes que se encuentran en el aceite.
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Simbología del tanque hidráulico:
VISTA (SM PC300,350(LC)-8 60001-UP SEN01983-07)pag.1013 2.2- Acumuladores: Los acumuladores más usados por Komatsu son: el acumulador del tipo pistón y el de vejiga; ambos separan el gas del aceite para mantener el contenido de gas. Los o ‘ring del acumulador de tipo pistón y la cámara del tipo vejiga mantienen separados el gas y el aceite. Cuando la presión del aceite es mayor que la del gas, el volumen de gas será más pequeño, la cual permite que vaya más aceite al acumulador. El volumen de gas continúa disminuyendo hasta que el gas se comprime hasta el punto en que la presión del aceite y del gas es igual. Cuando la presión del gas es mayor que la presión del aceite, el volumen de gas se expandirá, empujando el aceite fuera del acumulador hacia el sistema hidráulico, hasta que nuevamente se igualen las presiones. Los principales usos de los acumuladores son para:
Absorber picos de presión. Mantener presión constante. Usar bombas más pequeñas. Se usan en sistemas de emergencia.
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VISTA EN CORTE (SM WA380-6 65001-UP GSN00114-05)pag.204
VISTA EN CORTE (SM D375-5 18052-UP SEBM036103 – VHMS) Pag.140
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2.3- Mangueras hidráulicas: Las mangueras hidráulicas son los accesorios que más manipula un técnico hidráulico, además del cambio, el técnico debe desconectar las líneas cuando se quita un componente del sistema. Por estas razones, el técnico debe familiarizarse con todos los tipos de conductos, mangueras, tubos de acero, roscados, juntas tóricas, sellos, etc. Las líneas principales de trabajo están expuestas a altas presiones y son las que fallan con más frecuencia a diferencia de otras líneas. Muchos son los factores que determinan la causa de las fallas de una manguera como: la vibración, flexión, rozamiento con partes en movimiento, exceso de temperatura o presiones. Las mangueras hidráulicas están construidas con un núcleo sintético muy resistente, reforzada con hilos de acero, además de un recubrimiento exterior de goma.
VISTA de la guía de reusabilidad Komatsu (Sebgd4110_54276)pag.33 Mientras menor sea el diámetro interno de la manguera, mayor será su clasificación de presión dentro del tipo de manguera al que pertenezca. Adaptadores:
Par lograr conectar la manguera con el componente se utilizan conectores en ambos extremos de la manguera, para ello existen diversos tipos de conectores. Siempre tenga precaucion al instalar correctamente las mangueras y tener en cuenta la presion a las que trabaja con respecto al numero de parte.
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vista (TRAINING AID Menu_62171 TA27-61E)pag3
VISTA (O&M PC350LC-8 A10001 GSAM021800)pag.282
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2.4- Filtros: Los filtros pueden montarse en el interior del tanque o fuera de él o ambos a la vez. Los filtros en el interior de los tanques se instalan con la finalidad de captar impurezas en la admisión o entrada a la bomba y evitar el desgaste prematuro. Los filtros exteriores como el del grabado corresponden a la filtración de aceite de retorno.
Ubicación de los filtros hidráulicos. VISTA (SM WA470-6 90001-UP GSN04409-05) pag.266. Los filtros normalmente tienen una válvula de seguridad o derivación, abriéndose cuando el elemento filtrante está obstruido; la obstrucción causa una repentina elevación de la presión venciendo la tensión del resorte de la válvula y permitiendo ésta, que el aceite continúe su curso pero sin pasar por el elemento filtrante. Es mejor un aceite sin filtrar que un sistema paralizado por falta de aceite.
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Válvula de derivación de los filtros hidráulicos. Vista (SM PC4000-6 SERIES 08162&08163) pag.95. Los filtros tienen capacidad relacionada con la cantidad de flujo y presión. Los filtros trabajan de acuerdo a las dimensiones de las partículas que se desea atrapar. Actualmente se refiere a micrones. Micrón es una unidad de medida equivalente a 0.000039” (39 millonésima de pulgada), para referencia anotaríamos que el ojo humano lo más pequeño que percibe es una partícula de 40 micrones. Los filtros hidráulicos usados en los sistemas son de hasta 5 micras. El mantenimiento de los filtros es probablemente el factor más importante para obtener una larga vida del sistema hidráulico. La negligencia y descuido de los filtros y el sistema es sentenciar a una rápida destrucción.
Tipos de filtros hidráulicos. La figura muestra los tipos de filtros hidráulicos utilizados, el del lado izquierdo es del tipo cartucho, el del centro es de rejilla y el de la derecha es el filtro sellado o de recipiente.
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MODULO 4.- Bombas hidráulicas: Introducción: El diseño de las bombas y motores hidráulicos es similar, pero tienen aplicaciones distintas. En esta lección se describirá el funcionamiento de cada tipo de bomba y se identificará su simbología ISO de acuerdo a su configuración. Bombas hidráulicas: En un sistema hidráulico, la bomba convierte la energía mecánica de rotación de un motor en energía hidráulica (potencia hidráulica) impulsando fluido al sistema.
Bomba hidráulica. Todas las bombas funcionan según el mismo principio, “utilizando el principio de desplazamiento volumétrico”, generando un volumen, pero los distintos tipos de bombas varían mucho en métodos y sofisticación. Muchos creen que la bomba genera presión, ¡NO!, Es importante entender que el único propósito de las bombas es crear caudal. La presión es la fuerza en una determinada área, creada por la resistencia a la circulación del fluido. La bomba es un mecanismo diseñado para producir un flujo necesario para el desarrollo de la presión. Pero la presión no se puede producir por sí mismo, si no se realiza una resistencia al flujo. La capacidad de entregar flujo a alta presión determina el rendimiento y las diferencia en la selección de bomba de algún fabricante. La teoría de bombeo es el siguiente: Cuando la bomba es conducida por un motor esta cumple básicamente dos funciones. La primera es crear un vacío en la entrada de la bomba. Este vacío hace posible a la presión atmosférica forzar al flujo desde el depósito a la bomba. La segunda, la acción mecánica de la bomba atrapa el flujo dentro de las cavidades de la bomba, transportándola a través de la bomba, y forzándola dentro del circuito hidráulico.
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La curva característica de una bomba convencional (como la bomba de engranajes) es la representación del caudal que envía la bomba en función de la presión. La curva característica de una bomba de caudal constante presenta una pequeña caída de caudal en función del aumento de la presión. Esta caída de caudal es normal si se encuentra entre el 7 y 13% del caudal nominal y se debe a fugas internas necesarias para la lubricación de la bomba. La curva característica de una bomba ofrece las siguientes informaciones: 1. Si p = 0, la bomba rinde un caudal Q. 2. Si p > 0, Q se mantiene prácticamente constante. 3. Para una alta presión Q comienza a disminuir. 4. La presión máxima que alcance la bomba estará dada por la presión que se logra cuando el caudal ha caído como máximo en 13% (en la práctica puede evaluarse en 10%). 5. La curva también es un equivalente del grado de eficiencia volumétrica de la bomba. Las curvas características de una bomba nueva y de una bomba desgastada (averiada). También se muestra una zona en la cual no debería trabajar la bomba bajo ningún motivo ya que la deterioraría gravemente:
Curva característica de la bomba. Las bombas transforman la energía mecánica en energía hidráulica y en ese proceso se producen pérdidas expresadas mediante el grado de eficiencia. La eficiencia volumétrica es la relación entre el caudal real que impulsa la bomba con respecto al caudal teórico determinado por el producto del Desplazamiento Volumétrico por el número de RPM.
Las bombas hidráulicas se dividen desplazamiento no positivo y positivo.
en
2 grandes
grupos:
Bombas
de
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Bombas de desplazamiento no positivo: Este diseño de bomba se utiliza principalmente para transferir fluidos donde la única resistencia que se encuentra es la creada por el peso del mismo fluido y el rozamiento. La mayoría de las bombas de desplazamiento no positivo, funcionan mediante la fuerza centrífuga, En estas bombas el fluido entra por el centro del cuerpo de la bomba, es expulsado hacia el exterior por medio de un impulsor que gira rápidamente (Fuerza Centrífuga). No existe ninguna separación entre los orificios de entrada y de salida, y su capacidad de presión depende de la velocidad de rotación. Aunque estas bombas suministran un caudal uniforme y continuo, su desplazamiento disminuye cuando aumenta la resistencia. Es, de hecho, posible bloquear completamente el orificio de salida en pleno funcionamiento de la bomba. Por ésta y otras razones las bombas de desplazamiento no positivo se utilizan muy pocas veces en los sistemas hidráulicos modernos. Estas propiedades las hacen una selección adecuada como bombas de agua en vehículos, máquinas para lavar vajilla o lavadoras. Pueden también utilizarse como bombas de presurización de las bombas de desplazamiento positivo.
Bomba de desplazamiento no positivo (PSN AA12089 PC350 PUMP). Bomba de desplazamiento positivo: Las bombas de desplazamiento positivo son las más utilizadas en los sistemas hidráulicos. Estas bombas suministran al sistema una cantidad determinada de fluido, en cada carrera, revolución o ciclo. Este tipo de bomba se clasifica como de desplazamiento volumétrico fijo o variable. Las bombas de desplazamiento volumétrico fijo, proporcionan un determinado caudal fijo, cuando el desplazamiento y la velocidad de giro de la bomba son fijos. En estas Bombas, se debe variar la velocidad de giro de la bomba para variar el flujo.
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Las bombas de desplazamiento volumétrico variable, pueden variar el flujo independiente a las revoluciones de giro de la bomba. La presión viene determinada por la carga de trabajo, y exceptuando las fugas, el caudal de salida es independiente de la presión de trabajo y esto hace que la bomba de desplazamiento positivo sea más adecuada para utilizarse en la transmisión de potencia. “La bomba no entrega presión solo caudal, la presión la genera el sistema”
Potencia hidráulica.La potencia hidráulica que entrega una bomba hidráulica viene dada por la siguiente expresión.
PH p Q 4.1- Bombas de engranajes externos
Este tipo de bombas son de desplazamiento volumétrico fijo. Sus características son:
Presión relativamente alta y reducido peso, Precio bajo. Gran rango de velocidad de rotación. Elevado rango de temperatura / viscosidad.
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Vista en corte de bomba de engranajes VISTA (SM WA470-6 90001-UP GSN04409-05) pag.268.
4.2- Bomba de Pistones axiales de plato inclinado
Cuando el plato inclinado forma 90° respecto a la línea del eje de la bomba, no se produce ningún desplazamiento ya que no hay movimiento de vaivén. A medida que el ángulo de la placa basculante aumenta, el pistón se mueve hacia adentro y hacia fuera del barril siguiendo el ángulo de la placa basculante.
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Vista en corte de bomba LPV30 (SM WA470-6 90001-UP GSN04409-05) pag.81.
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MODULO 4.- VÁLVULAS DE CONTROL Tipos de válvulas de control: Válvulas de control de presión. Válvulas de control de dirección. Válvulas de control de flujo. 4.1.-VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN: Tienen como función, controlar la presión del sistema o parte de él y se clasifican en “Normalmente abiertas y Normalmente cerradas” Normalmente cerradas Técnicamente llamadas “Válvula Limitadora de Presión”. Si a la entrada de la válvula no hay presión suficiente, entonces no circula aceite a través de ella.
(SM WA1200-3 50001-UP GSBM018214) pag1335 Curva característica de una VLPMD
Las válvulas limitadoras de presión pueden adoptar diferentes nombres, dependiendo de su ubicación y función dentro del circuito hidráulico
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Constructivamente pueden ser de asiento o de corredera:
(SM PC300,350(LC)-8 60001-UP SEN01983-07)Pag.162. VLPMD DE Tipo carrete o spool
(SM WA1200-3 50001-UP GSBM018214) pag1328
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a) Válvula de alivio de mando indirecto. Determina la presión máxima del sistema.
Válvula limitadora de presión de mando indirecto.
Vista (SM WA380-6 65001-UP SEN00114-11) pag.263.
VLPMI con piloto externo.
Vista (SM PC300,350(LC)-8 60001-UP SEN01983-07) pag.179
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b) Válvula de secuencia Cuando obliga a que se cumpla una secuencia por presión en un sistema.
Valvula limitadora de presion de mando directo
Vista (SM PC300,350(LC)-8 60001-UP SEN01983-07) pag.162
Características:
No protegen el sistema La salida se conecta hacia un actuador. Lleva una tercera línea llamada drenaje. Lleva una check en paralelo para permitir el flujo inverso.
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c) Válvula de contra-balance
Camión 930e sistema de levante o o o o
Sostiene hidráulicamente una carga La línea de entrada de la válvula proviene de un actuador. El aceite que sale de la válvula debe dirigirse al tanque Requiere de una válvula check en paralelo para permitir el flujo inverso.
d) Válvula de descarga
Valvula limitadora de presion de mando directo con piloto externo
Vista (SM WA380-6 65001-UP SEN00114-11) pag.232. (SM PC300,350(LC)-8 60001-UP SEN01983-07) pag146
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Válvula Normalmente Abierta Técnicamente llamadas “Válvula Reductora de Presión”. Cierra el paso de fluido cuando la presión a la salida de la válvula ha alcanzado el valor fijado.
Válvula reductora de mando indirecto
(SM PC300,350(LC)-8 60001-UP SEN01983-07) pag162 (SM D155AX-6 80001-UP SEN00596-10)Pag216 También es usada en las PC200/220 y D65
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Vista (SM WA380-6 65001-UP SEN00114-11) pag.209. (SM WA470-6 85001-UP sen00783-07) pag.218. El sistema de baja presión puede ser utilizado para líneas de pilotaje o para desarrollar fuerzas reducidas en actuadores. e) Válvula de impacto y succión.
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En impacto funciona como una limitadora de presión.
En succión funciona como una válvula check.
Vista (SM PC300,350(LC)-8 60001-UP SEN01983-07) pag132 f) Válvula de impacto y succión pilotada (push up).
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4.2- VÁLVULAS DE CONTROL DE DIRECCION: Uno de los componentes fundamentales de cualquier sistema hidráulico es la válvula distribuidora o direccional. Bajo el término “válvulas distribuidoras” se resumen todas las válvulas con las cuales se pueden comandar el arranque o parada de un actuador hidráulico y el cambio de sentido del flujo de un fluido hidráulico.
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Tipos de válvulas de control direccional CLSS.- Sistema de Sensado de Carga de Centro Cerrado
OLSS.- Sistema de Sensado de Carga de Centro Abierto
Vista (SM PC600 (LC)-8 30001-UP SEN00128-12) pag.168.
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Denominación La denominación de las válvulas depende del número de conexiones útiles (no se cuentan las conexiones de mando) y del número de posiciones de conmutación. Nro. de vías Nro. de posiciones Designación
Nro. de vías Nro. de posiciones Designación
:2 : 2 :
2/2
: 4 : 3 :
4/3
P
= conexión de presión (conexión de la bomba)
T
= conexión del tanque (conexión de retorno)
A, B = conexiones de trabajo.
Se denomina posición de reposo a aquella posición en la cual las piezas móviles no accionadas, han tomado una posición determinada por una fuerza (p. Ej. resorte).
En las válvulas con 3 ó más posiciones de conmutación ésta posición se denomina “0”. En las válvulas con 2 posiciones de conmutación la posición de reposo se denomina “a” o “b”.
Válvula direccional 4/3 vías con denominación de las conexiones, posiciones de conmutación y elementos de accionamiento.
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Ejercicios: Determine el símbolo que corresponde a cada una de las siguientes válvulas. Designación
Símbolo
Designación
Símbolo
Designación
Símbolo
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Accionamiento de las válvulas a) Accionamiento eléctrico.
Vista (SM WA380-6 65001-UP SEN00114-11) pag.84.
b) Accionamiento manual Vista (SM GD555, 655,675-5 55001-UP SEN05215-06) pag.239.
c) Accionamiento hidráulico. Vista (SM PC300,350(LC)-8 60001-UP SEN01983-07) pag155
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Conexión de válvulas distribuidoras a) En paralelo
vista (TRAINING AID Menu_62171 TA27-44E)pag12 b) En serie
vista (TRAINING AID Menu_62171 TA27-44E)pag12 c) En tándem
Vista (TRAINING AID Menu_62171 TA27-44E)pag12
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4.3- VÁLVULAS DE RETENCIÓN Permiten el paso de fluido en un solo sentido y se clasifican en:
Check simple y Check pilotada
a) Check simple
Símbolo
b) Check pilotada
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Permite el paso de fluido en un solo sentido, pero si se aplica una presión por la línea de pilotaje “X” permitirá el paso en ambos sentidos. Aplicación:
Observa el siguiente circuito. ¿Qué podría suceder con la carga cuando se detiene el vástago del cilindro?
¿Qué opinas de la solución que se plantea en el siguiente circuito?
El circuito anterior soluciona solo una parte del problema. Dibuja una solución adecuada.
c) Válvula check doble pilotada
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4.4.- VÁLVULAS DE CONTROL DE FLUJO: Las válvulas de flujo controlan la velocidad de los actuadores mediante la variación de la sección transversal (disminución o aumento) del caudal de flujo en el punto de estrangulamiento. En las válvulas estranguladoras el caudal depende de la diferencia de presión en el punto de estrangulamiento, es decir, a mayor diferencia de presión de presión mayor caudal. Se emplean cuando: - Está dada una resistencia de trabajo constante o - Una variación de velocidad por variación de carga no resulte importante o sea deseable. Que una válvula dependa o no de la viscosidad, depende de la forma del punto de estrangulamiento.
Coeficiente de descarga. (0,6… 0,9) depende de la viscosidad y de la forma de la estrangulación.
2 Δp Q=α A ρ A
Q ≈Δp
:
: Área de estrangulación (m2).
Δp : caída de presión (Pa)
ρ
: Densidad del fluido. (kg/m3)
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Válvulas compensadoras por presión:
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MODULO 5.- Actuadores hidráulicos: Los actuadores hidráulicos convierten la energía hidráulica en energía mecánica ya sea lineal o de rotación. 5.1- CILINDRO HIDRÁULICO Convierten la energía hidráulica en energía mecánica produciendo desplazamiento y fuerza, los cuales dependen del caudal y la presión con la que trabaja.
La fuerza máxima posible del cilindro “F” depende, despreciando la fricción, de la presión de servicio máxima admisible p y de la superficie efectiva A.
F p. A Ejemplo: ¿Hallar la fuerza de excavación del brazo? PC350LC-8 Datos: Diámetro de los cilindros:160mm Diámetro de los vastago:110mm Presión máxima del sistema:380kg/cm2
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Estructura del cilindro de doble efecto Vista (SM HD1500-7 80001-UP SEN05273-00) pag.1002.
Estructura del cilindro telescópico de doble efecto. Vista(SM HD1500-7 A30001-UP GSAM019901)pag.951.
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Estructura del cilindro de suspensión. Vista (SM 730E SERIES A30133-A30180 CEBM010800)pag.303
Ventajas del cilindro hidráulico
El accionamiento directo con cilindros hidráulicos es sencillo en su montaje y fácilmente ubicable para el constructor de máquinas. Al no haber conversión de movimiento rotatorio en movimiento lineal, el accionamiento del cilindro posee buen rendimiento. La fuerza del cilindro permanece constante desde el comienzo hasta el final de la carrera. La velocidad del pistón, que depende del caudal introducido y de la superficie, también permanece constante a lo largo de toda la longitud de carrera. De acuerdo con el tipo constructivo, un cilindro puede producir fuerzas de compresión o de tracción. El dimensionamiento de cilindros hidráulicos permite construir accionamientos de gran potencia con cotas reducidas de montaje.
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5.2- MOTOR HIDRÁULICO. Convierte la energía hidráulica en energía mecánica de rotación produciendo RPM y TORQUE, los cuales dependen del caudal y la presión con la que trabaja.
Vista (SM PC600(LC)-8 30001-UP SEN00128-12)pag.157.
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Los motores hidráulicos pueden ser:
Motor hidráulico de giro en un solo sentido
Motor hidráulico de giro en ambos sentidos
Parámetros que rigen a un motor hidráulico: La velocidad n (rpm) de giro de un motor hidráulico esta dado por el caudal q entre el volumen absorbido va:
n
Q Va
El producto del volumen absorbido va multiplicado por la diferencia de presión en el motor hidráulico define el momento o torque m.
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PRICIPIOS DE CLSS
Vista (SM PC300,350(LC)-8 60001-UP SEN01983-07) pag162
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PRICIPIOS DE COMPENSACION
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PRICIPIOS DE COMPENSACION
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Vista (SM 555, 655,675-5 55001-UP GSN05215-06) pag.1450.
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