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Maquinaria Pesada”
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MAQUINARIA
PESADA
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PRINCIPIOS BÁSICOS SOBRE FLUÍDOS
El propósito de este módulo es entender los principios hidráulicos básicos y sus
aplicaciones. Entender como es que se genera el flujo en un sistema y como la
presión esta en función de las restricciones.
Entendiendo los principios de las leyes hidráulicas, el participante estará preparado
para comprender el funcionamiento y el propósito de los componentes en el sistema.
PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS.
¿Por qué usamos un líquido?
Hay muchas ventajas de usar un líquido:
1. Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene.
2. Los líquidos son prácticamente incompresibles.
3. Los líquidos aplican la presión en todas direcciones.
Los líquidos toman la forma del recipiente
Los líquidos tomarán la forma del recipiente que los contiene. Los líquidos también
fluirán en cualquier dirección a través de varios tamaños y formas.
Prácticamente incompresibles
Un líquido es prácticamente incompresible. Cuando una sustancia es comprimida,
ésta ocupa menos espacio. Un líquido ocupa la misma cantidad de espacio o
volumen aún cuando se encuentre bajo presión. El espacio o volumen que cualquier
sustancia ocupa es llamado «desplazamiento».
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El gas es compresible
El gas es compresible. Cuando un gas es comprimido, éste ocupa menos espacio y
su desplazamiento viene a ser menor. El espacio previamente ocupado por el gas
podría ser ocupado por otro objeto.
Así entonces, un líquido es más adecuado para un sistema hidráulico porque
continuamente ocupa el mismo volumen o desplazamiento.
La hidráulica haciendo Trabajo
De acuerdo a la ley de Pascal, « La presión ejercida en un líquido confinado es
transmitida sin pérdidas en todas las direcciones y actúa con igual fuerza en
todas las áreas iguales.» Así entonces, una fuerza ejercida en cualquier parte de un
sistema de aceite hidráulico confinado transmite igual presión en todas las
direcciones a través del sistema.
En el ejemplo de arriba, una fuerza de 500 lb. actuando sobre un pistón de 2
pulgadas de radio crea una presión de aproximadamente 40 lb./ pulg2 en un líquido
confinado. Las mismas 40 lb./ pulg2 actuando en un pistón de 3 pulgadas de radio
soportan un peso de 1130 libras.
Ventajas Mecánicas
La figura inferior demuestra como el líquido en un sistema hidráulico provee una
ventaja mecánica.
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Como todos los cilindros están conectados, todas las áreas deben ser llenadas antes
que el sistema se presurice.
Definición de la Ley de Pascal
Hasta aquí hemos hablado sobre el caudal del fluido en un sistema hidráulico. Si este
caudal se restringe de alguna forma, tal como aplicando una carga sobre un cilindro,
se crea presión.
La cantidad de presión se puede calcular dividiendo la fuerza de la carga por la
superficie sobre la que se aplica la misma. Esta es una aplicación de la Ley de
Pascal.
La definición del libro de texto sobre la Ley de Pascal es: «La Presión aplicada a un
líquido encerrado se transmite igualmente en todas las direcciones».Esto se puede
expresar utilizando la siguiente formula. P = F/A Donde:
P = Es la presión (en libras / pulgada2)
F = Es la fuerza aplicada al vástago (en libras)
A = Es el área del pistón donde actúa la presión (en pulgadas2)
Dicho de otra forma, la presión se puede definir como una fuerza determinada que
actúa en un área determinada.
Ayuda para el Cálculo
Este símbolo a menudo se utiliza para recordar las ecuaciones. Se usa cubriendo la
variable que se desea calcular. La expresión que resulta es la ecuación.
Por ejemplo, para calcular la presión, cubra la P y la expresión que queda es F/A.
Área útil del Pistón
El área útil del pistón es el área (área 2 para la parte superior y área 1 para la parte
inferior) sobre la cual actúa la presión hidráulica.
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Si se aplica una presión igual a ambos extremos de un pistón, se ejerce una fuerza
mayor en el extremo de cabeza del pistón. Ello se debe a que el vástago debe ocupar
parte del área del pistón, reduciendo el área útil del extremo del vástago.
El área de un pistón se calcula con la formula:
Donde :
A = Es el área (pulgada2)
Π = Es el factor PI (3.1416)
r = Es el radio del pistón donde actúa la presión (en pulgadas)
Resumen
Resumiendo, se puede utilizar la Ley de Pascal para describir la
relación entre la presión, la fuerza y el área.
Se expresa mediante la fórmula:
Aplicando esta fórmula a los pistones, la cantidad de presión que
se necesita para levantar una carga es igual a la fuerza de resistencia
de la carga dividida por el área útil del pistón.
Unidades de Medida
Se pueden utilizar varias unidades de medida del sistema inglés y del métrico para
expresar presión, fuerza, área y flujo. Puede ser necesario convertir de un sistema a
otro.
Conversiones del Sistema Inglés al Sistema Métrico
En la siguiente tabla se muestran los factores de conversión más comunes entre el
sistema inglés y el sistema métrico:
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Conversiones del Sistema Métrico al Sistema Inglés
En la siguiente tabla se muestran los factores de conversión más comunes entre el
sistema métrico y el sistema inglés.
MULTIPLICACION DE LAS FUERZAS
Un sistema tiene la configuración mostrada :
Las presiones se calculan de la siguiente manera:
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Aplicando la Ley de Pascal «La presión en todos los puntos del
fluido es la misma», por lo tanto:
«Las fuerzas son proporcionales a sus respectivas áreas» Aplicando una fuerza
pequeña sobre un área pequeña, se obtiene una fuerza grande aplicada sobre un
área grande
También:
« La fuerza de salida es igual a la fuerza de entrada multiplicado en
el factor (A2 / A1 )»
MULTIPLICADOR DE PRESIONES
En la figura mostrada: la presión p1 ejercida sobre un área A1 ejerce una fuerza F1,
la cual es transmitida mediante el vástago al émbolo pequeño. En este caso, se
genera en el émbolo pequeño una presión p2 que será de mayor magnitud que p1,
debido a que su área de aplicación A2, es menor, para una misma fuerza F2 que es
igual a F1.
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Luego
«Las presiones generadas son inversamente proporcionales a las áreas»
También:
FLUÍDOS HIDRÁULICOS
El fluido hidráulico es el componente clave de cualquier sistema hidráulico. Es el
medio por el cual se transmite la energía en todo el sistema. Ciertas propiedades del
fluido determinan cómo cumple su función. Esta lección trata sobre las propiedades
críticas y de aditivos utilizados para mejorarlas.
Funciones del Fluído Hidráulico
Las funciones básicas de los fluidos hidráulicos son:
• Transmisión de potencia.
• Lubricación.
• Sellado.
• Enfriamiento.
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Viscosidad
La viscosidad es la medida de la resistencia de los líquidos a fluir a una determinada
temperatura. Un líquido que fluye fácilmente tiene baja viscosidad, mientras que un
líquido que no fluye fácilmente tiene alta viscosidad.
Cuando aumenta la temperatura de un líquido, baja su viscosidad.
Cuando disminuye la temperatura de un líquido, se incrementa su viscosidad.
Índice de Viscosidad
El índice de viscosidad es la medida del cambio del espesor de los líquidos respecto
a la temperatura.
Si el líquido mantiene su consistencia en un rango amplio de temperaturas, el fluido
tiene un alto índice de viscosidad. Si el líquido se hace espeso a bajas temperaturas y
se hace delgado a altas temperaturas, el fluido tiene un bajo índice de viscosidad.
En los sistemas hidráulicos, los fluidos con un alto índice de viscosidad son
preferibles a los fluidos de bajo índice de viscosidad.
Comparación de Viscosidad
El aceite de alta viscosidad puede producir operación lenta y podría requerir potencia
adicional. La viscosidad baja puede disminuir la capacidad de lubricar del fluido y
hace que los componentes se desgasten más rápidamente. También aumenta la
posibilidad de fugas.
Efecto de la Temperatura sobre la Viscosidad
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La temperatura puede afectar la viscosidad del aceite por lo cual es importante utilizar
el grado adecuado del aceite para su máquina y clima. Siempre remítase a su Manual
de Operación y Mantenimiento para determinar que aceite se recomienda.
Tipos de Aceites
La materia prima de los aceites puede ser de dos tipos:
• Minerales
• Sintéticos
Aceites Minerales
La materia prima está conformada por productos refinados de aceites crudos de
petróleo.
Aceites Sintéticos
Se fabrican mediante un proceso de reacción química de aquellos materiales de una
composición química específica para producir un compuesto con cualidades
planificadas y predecibles. Estos aceites tienen un índice de viscosidad más alto que
los aceites minerales. Son especialmente mezclados para servicios extremos (altas y
bajas temperaturas).
Aditivos
Los aditivos fortalecen o modifican ciertas características del aceite base, ya sea
mineral o sintético.
Los aditivos se utilizan para controlar la viscosidad, reducir el desgaste, aumentar la
estabilidad química, inhibir la corrosión y oxidación, mantener limpios los
componentes y suspender las partículas hasta qué lleguen al filtro.
Estas son razones adicionales por las cuales en las máquinas siempre se debe
utilizar el fluido hidráulico recomendado.
Vida de los Aceites
El aceite hidráulico nunca se desgasta. El uso de filtros para remover partículas
sólidas y el añadido de algunos químicos mantiene la vida útil del aceite.
Sin embargo, el aceite llega a contaminarse hasta el punto que tiene que ser
reemplazado. En maquinaria de construcción, el aceite es reemplazado a intervalos
regulares de tiempo.
Los contaminantes en el aceite pueden también ser usados como indicadores de
desgaste excesivo y posibles áreas con problemas.
Uno de los programas que usa los contaminantes del aceite como una fuente de
información es el Análisis Programado de Aceite
(APA) o Caterpillar Schedule Oil Sampling Program (SOS).
COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRAULICO
El propósito de este módulo es entender la función de los componentes básicos en un
sistema hidráulico. Así como poder identificar y analizar los diversos tipos
constructivos.
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Los sistemas hidráulicos son diseñadas usando varios componentes hidráulicos:
tanques, bombas, motores, válvulas y cilindros. La habilidad de identificar los
componentes y su funcionamiento permite al personal de servicio reducir los circuitos
hidráulicos complejos a unos pocos circuitos simples que pueden ser entendidos
fácilmente.
TANQUES HIDRAULICOS
Función de los Tanques Hidráulicos
El principal objetivo de los tanques hidráulicos es garantizar que el sistema hidráulico
tenga siempre un amplio suministro de aceite.
Los tanques también se utilizan para otros fines: las paredes de los tanques disipan el
calor que se acumula en el aceite hidráulico, y los deflectores de los tanques ayudan
a separar el aire y a la condensación del aceite. Además, algunos contaminantes se
asientan en el fondo del tanque, de donde se pueden extraer.
Tipos de Tanques Hidráulicos
En los sistemas hidráulicos móviles se utilizan dos tipos de tanques:
Los ventilados y los presurizados.
El tanque ventilado, respira, permitiendo que haya compensación de presión cuando
se producen cambios en los niveles de aceite y de temperatura.
Los tanques presurizados están sellados de la atmósfera, evitando que penetre en
ellos la suciedad y la humedad. La presión interna también empuja el aceite hacia la
bomba, evitando la cavitación de la misma.
Algunos tanques presurizados tienen bombas de aire externas que presurizan el
tanque, otros utilizan la presión que se genera naturalmente a medida que se calienta
el fluido hidráulico.
Aplicaciones
Tanques Ventilados: Rodillos Vibratorios, Camiones Mineros
Tanques Presurizados: Retroexcavadoras, Excavadoras, Pavimentadoras.
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4.1.3. Componentes del Tanque Hidráulico
En los tanques hidráulicos podemos encontrar los siguientes elementos:
1. Tubo de llenado.
2. Filtros internos.
3. Visor.
4. Tubería de retorno.
5. Tapón de drenaje.
6. Salida de la bomba.
7. Plancha deflectora.
8. Válvula hidráulica de alivio.
9. Respiradero.
1. Tubo de llenado
El tubo de llenado es el punto de entrada para añadir aceite.
La tapa evita que los contaminantes entren en el tanque por el tubo de llenado. La
rejilla elimina los contaminantes del aceite a medida que el aceite entra en el tubo de
llenado.
2. Filtros internos
Muchos tanques tienen filtros internos que limpian el aceite de retorno.
3. Visor
El visor permite inspeccionar visualmente el nivel de aceite del tanque, así como los
niveles máximos y mínimos de aceite.
4. Tubería de retorno
La tubería de retorno devuelve al tanque el aceite procedente
del sistema.
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5. Tapón de drenaje
El tapón de drenaje puede quitarse para drenar el aceite.
Puede ser magnético para atraer y ayudar a eliminar las partículas de metal que
contaminan el aceite.
6. Salida de la bomba
La salida de la bomba es un pasaje de flujo de aceite que va desde el tanque a la
bomba.
7. Plancha deflectora
Las planchas deflectoras separan las zonas de retorno del tanque y dirigen el flujo de
aceite en el tanque. Los deflectores aumentan el tiempo que el aceite permanece en
el tanque, permitiendo que los contaminantes se asienten, que se evapore el agua y
se separe el aire del aceite. Además, los deflectores reducen las salpicaduras de
aceite dentro del tanque ocasionadas por el movimiento del vehículo. La plancha
deflectora de retorno evita que el aceite de retorno agite el aceite que se encuentra en
el tanque.
8. Válvula hidráulica de alivio
La válvula hidráulica de alivio se utiliza en tanques presurizados. A medida que el
aceite se calienta, la presión aumenta, entre los 70 kPa (10 PSI) y los 207 kPa (30
PSI), la válvula se abre evitando que el exceso de presión rompa el tanque. A
medida que el aire se enfría y la presión desciende a 3.45 kPa (0.5 PSI), la válvula se
abre para evitar que el vacío resultante desplome el tanque.
9. Respiradero
El respiradero permite la entrada y salida del aire de los tanques ventilados. Tiene un
filtro para evitar que la suciedad penetre y está situado más arriba del nivel de aceite
del tanque.
Simbología ISO de los Tanques Hidráulicos
La figura muestra los símbolos ISO para tanques ventilados y tanques presurizados.
El símbolo de un tanque ventilado es simplemente un caja o rectángulo abierto en la
parte superior.
El símbolo de un tanque presurizado es graficado como una caja o rectángulo
completamente cerrado.
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MAQUINARIA
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Ambos tanques se muestran con líneas hidráulicas para denotar su función.
Localización y solución de problemas para tanques
La falla de un tanque hidráulico es poco frecuente y por lo general es causada por
daños externos. Las opciones de reparación son, por lo general, obvias y fáciles.
LINEAS HIDRAULICAS
Tubos
Un tubo es una tubería hidráulica rígida, generalmente hecha de acero. Los tubos se
utilizan para conectar los componentes que no rozan unos con otros.
En general, los tubos también requieren menos espacio que las mangueras y pueden
conectarse firmemente a la máquina, dando mayor protección a las tuberías y una
mejor apariencia general a la máquina.
Mangueras
Las mangueras hidráulicas se usan en los casos en que se necesita flexibilidad, como
cuando los componentes rozan unos con otros.
Las mangueras absorben la vibración y resisten las variaciones de presión. Sus usos
en sistemas hidráulicos son variados, entre ellos encontramos:
� Movimiento de tierras.
� Industria forestal.
� Industria petrolera.
� Ferrocarriles.
� Construcción.
� Aserraderos de madera terciada y de pulpa.
� Fábricas.
� Agricultura.
� Manejo de desechos.
� Minería.
Construcción de mangueras
Las mangueras se hacen de diferentes capas en espiral. El tubo interior de polímero
(1) transporta el aceite. Una capa de alambre de refuerzo o envoltura de fibra (2)
sostiene al tubo interior. Si hay más de una capa de refuerzo, estarán separadas por
una capa de fricción de polímero (3). La cubierta exterior (4) protege la manguera del
desgaste.
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Tipos de mangueras
La selección de mangueras dependerá de su uso (temperatura, fluido a transportar,
etc.) y de los niveles de presión que soportará el sistema.
El siguiente cuadro muestra los niveles de presión que soporta
cada tipo de manguera .
Conexiones
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Conexiones es un término que se refiere a una serie de acoplamientos, bridas y
conectores que se utilizan para conectar mangueras y tubos a los componentes
hidráulicos.
Acoplamientos
Los acoplamientos son los elementos que se utilizan para conectar las mangueras a
los componentes o a las tuberías.
Existen tres tipos:
Rebordeados.
� Permanentes.
� De bajo índice de falla.
� Funcionan bien en todas las aplicaciones de presión.
Tipo tornillo.
� Reutilizables.
� Se pueden armar en la obra utilizando herramientas manuales.
� Los más eficientes en aplicaciones de presiones menores.
De collar.
� Reutilizables.
� Diseñados para mangueras XT de alta presión.
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� Se pueden armar en la obra utilizando una prensa de mano.
El acoplamiento de tipo collar es un acoplamiento reutilizable compuesto por un
conjunto de vástago con collar y un manguito de acero. El vástago se inserta en el
extremo de la manguera mientras que las uñetas en cuña del collar se extienden
hacia abajo por la superficie exterior. Luego se presiona el manguito sobre las uñetas
para mantener el acoplamiento en la manguera.
Estos acoplamientos se utilizan por lo general con una brida de dos piezas y un anillo
para acoplar mangueras de alta presión y gran tamaño.
Bridas
Las bridas se utilizan para conectar mangueras y tubos de gran diámetro a bloques,
cuerpos de válvulas y otros componentes.
Las bridas pueden soldarse directamente a un tubo, o conectarse a un acoplamiento
de mangueras, y después atornillarse a un componente.
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Tipos de bridas
En las máquinas Caterpillar se pueden encontrar dos tipos de bridas:
�Brida SAE de cuatro tornillos:
Dos capacidades de presión.1.
Código 61 estándar: de 3000-5000 PSI (Según la clasificación de la manguera).2.
Código 62: 6000 PSI.
�Brida dividida JIS: Igual a la SAE pero con pernos métricos.
Medición de Bridas
A veces es necesario medir las bridas y las partes que se unen para garantizar una
selección y montaje correctos de los componentes.
Utilizando un vernier de esfera, mida primero el diámetro del agujero de la lumbrera.
Luego, mida la distancia mayor entre perforaciones de perno de centro a centro.
Después mida el diámetro de la cabeza de la brida.
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Con estas tres medidas se puede establecer una correlación con la brida correcta.
Anillos de sellos
Los anillos de sellos, tales como los anillos tóricos (O’ring) y los anillos de sección en
D (D’ring), se utilizan para sellar una brida y su superficie de sellado.
CONECTORES ROSCADOS
Los conectores roscados se utilizan tanto para las conexiones de tubos como de
manguera. Su uso por lo general está limitado a las tuberías que tienen 1" o menos
de diámetro. Los conectores roscados de los sistemas hidráulicos por lo regular se
hacen de acero.
TIPOS DE CONECTORES ROSCADOS
A. DE ROSCA AMERICANA
a.1. Macho de sello anular de rosca recta SAE
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- Se recomienda para lograr un control óptimo de las fugas en las conexiones de
lumbrera de los sistemas de presión media y alta.
El macho tiene una rosca recta y un sello anular. La lumbrera hembra tiene una rosca
recta y una ranura para el sello anular.
a.2. JIC 37º
- Muy común en sistemas hidráulicos.
- Las mitades macho y hembra de las conexiones tienen asientos a 37º.
a.3. SAE 45º
- Se utiliza en las tuberías de camiones, automóviles y en refrigeración.
- Frecuentemente se hace de cobre.
- Los conectores macho y hembra tienen los asientos a 45º.
- El sellado se produce entre el asiento abocinado macho y el asiento cónico hembra.
a.4. Sello anular de superficie (ORFS)
- El mejor control de fugas disponible.
- El macho tiene una rosca recta y un sello anular en la superficie.
- La hembra tiene una rosca recta y una cara plana torneada.
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a.5. NPSM
- Se utiliza en algunos sistemas hidráulicos.
- La mitad hembra tiene una rosca recta y un asiento invertido a 30º. La mitad macho
tiene una rosca recta y un bisel interno a 30º. El sellado se produce por la compresión
del asiento de 30º en la cámara.
a.6. NPTF
- Se utiliza ampliamente.
- La rosca es cónica y el
sellado se produce por la
deformación de las roscas.
B. DE ROSCA ALEMANA
b.1. Serie DIN 3901/3902
- Una mitad común macho / tres mitades hembra diferentes.
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- El macho tiene rosca métrica recta, un ángulo comprendido a 24º y un abocardado
hundido. La hembra puede tener un tubo, tuerca y manguito, sello esférico o sello
esférico con sello anular.
b.2. Serie DIN 7631/7647
- Se utiliza frecuentemente en sistemas hidráulicos.
- El macho tiene una rosca métrica recta y un cono hundido a 60º. La hembra tiene
una rosca recta y un asiento de sellado esférico.
c. De rosca Francesa
c.1.Serie milimétrica y GAZ
- Macho común y dos hembras diferentes.
- La serie milimétrica se utiliza en las tuberías de diámetro exterior métrico de número
entero.
- La serie GAZ se utiliza con tuberías de diámetro exterior con números fraccionarios.
d. De rosca Británica / Japonesa
d.1. Cónico de Norma Británica (BSPT)
- Parecido al NPTF con la diferencia que los pasos de rosca son diferentes en la
mayoría de los tamaños. La rosca es cónica, el diámetro interior por lo general es
biselado y el sellado se realiza utilizando un sellador.
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d.2. PT cónico JIS
- Idéntico a la conexión de Norma Británica.
d.3. Paralelo de Norma Británica (BSPP)
- Parecido el macho NPSM con la excepción de que los pasos de la rosca son
diferentes en la mayoría de los tamaños. La unión giratoria hembra es un sello
esférico que sella sobre el asiento cónico del macho y la punta del sello esférico.
d.4. PT paralelo JIS
- Idéntico al paralelo de Norma Británica.
Medición de Conectores con Rosca
Para determinar el tipo de conector necesario, a veces se deben medir las roscas. Se
necesitan tres herramientas: un medidor del ángulo del asiento, un medidor del paso
de la rosca y un calibrador del diámetro interno o el diámetro externo.
Use el calibrador para medir el diámetro de las rosca. Mida el diámetro exterior de la
rosca macho y el diámetro interior de la rosca hembra. Combine sus mediciones con
las de la guía de manguera y acoplamientos.
Use el medidor de paso de rosca para determinar la cantidad de roscas por pulgada o
la distancia entre las roscas en los conectores métricos. Busque la medida en la guía.
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Para medir el ángulo de la superficie de sellado, mida las conexiones hembras
insertando el medidor del ángulo del asiento en el conector.
Si las líneas medias del conector y el medidor quedan paralelas, entonces se ha
determinando el ángulo.
Mida los conectores machos colocando el medidor sobre la superficie de sellado. Si el
medidor y el ángulo encajan ajustados, entonces se ha determinado el ángulo.
LOCALIZACIÓN Y SOLUCIÓN DE PROBLEMAS Y ATENCIÓN
TÉCNICA PARA TUBERÍAS Y CONEXIONES.
Es posible que sea necesario darle servicio frecuentemente a las
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tuberías y conexiones hidráulicas, especialmente en las máquinas
que realizan trabajos severos.
¿Cómo fallan las tuberías / mangueras?
� Se producen fugas en las tuberías o las mangueras.
� Las tuberías o las mangueras se parten o se revientan.
� Las soldaduras y los acoplamientos se rompen.
� Los acoplamientos y conectores tienen fugas.
¿Por qué fallan las tuberías / mangueras / conexiones?
Señales de falla
� Fuga de aceite de la tubería o el conector.
� Acumulación de suciedad alrededor de los conectores.
� Mangueras deshilachadas o cuarteadas.
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Opciones de servicio
Conexiones con fuga
� Volver a apretar.
� Reemplazar los sellos.
� Reemplazar el conector.
Tuberías
� Reemplazar el conjunto de tubo.
Mangueras
� Reemplazar la manguera.
� Reconstruir con manguera y acoplamientos reutilizables.
Selección de la manguera correcta
� Reemplace siempre con mangueras del mismo tamaño y tipo que la original.
� Una manguera de repuesto que sea demasiado pequeña limitará el caudal,
ocasionando un recalentamiento y pérdida de presión.
� Una manguera de repuesto que no tenga la suficiente capacidad de presión
constituye un serio peligro de seguridad.
CILINDROS
Función de los cilindros
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El objetivo principal de los sistemas hidráulicos es impulsar implementos tales como
hojas topadoras y cucharones. Esto normalmente se realiza con cilindros, que son
actuadores lineales que convierten la energía hidráulica en energía mecánica.
Componentes
Los componentes principales de los cilindros hidráulicos son:
1. Vástago.
2. Tubo del cilindro.
3. Cáncamo de la cabeza.
4. Cáncamo del vástago.
5. Tapa o Cabeza del cilindro.
6. Puntos de conexión.
7. Pistón.
8. Tuerca del pistón.
1. Vástago
El vástago está conectado al pistón y debe soportar la carga del implemento. Por lo
general se hace de acero de alta resistencia, cromado en duro y altamente pulido que
resiste la picadura y el rayado.
2. Tubo del cilindro
El tubo del cilindro es un cañón o tubo hecho de acero estirado a presión o fundido,
con una tapa soldada en un extremo. El interior del cilindro tiene un acabado pulido
de alta precisión.
3. Cáncamo de la cabeza
El cáncamo de la cabeza permite conectar el extremo de la cabeza del cilindro a la
máquina o al implemento.
4. Cáncamo del vástago
El cáncamo del vástago permite conectar el extremo del vástago del cilindro a la
máquina o al implemento.
5. Tapa o Cabeza del cilindro
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La tapa del cilindro rodea el extremo abierto del vástago y tiene una abertura por la
que el vástago entra y sale del cilindro. Puede ir atornillada al cilindro o unida a él por
medio de pernos de anclaje o de bridas empernadas. La tapa del cilindro a veces
tiene una lumbrera.
A.- Tapa de cilindro de corona roscada - Enrosca en la parte exterior del tubo del
cilindro.
B.- Cuello porta-sellos roscado - Enrosca en el interior del tubo del cilindro.
6. Puntos de conexión
Proporcionan pasajes para el aceite de suministro y de retorno.
7. Pistón
Es un disco de acero unido al extremo del vástago. La presión hidráulica que se
ejerce sobre cualquiera de los lados del pistón hace que el vástago se mueva.
8. Tuerca del pistón
Fija el vástago al pistón.
Tipos de cilindros
1. Cilindro de efecto único o simple efecto
Es impulsado hidráulicamente en un sólo sentido. El aceite que entra en una sola
lumbrera hace que el actuador se extienda. El peso de la carga retrae el actuador.
2. Cilindro de doble efecto
Es impulsado hidráulicamente en dos sentidos. El aceite a presión entra en el
extremo de la cabeza del cilindro para extenderlo. El aceite sale a presión del extremo
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del vástago y regresa al tanque. Para retraer el cilindro, se envía aceite a alta presión
al extremo del vástago.
3. Cilindro telescópico de efecto único o simple efecto
Tiene un vástago interior y uno exterior. El vástago exterior se extiende primero hasta
que queda totalmente extendido, después se extiende el vástago interior. Ambas
secciones se retraen por gravedad.
4. Cilindro telescópico de doble efecto
Tiene un vástago interior y uno exterior. El vástago exterior se extiende primero hasta
que queda totalmente extendido, después se extiende el vástago interior. El aceite
retrae primero el vástago interior, y después el vástago exterior.
Algunos cilindros utilizan la gravedad para retraer el vástago exterior.
5. Cilindro de dos vástagos
Tiene un pistón con un vástago en cada extremo. Esto proporciona un área de trabajo
de igual efectividad a ambos lados del pistón y equilibra las presiones de trabajo del
cilindro ya sea en la posición de extensión como en la de retracción.
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Nomenclatura ISO
Los cilindros son representados en los diferentes diagramas con símbolos de la
norma ISO.
a) Cilindros de Efecto Único o Simple Efecto
b) Cilindros de Doble Efecto
c) Cilindro Telescópico de Simple y Doble Efecto
d) Cilindro de Dos Vástagos
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Sellos de los cilindros
Un cilindro hidráulico tiene varios sellos:
1. Sello limpiador
Evita que la suciedad penetre en el cilindro.
2. Sello amortiguador
Es el sello secundario del vástago y su función consiste en evitar que los picos de
presión lleguen al sello del vástago.
3. Sello del pistón
Proporciona un sellado entre el pistón y el tubo del cilindro.
Esto reduce las fugas que se producen entre el vástago y el extremo de cabeza del
pistón
4. Anillo de desgaste del pistón
Centra el pistón en el tubo del cilindro y evita que el pistón raye al tubo.
5. Sello del vástago
Es el sello principal del vástago y su función es sellar el aceite dentro del cilindro para
evitar las fugas.
6. Anillo de desgaste del vástago
Es un manguito que centra el vástago en la tapa y evita que la tapa raye el vástago.
7. Sello de la tapa
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Mantiene la presión del sistema y evita las fugas entre la tapa y el tubo del cilindro.
Tipos de sellos
Hay tres términos que se utilizan frecuentemente para describir los sellos del cilindro:
� Los sellos dinámicos son los que se utilizan entre las superficies en las cuales se
produce movimiento.
� Los sellos estáticos se utilizan entre las superficies donde no hay movimiento.
� Los sellos de sobre medida se utilizan en los cilindros que están rectificados a
sobre medida y que requieren sellos de tapa, sellos de pistón y anillos de desgaste
del pistón de sobre medida (0,030 ó 0,060 pulgadas).
4.3.6. Amortiguadores
Una característica adicional de algunos cilindros hidráulicos son los amortiguadores.
Estos dispositivos reducen la velocidad del pistón a medida que el vástago se acerca
al extremo de su carrera, amortiguando el impacto.
A.- Amortiguador integral en el extremo de la cabeza
Este elemento amortigua el extremo de la cabeza cuando éste llega a la posición de
retracción total, cerrando un orificio en el conducto, lo que disminuye la velocidad del
pistón. A medida que el pistón se retrae, el amortiguador entra en el pequeño espacio
cilíndrico situado en el extremo del cilindro.
Esta acción disminuye el espacio del conducto de salida, limitando así el flujo de
aceite y reduciendo la velocidad de desplazamiento del vástago.
B. Válvulas de derivación del pistón
Otro tipo de componente que protege el cilindro es la válvula de derivación del pistón.
Estas válvulas son de carrete y están situadas en el pistón. Durante el movimiento de
extensión y retracción, la presión de aceite mantiene las válvulas cerradas.
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A medida que el pistón se acerca al extremo de su carrera en cualquier sentido, las
válvulas se abren permitiendo que el aceite a presión descargue en el tanque.
Estas válvulas se utilizan en los tractores de cadenas medianos y grandes. Evitan los
daños estructurales, especialmente cuando la hoja topadora está inclinada y el
operador la eleva hasta la posición de máximo levante.
Localización, solución de problemas y atención técnica de cilindros
De todos los componentes de un sistema hidráulico móvil, los cilindros son los que
trabajan más duro. Llevan toda la carga de los implementos y están sometidos a un
fuerte medio de trabajo que es donde trabajan muchas máquinas.
¿Cómo fallan los cilindros?
� Fugas interiores y exteriores.
� Roturas.
� Daños físicos.
¿Por qué fallan los cilindros?
� Los contaminantes ocasionan picaduras y rayaduras.
� Exceso de presión.
� Montaje inadecuado.
� Desgaste.
� Abuso en la operación.
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Señales de fallas
� Fugas de aceite.
� Debilitamiento hidráulico más allá de las especificaciones (solamente se aplica
cuando el vástago está extendido).
� Rajaduras de los componentes.
� Picaduras y rayaduras del vástago.
� Los implementos se bajan.
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BOMBAS Y MOTORES
Funciones
Las bombas hidráulicas convierten la energía mecánica en energía hidráulica en
forma de flujo de fluido. Las bombas producen solamente caudal o flujo (en galones
por minuto, litros por minuto, centímetros cúbicos por revolución, etc.) el mismo que
es utilizado en un sistema hidráulico. Las bombas NO GENERAN PRESION. La
presión es originada por la resistencia al flujo. Esta resistencia es causada por los
diferentes componentes del sistema como mangueras, válvulas, orificios,
acoplamientos, conexiones, cilindros, motores o cualquier otro componente que se
encuentre en el camino del flujo hacia el tanque.
Aunque las bombas no generan directamente presión hidráulica, deben diseñarse
para soportar los requisitos de presión del sistema. Por lo general, cuanto mayor sea
la presión de operación, mayor será la bomba.
Tipos de Bombas
Las bombas pueden ser clasificadas dentro de dos grandes grupos:
- Bombas de desplazamiento NO POSITIVO.
- Bombas de desplazamiento POSITIVO.
A. Bombas de desplazamiento NO POSITIVO
Las bombas de desplazamiento NO POSITIVO presentan mayores espacios (holgura)
entre sus partes móviles y estacionarias que sus similares de desplazamiento
POSITIVO.
Esta mayor holgura permite que una mayor cantidad de líquido pueda recircular entre
las partes cuando la presión (resistencia al flujo) de salida aumenta.
Estas son utilizadas en aplicaciones de baja presión como bombas de agua de
automóviles, bombas de agua para suministro doméstico e industrial y como bombas
de carga para bombas de pistón en sistemas hidráulicos de alta presión.
A.1 Bombas Centrífugas
La bomba centrífuga consiste en dos porciones básicas: el impulsor (2) que se monta
en el eje de entrada (4) y la cubierta (3). El impulsor tiene una parte posterior sólida o
disco con láminas curvadas (1) moldeadas en el lado de la entrada. El líquido ingresa
al centro de la cubierta (5) cerca del eje de entrada y fluye por el impulsor.
Las láminas curvadas del impulsor propulsan el líquido hacia fuera, contra la cubierta.
La cubierta esta moldeada de tal forma que direcciona el líquido al puerto de salida.
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A.2 Bombas Axiales
El tipo axial se asemeja a un ventilador eléctrico de aire. Se monta en un tubo recto y
tiene un propulsor aplanado abierto. El líquido es propulsado abajo del tubo por la
rotación de las láminas anguladas.
Este tipo de bombas son menos eficientes debido a que el flujo de salida decrece
considerablemente con el aumento de la presión de salida. Estas bombas
generalmente son presentadas en dos tipos:
- Centrífugas
- Axiales
B Bombas de desplazamiento POSITIVO
Son las bombas que siempre generan flujo cuando están funcionando. La mayoría de
las bombas que se utilizan en las máquinas Caterpillar son de este tipo. Hay tres tipos
básicos de bombas de desplazamiento positivo:
- De engranajes
- De paletas
- De pistón.
Las bombas de desplazamiento positivo tienen holguras (espacios) entre
componentes mucho más pequeños. Esto reduce las fugas y proporciona mayor
eficiencia cuando se utiliza en sistemas hidráulicos de alta presión. El flujo de la
salida en una bomba de desplazamiento positivo es básicamente igual para cada
revolución de la bomba. Las bombas de desplazamiento positivo son clasificadas por
el control de flujo de salida y por su construcción.
Dentro de la clasificación por el control de flujo de salida tenemos:
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� De caudal fijo (desplazamiento fijo): Son las que mueven un volumen constante
o fijo de fluido en cada revolución de la bomba. Las bombas de engranajes y algunas
bombas de paletas son bombas de caudal fijo.
� De caudal variable (desplazamiento variable): Pueden ajustar el volumen del
fluido que se impele durante cada revolución. Este caudal puede ser controlado
manual o automáticamente. En algunos casos se puede encontrar una combinación
de ambos controles. Las bombas de pistones y algunas bombas de paletas pueden
ser de caudal variable.
� Bi-direccionales: Son reversibles y pueden accionarse en cualquier sentido.
� De presión compensada: Son bombas de caudal variable equipadas con un
dispositivo de control que ajusta la salida de la bomba para mantener la presión
deseada en el sistema.
Se debe considerar que una bomba hidráulica tiene compensación de presión de tres
formas:
� Una bomba que está equipada con una válvula compensadora de presión para
limitar la presión máxima del sistema.
� Una bomba que varía el flujo de salida para mantener un diferencial de presión
determinado. Se utilizan servo-válvulas o carretes de margen para enviar la señal a la
bomba.
� Una bomba que mantiene un régimen de flujo (caudal) determinado aún cuando
aumenta la presión de carga.
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Asimismo, se pueden clasificar por el diseño o construcción de dos maneras:
• Por la presión máxima del sistema (es decir 21,000 kPa o 3,000 PSI) a la cual la
bomba esta diseñada para funcionar.
• Por el flujo de salida específico entregado a una revolución o velocidad dada y a una
presión específica.
B.1 Bombas de Engranajes
Las bombas de engranajes son bombas de caudal positivo y fijo. Su diseño simple, de
recia construcción, las hacen útiles en una amplia gama de aplicaciones.
Componentes
Los componentes de una bomba de engranajes se identifican en la siguiente
ilustración:
1. Sellos
2. Plancha de presión
3. Engranaje loco
4. Engranaje de impulsión
5. Caja
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Funcionamiento de la bomba de engranajes
Un eje de impulsión hace girar el engranaje impulsor, el cual hace girar el engranaje
loco. A medida que giran los engranajes, los dientes del engranaje forman un sello
contra la caja. El aceite entra por la lumbrera de entrada quedando atrapado entre los
dientes y la caja, es impulsado y obligado a salir por la lumbrera de salida.
B.2 Bombas de Paletas
Las bombas de paletas son bombas de caudal positivo y fijo.
Estas bombas de larga duración y suave funcionamiento son de uso frecuente.
Componentes
Los componentes de una bomba de paletas son los siguientes:
1. Caja del extremo
2. Plancha flexible
3. Rotor
4. Anillo excéntrico
5. Paletas
6. Sello
7. Caja del extremo
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Funcionamiento de la bomba de paletas
Un eje de impulsión gira el rotor. El aceite penetra en la cámara creada entre las dos
paletas y la caja, es impulsado hacia la lumbrera de salida.
La bomba de paletas consiste en: un anillo de leva, paletas y un rotor ranurado.
Bombas de paletas.
La mayoría de las bombas de paletas Caterpillar son bombas balanceadas con un par
de lumbreras de entrada y un par de salida.
Las lumbreras de cada par están ubicadas en lados opuestos.
La fuerza centrífuga, los resortes o la alta presión de aceite empujan las paletas
contra la superficie interior del anillo. Esto permite que las paletas se ajusten
automáticamente según el desgaste.
B.3 Bombas de Pistones
Las bombas de pistones pueden ser de caudal fijo o variable, según su
diseño. Estas bombas versátiles y eficientes se utilizan frecuentemente
en los sistemas hidráulicos de detección de carga y presión
compensada.
Componentes
Una bomba de pistones de caudal variable consiste en:
1. Eje impulsor.
2. Tambor de cilindros.
3. Placa de la lumbrera.
4. Pistones.
5. Retenes.
6. Placa de retracción.
7. Plato basculante.
Funcionamiento de la bomba de pistones
El eje impulsor está conectado al tambor de cilindros. A medida que gira, los pistones,
que están conectados al plato basculante, suben y bajan en los cilindros.
A medida que el pistón se retrae, hace penetrar aceite en el cilindro por la lumbrera
de entrada y luego lo expulsa en la carrera descendente por la lumbrera de salida.
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El caudal de aceite impulsado depende del ángulo del plato basculante.
Cuando el plato basculante está situado en un ángulo máximo, habrá el máximo
caudal.
Cuando está situado en un ángulo cero, no habrá caudal ni flujo.
Bombas de pistón de caudal fijo
Las bombas de pistones también pueden ser de caudal fijo. En este
tipo de bombas se tiene un ángulo fijo del conjunto del tambor y pistones
con respecto al eje de impulsión.
Bomba de pistones radiales
La bomba de pistones radiales mueve los pistones de adentro hacia fuera en línea
perpendicular a la línea del eje de accionamiento. Cuando los rodillos seguidores de
las levas caen en la base de la leva en el anillo exterior, el pistón sale. La presión
atmosférica o la carga de la bomba empuja el aceite a través de la válvula de
admisión y llena el interior de la cámara formada por la salida del pistón. Cuando los
rodillos seguidores de las levas suben a la cresta de la leva del anillo exterior, el
pistón entra. En este momento el aceite contenido en la cámara es expulsado por la
válvula de salida, generándose el flujo de salida.
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Desplazamiento de la bomba
El desplazamiento de la bomba se calcula midiendo el volumen de fluido movido
durante una revolución completa de la bomba.
Caudal de la bomba
El caudal de la bomba se calcula midiendo el volumen de fluido movido durante un
tiempo determinado. Se expresa en galones por minuto o en litros por minuto (gal/min
o l/min).
Cuando se exprese en volumen por revolución, el caudal pueden ser convertido
fácilmente multiplicándolo por la velocidad en RPM (es decir 2000 RPM) y
dividiéndolo por una constante. Por ejemplo, calculemos el flujo de una bomba que
gire a 2000 RPM y tenga un flujo de 11.55 in3/ rev o 190 cc/rev.
Motores
Los motores hidráulicos son actuadores que convierten la energía hidráulica en
energía mecánica en forma de movimiento y fuerza giratoria. Se utilizan en las
máquinas Caterpillar para impulsar cadenas, ruedas e implementos.
Funcionamiento de los motores
Los motores hidráulicos son casi idénticos a las bombas hidráulicas.
Esto se aplica a los motores de engranajes, de paletas y de pistones.
La diferencia principal consiste en que el aceite a alta presión entra en el motor,
haciendo girar a los componentes internos. El aceite luego sale del motor a baja
presión y regresa al tanque. Cuando el motor está funcionando hacia adelante, los
componentes internos giran en la misma dirección.
Nomenclatura ISO
Bombas
Las bombas en el sistema ISO son identificadas por un triangulo negro dentro de un
círculo con la punta direccional apuntando al borde del mismo. Cuando una flecha
cruza el círculo diagonalmente, esta indica que la bomba es de caudal variable.
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Motores
Los motores en el sistema ISO son identificados por un triangulo negro dentro de un
círculo con su base apoyada al borde del circulo y la punta direccional apuntando al
centro del mismo. Cuando una flecha cruza el círculo diagonalmente, esta indica que
el motor es de caudal variable.
Localización, solución de problemas y atención técnica para bombas y motores
El rendimiento y la vida útil de las bombas hidráulicas pueden verse afectados por
una serie de condiciones de operación.
¿Cómo fallan las bombas y los motores?
� Fugas.
� Desgaste.
� Componentes rotos o averiados.
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¿Por qué fallan las bombas y los motores?
� Cavitación.
� Aireación.
� Contaminación.
� Fluido inadecuado.
� Exceso de calor / presión.
� Desgaste normal.
Cavitación
Cuando una bomba o un motor no recibe aceite o recibe muy poco aceite, se forman
cavidades de vapor que se desintegran en la bomba.
Esto ocasiona implosiones que desgastan los componentes internos de la bomba o
del motor. Además los componentes se rayan debido a la falta de lubricación.
Síntomas de la cavitación
Los síntomas de la cavitación son:
� Traqueteo peculiar.
� Operación defectuosa del implemento.
� Acumulación de calor en la bomba (la pintura de la bomba se quema).
Causas de la cavitación
� Tubería de entrada restringida (ej. filtro taponado).
� Exceso de velocidad.
� Bajo nivel de aceite.
� Viscosidad de aceite demasiado alta.
� Falla de presurización del tanque.
� Cambios no autorizados en el sistema y/o piezas de inferior calidad.
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Aireación
La aireación consiste en el proceso de atrapar el aire que se encuentra en el aceite, lo
que es ocasionado por las fugas de aceite en el sistema.
Las burbujas explotan cuando entran en la bomba o en el motor, causando el
desgaste de los componentes internos.
Síntomas de la aireación
� Ruido en la bomba o en el motor.
� Operación errática del implemento.
� Acumulación de calor en la bomba o en el motor.
� Los controles del implemento están muy suaves.
� Aceite espumoso.
Contaminación del aceite
Las bombas y los motores son susceptibles a los daños ocasionados por la suciedad,
el agua y otros contaminantes abrasivos.
Causas de la contaminación
� Mantenimiento deficiente.
� Conexiones flojas en las tuberías.
� Sellos dañados.
� Hábitos de trabajo descuidados (Dejar el tanque destapado, permitir que
contaminantes entren en el tanque al restablecer aceite, dejar el tanque sin la tapa de
ventilación).
Viscosidad del fluido
Es importante utilizar aceite con la viscosidad apropiada.
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A continuación se describen algunos problemas que pueden ocurrir si se utiliza un
tipo de fluido incorrecto:
Fluido insuficientemente viscoso:
� Aumento de fugas internas y externas.
� Patinaje de la bomba o del motor.
� Exceso de desgaste de los componentes debido a lubricación inadecuada.
� Reducción de la presión del sistema.
� Los controles del implemento están muy suaves.
Fluido demasiado espeso:
� Aumento de la fricción interna.
� Aumento de la temperatura con la resultante acumulación de residuos lodosos.
� Operación lenta y errática.
� Se requiere más potencia para la operación.
Señales de falla
� Ruido (tanto la cavitación como la aireación producen traqueteo).
� Desempeño deficiente de la máquina.
� Reducción de capacidad.
� Operación errática.
� Los controles están muy suaves.
� Exceso de calor.
� Exceso de fugas.
� Aceite espumoso.
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Sistemas de mando neumáticos
Los sistemas neumáticos de frenos son los empleados exclusivamente en camiones
pesados y de gran tonelaje. Utilizan el aire comprimido como medio de transmisión de
fuerza.
Composición de un sistema neumático los componentes principales de un circuito
básico de aire comprimido son:
 Un compresor de aire, accionado por el motor del vehículo, el cual suministra
aire a presión que se acumula en un depósito a una determinada presión
comprendida entre 8 y 12 kglcm2, dependiendo del camión y del sistema y que
se regula por medio de una válvula de descarga.
 Un secador de aire o un dispositivo anticongelante. El dispositivo
anticongelante dispersa alcohol en las tuberías al paso del aire y el secador
filtra el aire procedente del compresor para que pase limpio de impurezas al
circuito, el cual puede llevar instalado en su parte inferior una válvula de
descarga reguladora de presión. Ambos son incompatibles: un circuito tiene
que tener uno de los dos elementos pero nunca los dos a la vez.
 Una válvula de regulación de la presión en el circuito.
 Varios depósitos o calderines, con capacidad suficiente para suministrar aire a
presión al circuito de frenos y a otros sistemas servo asistidos que puedan
instalarse en el vehículo. La presión del depósito es controlada por un manó
metro de presión situado en el panel de instrumentos; lleva, además, un
sistema de control óptico indicador de la presión mínima de aire en el circuito.
 Una válvula principal de frenado, accionada por el pedal de freno, que deja
pasar el aire a presión hasta los cilindros de las ruedas.
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 Los cilindros neumáticos de rueda para el accionamiento de las zapatas o de
las pastillas de freno en las ruedas.
 Unas válvulas de descarga rápida situadas en las bifurcaciones de
canalización de las ruedas delanteras y traseras, para eliminar
automáticamente el aire contenido en los cilindros cuando cesa la acción de
frenado.
 Una válvula reguladora de la fuerza de frenado en función de la carga, para
obtener en el eje trasero la frenada dosificada según la carga del vehículo y
evitar bloqueos de los neumáticos y patinazos.
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La interconexión de todos estos elementos se realiza a través de tuberías de acero
con tramos flexibles con objeto de canalizar el aire a los distintos puntos del circuito.
Una instalación de tipo común tiene las siguientes características:
- Presión normal de frenado: 5 a 6 kg/cm2
- Presión mínima de seguridad: 4,5 kg/cm2
- Presión máxima en el depósito: 8 a 12 kg/cm2
- Tarado de la válvula de presión: 8 kg/cm2
- Capacidad de los depósitos: 35 litros cada uno aproximadamente.
La seguridad en el funcionamiento de una instalación neumática puede
perfeccionarse de diversas formas; la más sencilla es utilizar dos circuitos de frenado
con dos o tres depósitos de aire comprimido. Este tipo de instalación es obligatoria en
algunos países. Esta instalación, con respecto a la anterior, lleva además los
elementos siguientes: válvula de seguridad o rebose y válvula de protección de
circuitos.
Además, debemos contemplar la válvula de freno de estacionamiento, que juega un
papel muy importante en este tipo de circuitos.
Nomenclatura de las válvulas
En todas las válvulas vienen marcadas las entradas y salidas con números.
En general significan lo siguiente:
1. Entrada de aire.
2. Salida de aire.
3. Ventilación o escape.
4. Entrada de presión de mando o pilotaje.
Si nos encontráramos con números de dos cifras (22, 31, 21, etc.) el primero es la
denominación anterior y el segundo representa el orden de importancia en la válvula
en cuestión.
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Ejemplos:
Un taladro rascado con el número 21 significa que es una salida y que es la más
importante de la válvula en cuestión.
El número 12 es un entrada de aire, pero la segunda en importancia en la válvula.
El número 3 simplemente es una ventilación o escape de aire.
Compresor de aire
El compresor es de simple efecto, es decir, que aspira directamente el aire de la
atmósfera.
Este conjunto está constituido por un bloque de uno o varios cilindros de fundición de
hierro o aluminio, refrigerado por aire o por el liquido del motor, por el interior del cual
se desplaza un pistón de simple efecto capaz de proporcionar (según modelo) hasta
500 litros de aire por minuto, funcionando a una velocidad de giro aproximadamente
la mitad del cigüeñal.
La culata es desmontable y lleva dos válvulas, una de aspiración y otra de presión,
controladas automáticamente por el movimiento alternativo del pistón. Actualmente,
las válvulas se sustituyen por una placa metálica de acero tratado, muy delgada y
muy elástica, que, con su flexión, produce el mismo efecto de una membrana.
La lubricación del conjunto se realiza por medio del aceite del motor a través de un
tubo de entrada al cárter del mismo que engrasa el cigüeñal y las cabezas de biela a
presión, siendo el resto de los elementos lubrificados por barboteo, retornando el
aceite al cárter del compresor y al motor a través del bloque motor, donde se
encuentra fijo el compresor.
Para su funcionamiento, el compresor recibe movimiento por medio de correas
trapezoidales o bien directamente de la distribución del motor, que lo hacen girar
continuamente mientras el motor está en funcionamiento, mandando asi aire
comprimido al depósito hasta alcanzar la presión de regulación tarada en la válvula
de descarga. Cuando se alcanza esta presión, la válvula actúa, dejando salir a la
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atmósfera el aire procedente del compresor, permitiendo, de esta forma, que el
compresor funcione en vacío, es decir, sin carga.
El descenso del pistón crea una depresión en el interior del cilindro. La válvula de
aspiración o la placa metálica se abre comprimiendo su resorte y el aire fresco es
aspirado después del paso por un filtro. La válvula de compresión permanece
aplicada sobre su asiento.
La ascensión del pistón crea una sobre presión. La válvula de aspiración se cierra, en
tanto que la válvula de compresión se abre. El aíre es lanzado a presión hacia el
depósito. Un sistema de regulación automático limita la presión máxima que no debe
ser sobrepasada.
Bomba anticongelante
Este dispositivo está situado entre el compresor y la válvula de regulación de presión.
Su función es liberar una cantidad de anticongelante (alcohol) en el flujo de aire del
compresor para evitar que el agua que arrastra en suspensión el aire y que se
condensará en las válvulas de freno, pueda helarse y obstruir el funcionamiento del
sistema. Tiene dos posiciones seleccionables por un mando externo.
En posición de invierno (posición 1), el aire comprimido suministrado por el compresor
atraviesa la bomba anticongelante desde el empalme 1-2 hasta el empalme 2-1. Al
quedar cerrado el regulador de presión aumenta la presión en la tubería del
compresor. La presión llega a través del taladro de mando (1) detrás del émbolo (2).
La cámara de mando (3) se cierra y evita el retorno de alcohol. La cantidad de alcohol
existente delante del émbolo es inyectada a través de la válvula (4) en el aire
circulante. Si se desconecta el regulador de presión, el émbolo retrocede a su
posición de partida y puede volver a fluir alcohol.
En posición de verano (posición O), el émbolo queda bloqueado por la rueda de
ajuste (5) y no se inyecta alcohol.
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Secador de aire de una cámara
El secador de aire está montado entre el regulador de presión y válvula protectora de
circuitos.
Un secador de aire consta de un cuerpo de aluminio sobre el que se rosca un
cartucho intercambiable que contiene material hidrófilo (que absorbe la humedad y la
retiene) en forma de granulado. Puede además tener una resistencia calefactora en la
base para evitar congelaciones de agua condensada.
En 'posición de trabajo normal (secado), el aire caliente, húmedo y sucio que llega al
empalme 1 pasa a través de un filtro (1) a la parte superior del cartucho de granulado
y se filtra a través del granulado. Aquí se enfría el aire y se libera agua de
condensación. El agua queda adherida a la superficie extremadamente grande del
granulado poroso (aproximadamente 5.000 m2/cartucho).
El aire seco llega a través de la válvula de retención (3) a la zona de espera y hacia el
depósito de aire comprimido de regeneración (5), con un volumen de 5 litros.
El aire se seca en el aparato hasta que puede volver a separar agua después de un
gradiente de temperatura de aproximadamente 40°C. Bajo la condición previa de que
la temperatura de entrada es de aproximadamente 60°C y que el aparato recibe
suficiente refrigeración, el punto de descongelación está entre -10 Y-20°C,
temperatura a la cual únicamente se aspira aire seco en el compresor.
En el caso de que el cartucho de granulado esté obstruido (diferencia de presión
entrada/salida aproximadamente 1,5 bares) se abre la válvula de cortocircuito (6) de
modo que siempre se da paso al aire del compresor hacia el sistema.
El secador tiene un capacidad limitada y quedaría obstruido en seguida si no se
hubiera previsto una función de regeneración que se alterna constantemente con las
fases de secado. En la posición de, desconexión, el regulador de presión suministra
presión de mando desde el empalme 23 al empalme 4 del secador de aire. La válvula
de escape (7) se abre y el secador se purga de aire.
La zona de espera está asegurada mediante la válvula de retención (3). El aire
comprimido de regeneración reduce la presión en el inyector (4) y fluye lentamente a
través del granulado y de la válvula de escape abierta (7) al aire libre. En este
proceso (efecto esponja) el aire recibe de nuevo agua y seca el granulado.
Los cartuchos de granulado deben renovarse una vez al año.
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Válvula reguladora de la presión en el circuito.
Esta válvula está situada antes del dispositivo secador de aire.
Cuando el compresor está generando presión (posición de llenado), el aire que llega
al empalme 1 pasa a través del tamiz (2) y la válvula de retención (4) hacia el
empalme 21 ya través de un taladro también debajo de la membrana (6).
Al alcanzar la presión máxima en el circuito (presión de desconexión), determinada
por el fabricante, la membrana (6) es elevada contra la fuerza de los muelles (7) y la
válvula doble (5) conmuta. La membrana se eleva y la válvula de desconexión abre.
Con ello llega aire al émbolo de desconexión (1). El émbolo de desconexión abre. La
válvula de retención (4) cierra y asegura la presión del sistema. El compresor expulsa
aire directamente hacia el exterior a través de la purga de aire.
Los empalmes l y 22 están sin presión. Esta posición de desconexión se mantiene
hasta que, debido al consumo de aire (frenos, etc.), la presión en el empalme 21 y
con ello debajo de la membrana (6) ha caído hasta la presión de conexión.
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El émbolo de desconexión (1) abre automáticamente si la presión dentro del
regulador de presión aumenta por encima de la presión de seguridad y actúa en
casos de obstrucción del circuito. En la purga de aire 3 puede montarse en caso de
necesidad un silenciador para evitar ruidos en la descarga de aire al exterior.
Estas válvulas disponen de una toma de aire que puede alimentar un circuito o
aparato externo al camión (empalme 1-2), o al contrario, llenar la instalación del
camión desde un depósito externo (por ejemplo para desbloquear los frenos en caso
de emergencia).
Para llenar la instalación a través de este empalme, acoplar un .tubo flexible con
cuidado (únicamente debe desplazarse parcialmente, aproximadamente 1,5 mm) a la
válvula de llenado (3). El aire que llega desde el exterior pasa a través de la válvula
de carga hacia la válvula de retención y desde allí a la instalación de aire comprimido.
El regulador de presión se desconecta al alcanzar la presión de servicio. En el
proceso de llenado puede utilizarse un adaptador.
Para obtener aire a través del empalme 1-2, atornillar un tubo flexible de aire y
desplazar completamente (aproximadamente 3,5 mm) la válvula de llenado (3). Todo
el aire suministrado por el compresor pasará por el tubo hasta la apertura de la
válvula de seguridad.
El empalme 22 es un empalme de conexión, que está bajo presión en la posición de
llenado del regulador de presión y sin presión en la posición de desconexión. El
empalme puede utilizarse para comandar aparatos mandados por impulsos (bomba
anticongelante, válvula de desagüe).
Depósito de aire o calderines
Son recipientes metálicos de forma cilíndrica y su capacidad está calculada para que
almacene la suficiente cantidad de aire comprimido para accionar los frenos aun en el
caso de fallo fortuito del compresor.
En la parte inferior del mismo llevan montado un grifo de purga para vaciar y eliminar
las posibles condensaciones de agua que pudieran producirse en el depósito. El
purgado se realiza con facilidad por la posición apropiada del grifo, ya que como la
condensación se deposita en la parte inferior del depósito, al accionar el grifo el agua
es expulsada automáticamente por la presión interna del aire.
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Válvula principal de freno de dos circuitos.
Las válvulas principales de treno están colocadas directamente debajo del pedal de
treno. El conductor actúa directamente sobre el émbolo central de las mismas y
dosifica la presión de aire de frenado que llega a los cilindros de las ruedas.
11: entrada circuito freno .de freno anterior.
21: salida circuito freno de trena anterior..
12: entrada circuito freno de freno posterior.
22:'salida circuito freno de freno posterior.
En posición de marcha, los empalmes 11 y 12 son alimentados por los depósitos con
presión del sistema.
En las válvulas 3 y 5 están cerrados los asientos de válvula de admisión y los
asientos de válvulas de escape están abiertos. Los empalmes 21 y 22 están sin
presión y los cilindros de freno sin aire.
Al accionar el pedal de freno el émbolo (2) es movido hacia abajo. El asiento de la
válvula de escape cierra. El cuerpo de válvula también es movido hacia abajo y de
ese modo abre el asiento de válvula de admisión (3). La presión del sistema sale
ahora como presión de servicio hacia el empalme 21 y simultáneamente hacia la
parte inferior del émbolo (2). La presión en la superficie del émbolo eleva éste contra
la fuerza de accionamiento hasta que la válvula de admisión está cerrada de nuevo.
Aquí se tensa previamente el muelle cónico de goma (1) (posición final de frenado). El
muelle cónico de goma transmite su fuerza al pie del conductor. La curva
característica determina la sensibilidad del frenado.
La válvula de admisión (5) del segundo circuito es abierta por la presión de trenado
del primer circuito a través del tubo de válvula con émbolo de unión (4). La válvula de
admisión. Permanece abierta hasta que la presión de trenado en el empalme 22 ha
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ascendido tanto que el émbolo de unión puede volver a elevarse contra la fuerza de
accionamiento y cierra la válvula de admisión.
El segundo circuito tiene un retraso de actuación de aproximadamente 0,2-0,3 bares.
En todas las posiciones de trenado parcial (posiciones finales de freno), en el
segundo circuito hay menor presión que en el primer circuito, pero en un valor
mínimo.
Si el conductor suelta el freno, el émbolo (2) y el émbolo de unión (4) son levantados
por las presiones existentes de frenado y los muelles recuperadores hasta que las
válvulas de escape abren y se vacían los cilindros de freno.
Al frenar a fondo, se ha efectuado el máximo recorrido en el pedal de freno y también
en la válvula del treno de servicio. El émbolo (2) mantiene la válvula de admisión
completamente abierta y la presión del sistema sale hacia los cilindros de freno. El
cuerpo de válvula del primer circuito ha accionado mecánicamente el tubo de válvula
(4) y de ese modo se ha abierto también completamente la válvula de admisión del
segundo circuito. La diferencia de presión entre ambos circuitos
se ha anulado.
En caso de fallo del circuito delantero, al accionar el pedal de freno, el émbolo (2)
abre el cuerpo de válvula del primer circuito. Si el juego entre el cuerpo de válvula y
tubo (4) ha desaparecido, el tubo acciona mecánicamente el segundo circuito.
En caso de fallo del circuito trasero el circuito. Delantero funciona normalmente y el
trasero no actúa.
Cilindros de freno
Estos elementos van situados en los frenos de las ruedas y su misión es el
accionamiento de las zapatas o de las pastillas.
Cilindro de freno de una cámara
Está formado por un cuerpo cilíndrico dentro del cual se desplaza un émbolo,
empujado por el aire a presión procedente del circuito cuando se acciona la válvula
principal de frenos. Este émbolo, acoplado por medio de un vástago a la palanca de
accionamiento de las zapatas, desplaza mecánicamente las mismas para efectuar el
trenado de las ruedas.
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Cilindro de freno con acumulador de muelle.
En los ejes traseros, para la función de freno de estacionamiento, se montan, en vez
del cilindro de freno de una cámara, cilindros de freno con acumulador de muelle.
Están montados fuera del freno de rueda, pero atornillados directamente a él.
En posición de marcha, el empalme11 del freno de servicio está sin presión y el
empalme 12 del freno de estacionamiento tiene presión de aire (freno de
estacionamiento aflojado). La cámara de presión tiene 5,0 bares de presión como
mínimo. El émbolo (4) ha comprimido previamente el muelle (2).
Cuando se actúa sobre el pedal de freno, el empalme 12 tiene presión y el muelle (2)
continúa comprimido. El empalme 11 recibe más o menos presión según el
accionamiento del freno de servicio. La membrana se mueve tanto como lo permita el
recorrido del freno de rueda y la separación entre los forros y el tambor o el disco.
Cuando se aplica el freno de estacionamiento, el empalme 11 está sin presión y por el
empalme 12 se descarga a la atmósfera el aire contenido en la cámara de freno de
estacionamiento. El muelle (2) queda liberado y empuja al émbolo (4) hacia delante,
frenando las ruedas. La membrana de la parte del freno de servicio es arrastrada en
este proceso.
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Cuando el compresor del camión no produce aire y es necesario mover el vehículo
(caso de un remolcado), es necesario comprimir el muelle del freno de
estacionamiento de alguna manera para liberar los frenos de las ruedas. Para el
soltado mecánico de emergencia del muelle se desenrosca el tomillo (1) hasta que el
émbolo (4) llegue hasta el tope en la carcasa. El muelle se comprime y libera las
ruedas.
Válvula de descarga rápida
Esta válvula va situada en la bifurcación de los frenos posteriores y anteriores,
permite, a través de ella, el paso de aire a los cilindros de las ruedas, descargando la
presión en los mismos cuando cesa la acción de frenado.
Está formada por un cuerpo de válvula (3) en cuyo interior se aloja una membrana
elástica (1) que hace de válvula de paso que se mantiene en su posición de reposo
por el muelle (4).
Cuando se accionan los frenos, la presión de aire procedente de la válvula de
accionamiento que entra por (A) comprime el muelle (4) dejando pasar el aire que
sale por (B) a los cilindros de las ruedas. Cuando cesa el efecto de frenado, la válvula
(1) se cierra por la acción antagonista del muelle (4); al cesar la presión en la entrada
(A), y la presión de retorno procedente de los cilindros desplaza la membrana (1) en
su parte central hacia arriba, dejando libre la salida de aire al exterior por (C).
Válvula reguladora de la presión de frenado.
Esta válvula está conectada entre la válvula principal de freno y los cilindros de freno
de servicio traseros. Regula la presión que llega a los cilindros en función de la carga
soportada por el eje para evitar que los neumáticos se bloqueen por frenada
excesiva.
De esta manera, en el caso de una cabeza tractora, por ejemplo, si va sin remolque y
descargada, la válvula dejará pasar muy poca presión hacia el eje trasero. Cuando se
cargue con el peso del semirremolque, la válvula aumentará el paso de aire al frenar,
puesto que las ruedas ya soportan peso y no hay riesgo de bloqueo.
Existen dos tipos:
- Con regulación mecánica.
- Con regulación neumática.
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La válvula con regulación mecánica tiene un varillaje unido al puente posterior que
acusa las diferencias de altura del mismo debidas a la carga e interpreta los
desplazamientos como diferentes valores de carga.
En vehículos con suspensión neumática el eje está siempre a una altura
sensiblemente igual, siendo igual la carga que soporte. Para saber entonces cual es
la carga del eje existen válvulas con regulación neumática que están comandadas por
la presión de aire existente en la suspensión y que es prácticamente proporcional a la
carga soportada.
Válvula con regulación mecánica:
En posición de marcha el empalme 1 está sin presión y el émbolo está alojado en el
anillo de la carcasa. El empalme 2 está sin aire a través del tubo de válvula y la purga
de aire 3. El tubo de válvula está arriba o abajo según sea la posición de la palanca
reguladora a través de la leva de mando:
- Vacío: totalmente abajo.
- Plena carga: totalmente elevado.
- Carga parcial: posición intermedia.
En posición de frenado, la presión de frenado en el empalme 1 empuja el émbolo
nervado hacia abajo hasta que la placa de válvula descansa sobre el tubo de válvula
y levanta desde su asiento el émbolo nervado.
El aire puede pasar ahora desde el empalme 1 al empalme 2 hasta que por debajo de
la membrana se haya establecido la suficiente presión para que se eleve algo el
émbolo nervado y descanse de nuevo la placa de válvula.
Cuanto más pueda salir el émbolo nervado del anillo de la carcasa tanto mayor
superficie de membrana actúa sobre el émbolo nervado y menor es la contrapresión
que se necesita para elevar el émbolo nervado.
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Cuando se circula en vacío (camión descargado), la leva de mando acciona la
palanca reguladora hasta que el tubo de válvula esté en la posición más baja. El
émbolo nervado puede salir completamente de modo de que toda la superficie de la
membrana actúe sobre el émbolo nervado y puede elevarlo con poca presión de
frenado, para cerrar la placa de válvula.
Al circular completamente cargado, se levanta la palanca reguladora y el tubo de
válvula mediante la leva de mando. El émbolo nervado únicamente puede salir muy
poco. La membrana actúa sólo sobre el anillo de la carcasa y no puede levantar el
émbolo nervado. La placa de válvula permanece abierta.
Al soltar el freno, el empalme 1 se vacía de aire a través de la válvula del freno de
servicio. La presión de frenado del empalme 2 eleva el émbolo nervado de modo que
la placa de válvula libera el tubo de válvula. El empalme 2 queda sin presión a través
del tubo de válvula y de la salida 3 de la válvula reguladora de la fuerza de frenado.
Válvula de seguridad o rebose.
En los circuitos con más de un calderín, éstos se comunican a través de una válvula
de seguridad o de rebose, permitiendo el paso de aire de un depósito al otro a partir
de una presión determinada (según el tarado de la válvula).
Cuando la presión en el depósito principal rebasa esa presión de regulación (5,6 a 6
kg/cm2), la válvula se abre y permite el paso de aire al depósito auxiliar, llenándose
conjuntamente como si fueran un solo depósito. Si la presión en el depósito principal
bajase por debajo de la presión indicada de regulación en la válvula, la presión en el
depósito auxiliar abre la válvula de retención (8), pasando el aire del depósito de
reserva al principal.
Válvula de protección de circuitos
Esta válvula se monta entre el regulador de presión y los depósitos de aire
comprimido de los diferentes circuitos del vehículo.
Su misión es comunicados en funcionamiento normal y aislados adecuadamente en
caso de fallo de uno de ellos o pérdida importante de aire, de manera que la avería no
repercuta en todo el sistema.
21 Circuito de freno anterior.
22 Circuito de freno posterior.
23 Circuito de freno de estacionamiento.
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24 Circuito de servicios auxiliares.
En posición de servicio; con la instalación de aire comprimido llena, están todos los
circuitos completamente abiertos y en los circuitos conectados reina la misma
presión. En caso de consumo de aire se efectúa una compensación de presión entre
los circuitos hasta alcanzar la presión de cierre.
Cuando el compresor suministra aire no hay establecido un orden de llenado especial
de los circuitos de aire comprimido. Todas las válvulas de rebose están ajustadas a la
misma presión de apertura (por ejemplo 7,0 - 0,3 bares). En primer lugar abre el
circuito que esté ajustado a la presión de apertura más baja dentro de la tolerancia o
aquel que presente la mayor presión residual. Los restantes circuitos abren en el
orden correspondiente.
En caso de fallo de un circuito, la válvula del circuito afectado cierra cuando la presión
debajo de la superficie del émbolo (3) no puede mantener abierta la válvula, aislando
el circuito averiado. La presión de cierre depende de la magnitud de la pérdida de
presión. En caso de pérdida repentina de presión (rotura de un tubo) la válvula cierra
de golpe y en caso de pérdida lenta de presión cierra poco a poco (presión de
seguridad mínima con el motor parado, por ejemplo 4,5 bares).
En caso de que el compresor suministre posteriormente aire al circuito, las válvulas
de los circuitos intactos mantienen la presión de apertura del circuito defectuoso
(presión dinámica de seguridad).
Nota: Los circuitos de freno 21, 22 Y 23 no deben ser nunca manipulados para
obtener aire comprimido para otros servicios, pues de ellos depende la seguridad del
sistema.
Válvula de freno de estacionamiento
Permite controlar, mediante el accionamiento manual de la palanca, el freno de
estacionamiento del vehiculo. Puede utilizarse también como freno de emergencia.
Dispone de dos válvulas independientes entre sí:
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LFVR Pág.62
- Una válvula central, con una conexión de alimentación (11) y una de utilización (21),
cuya misión es la de controlar de forma progresiva el freno de estacionamiento.
- Una válvula adicional de seguridad entre la conexión de alimentación (12) y
utilización (23), permite mantener, en la posición de marcha del vehículo, una doble
alimentación a las cámaras de muelle de los actuadores de freno, para que en caso
de fallo en la alimentación de uno de los dos circuitos, el circuito no averiado
mantenga los muelles de las cámaras de freno comprimidos y evite con ello un
bloqueo brusco del vehículo, estando éste circulando.
El aire comprimido penetra en el aparato por las conexiones (11) Y(12), que
añadiendo su acción a la de los muelles 7 y 9 hacen que se mantengan cerradas las
válvulas 6 y 8 contra sus respectivas admisiones (SI y S2).
En posición de reposo, la leva 12 solidaria con la palanca 8 no ejerce ningún esfuerzo
sobre los pistones 2 y 10. Los muelles 3 y 11 mantienen desplazados los pistones, lo
que asegura la comunicación entre las conexiones (21) y (23) y la atmósfera a través
del escape (F).
Al accionar la palanca 8, la leva 12 desplaza el pistón 2. El muelle 3 se comprime y
empuja al pistón 4 contra la válvula 6, cerrándose el escape (S3), interrumpiéndose de
esta forma la comunicación entre las conexiones (21) y (23) y la atmósfera.
Continuando el movimiento del pistón 4, la válvula 6 se separa de su asiento (S1) y de
esta forma se establece la comunicación entre las conexiones (11) y (21) a través de
las cámaras (A) y (B). Conforme la presión de la cámara (B), que se aplica en la parte
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LFVR Pág.63
inferior del pistón 4, aumenta, comprime el muelle 3 y el pistón 4 se desplaza hacia
arriba cerrando la admisión (S1.), pero sin llegar a abrir el escape (S3), con lo que la
válvula central se sitúa en posición de solape.
La presión de aire en la cámara (B) depende de la fuerza del muelle 3, controlada por
el tornillo de regulación 5.
Toda nueva posición de la palanca determina la presión de la cámara (B) y, por
consiguiente en la conexión (21), proporcional al esfuerzo ejercido por la leva sobre el
muelle 3 a través del pistón 4.
De la misma manera, es posible graduar total o parcialmente el escape,
estableciendo la comunicación entre la cámara (B) y la atmósfera.
Cuando el desplazamiento de la palanca alcanza aproximadamente 10° antes de la
posición de marcha, la leva 12 desplaza al pistón 13, que en su movimiento arrastra
al pistón 10, venciendo el esfuerzo del muelle 11, continuando el movimiento del
pistón 10 se aplica contra la válvula 8, cerrándose el escape (S4.), interrumpiéndose
de esta forma la comunicación entre la conexión (23) y la atmósfera; siguiendo el
movimiento descendente del pistón 10, la válvula 8 se separa de su asiento (S2),y de
esta forma se establece la comunicación entre las conexiones (12) Y(23), a través de
las cámaras D y E. De esta manera, estando la palanca en la posición de marcha,
tanto la conexión (21) corno la (23) se encuentran sometidas a la acción del aire
comprimido.
La palanca 1 está equipada de un dispositivo que, mediante el esfuerzo de un muelle
interno, hace que la palanca quede enclavada en una de sus posiciones externas.
Válvula manual de mando del remolque
Esta válvula tiene por misión disponer de un freno independiente en el remolque para
ser accionado en los momentos en que se precise, como son: en el caso de
estacionamiento, cuando el remolque produce bandazos o en los descensos de los
puertos.
Con el mando manual, y según el giro que se dé a la manivela (3), se obtiene en los
frenos del remolque una escala progresiva de presión a voluntad del conductor. La
presión máxima se obtiene con un giro de 90° en la palanca (3) que corresponde a la
posición de la figura.
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LFVR Pág.64
Al accionar la palanca (3) se ejerce una fuerza sobre la parte superior de los muelles
(4 Y5) a través de la leva (2). La fuerza de empuje en los muelles desplaza al émbolo
(6) que cierra la comunicación del conducto de salida de aire con la atmósfera a
través del interior del émbolo (6). Simultáneamente, se abre la válvula de admisión (8)
dejando pasar el aire procedente del calderín hacia la válvula amplificadora de
presión y, de ésta, a los frenos del remolque.
Al levantar la palanca (3) a su posición vertical, el émbolo (8) asciende por la acción
de los resortes (4 y 5), poniendo en comunicación el conducto de salida del aire con
la atmósfera (zona A) por donde se descarga el aire de los frenos. A su vez, y por
efecto del muelle (7) se cierra la válvula de paso (8), cortando asi el aire procedente
del calderín.
Válvula neumática de mando del remolque.
Esta válvula sé monta antes de las cabezas de acoplamiento para el remolque, con
alimentación desde ]a válvula protectora de circuitos y activación desde la instalación
del freno de servicio y de estacionamiento.
Sirve para comandar directamente los frenos del remolque desde el pedal de freno
del vehículo tractor. La ventaja sustancial es que se puede generar un retraso
calculado entre la activación de los frenos de la tractora y del remolque para obtener
una frenada perfectamente recta, exenta de bandazos, dando prioridad al freno del
remolque.
En posición de marcha, a través de los empalmes 11 y 21 hay presión en la cabeza
de acoplamiento de presión de reserva (35.4). El empalme 12 sólo recibe presión del
sistema cuando la válvula de cierre de la cabeza de acoplamiento está abierta al
acoplar un remolque.
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LFVR Pág.65
El empalme 43 está ventilado desde la válvula del freno de mano. La cabeza de
acoplamiento para freno (35.1) conectada en el empalme 22 está sin presión. . .
Al frenar el conductor, llega aire a presión a los empalmes 41 y 42. Con una presión
de reacción de aproximadamente 0,2 bares se mueve el émbolo (1) hacia abajo y
abre el asiento de admisión de la válvula (2) de modo que el aire comprimido puede
llegar a través del empalme 22 a la cabeza de acoplamiento para el freno de
remolque. En caso de igualdad de fuerzas (fuerza superficial en el empalme 41 contra
fuerza superficial en el empalme 22) se levanta el émbolo (1) de modo que el asiento
de admisión de la válvula cierra.
Este proceso puede controlarse hasta el frenado total.
La presión en el empalme 42 no es efectiva respecto al pedal de freno debido a que
aquí existe una presión de reacción de aproximadamente 0,8 bares y el émbolo (3)
genera una fuerza opuesta algo mayor a través de la presión establecida en el
empalme 22.
Al soltar el freno se levanta completamente el émbolo (1), el asiento de escape de la
válvula (2) queda libre y vacía de aire la cabeza de acoplamiento para el freno.
En caso de fallo de un circuito de la instalación de la cabeza tractora, al accionar el
freno, únicamente llega presión de frenado al empalme 42. El émbolo (4) es
presionado hacia arriba con aproximadamente 0,8 bares de presión de reacción. La
válvula (2) se dirige contra el émbolo (1) y se abre el asiento de admisión de la
válvula. El escalonamiento se logra por compensación de fuerzas en las cámaras 42
y 22.
Cuando se actúa el freno de estacionamiento de la cabeza tractora, se vacía de aire
el empalme 43. Después de un vaciado de aproximadamente 0,8 bares comienza a
elevarse el émbolo (3) debido a la presión del sistema existente en el empalme 12.
La válvula (2) es presionada contra el émbolo (1) y abre el asiento de admisión de la
válvula de modo que se vacía de aire la cabeza de acoplamiento para el freno de
remolque.
En caso de igualdad de fuerzas (fuerza superficial en el empalme 12 contra las
fuerzas superficiales de las presiones existentes en los empalmes 43 y 22), el émbolo
(3) se mueve hacia abajo de modo que la válvula cierra de nuevo.
Este proceso es controlable hasta el frenado total. Al soltar el freno se vacía de aire el
empalme 43.

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  • 1. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.1 PRINCIPIOS BÁSICOS SOBRE FLUÍDOS El propósito de este módulo es entender los principios hidráulicos básicos y sus aplicaciones. Entender como es que se genera el flujo en un sistema y como la presión esta en función de las restricciones. Entendiendo los principios de las leyes hidráulicas, el participante estará preparado para comprender el funcionamiento y el propósito de los componentes en el sistema. PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS. ¿Por qué usamos un líquido? Hay muchas ventajas de usar un líquido: 1. Los líquidos toman la forma del recipiente que los contiene. 2. Los líquidos son prácticamente incompresibles. 3. Los líquidos aplican la presión en todas direcciones. Los líquidos toman la forma del recipiente Los líquidos tomarán la forma del recipiente que los contiene. Los líquidos también fluirán en cualquier dirección a través de varios tamaños y formas. Prácticamente incompresibles Un líquido es prácticamente incompresible. Cuando una sustancia es comprimida, ésta ocupa menos espacio. Un líquido ocupa la misma cantidad de espacio o volumen aún cuando se encuentre bajo presión. El espacio o volumen que cualquier sustancia ocupa es llamado «desplazamiento».
  • 2. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.2 El gas es compresible El gas es compresible. Cuando un gas es comprimido, éste ocupa menos espacio y su desplazamiento viene a ser menor. El espacio previamente ocupado por el gas podría ser ocupado por otro objeto. Así entonces, un líquido es más adecuado para un sistema hidráulico porque continuamente ocupa el mismo volumen o desplazamiento. La hidráulica haciendo Trabajo De acuerdo a la ley de Pascal, « La presión ejercida en un líquido confinado es transmitida sin pérdidas en todas las direcciones y actúa con igual fuerza en todas las áreas iguales.» Así entonces, una fuerza ejercida en cualquier parte de un sistema de aceite hidráulico confinado transmite igual presión en todas las direcciones a través del sistema. En el ejemplo de arriba, una fuerza de 500 lb. actuando sobre un pistón de 2 pulgadas de radio crea una presión de aproximadamente 40 lb./ pulg2 en un líquido confinado. Las mismas 40 lb./ pulg2 actuando en un pistón de 3 pulgadas de radio soportan un peso de 1130 libras. Ventajas Mecánicas La figura inferior demuestra como el líquido en un sistema hidráulico provee una ventaja mecánica.
  • 3. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.3 Como todos los cilindros están conectados, todas las áreas deben ser llenadas antes que el sistema se presurice. Definición de la Ley de Pascal Hasta aquí hemos hablado sobre el caudal del fluido en un sistema hidráulico. Si este caudal se restringe de alguna forma, tal como aplicando una carga sobre un cilindro, se crea presión. La cantidad de presión se puede calcular dividiendo la fuerza de la carga por la superficie sobre la que se aplica la misma. Esta es una aplicación de la Ley de Pascal. La definición del libro de texto sobre la Ley de Pascal es: «La Presión aplicada a un líquido encerrado se transmite igualmente en todas las direcciones».Esto se puede expresar utilizando la siguiente formula. P = F/A Donde: P = Es la presión (en libras / pulgada2) F = Es la fuerza aplicada al vástago (en libras) A = Es el área del pistón donde actúa la presión (en pulgadas2) Dicho de otra forma, la presión se puede definir como una fuerza determinada que actúa en un área determinada. Ayuda para el Cálculo Este símbolo a menudo se utiliza para recordar las ecuaciones. Se usa cubriendo la variable que se desea calcular. La expresión que resulta es la ecuación. Por ejemplo, para calcular la presión, cubra la P y la expresión que queda es F/A. Área útil del Pistón El área útil del pistón es el área (área 2 para la parte superior y área 1 para la parte inferior) sobre la cual actúa la presión hidráulica.
  • 4. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.4 Si se aplica una presión igual a ambos extremos de un pistón, se ejerce una fuerza mayor en el extremo de cabeza del pistón. Ello se debe a que el vástago debe ocupar parte del área del pistón, reduciendo el área útil del extremo del vástago. El área de un pistón se calcula con la formula: Donde : A = Es el área (pulgada2) Π = Es el factor PI (3.1416) r = Es el radio del pistón donde actúa la presión (en pulgadas) Resumen Resumiendo, se puede utilizar la Ley de Pascal para describir la relación entre la presión, la fuerza y el área. Se expresa mediante la fórmula: Aplicando esta fórmula a los pistones, la cantidad de presión que se necesita para levantar una carga es igual a la fuerza de resistencia de la carga dividida por el área útil del pistón. Unidades de Medida Se pueden utilizar varias unidades de medida del sistema inglés y del métrico para expresar presión, fuerza, área y flujo. Puede ser necesario convertir de un sistema a otro. Conversiones del Sistema Inglés al Sistema Métrico En la siguiente tabla se muestran los factores de conversión más comunes entre el sistema inglés y el sistema métrico:
  • 5. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.5 Conversiones del Sistema Métrico al Sistema Inglés En la siguiente tabla se muestran los factores de conversión más comunes entre el sistema métrico y el sistema inglés. MULTIPLICACION DE LAS FUERZAS Un sistema tiene la configuración mostrada : Las presiones se calculan de la siguiente manera:
  • 6. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.6 Aplicando la Ley de Pascal «La presión en todos los puntos del fluido es la misma», por lo tanto: «Las fuerzas son proporcionales a sus respectivas áreas» Aplicando una fuerza pequeña sobre un área pequeña, se obtiene una fuerza grande aplicada sobre un área grande También: « La fuerza de salida es igual a la fuerza de entrada multiplicado en el factor (A2 / A1 )» MULTIPLICADOR DE PRESIONES En la figura mostrada: la presión p1 ejercida sobre un área A1 ejerce una fuerza F1, la cual es transmitida mediante el vástago al émbolo pequeño. En este caso, se genera en el émbolo pequeño una presión p2 que será de mayor magnitud que p1, debido a que su área de aplicación A2, es menor, para una misma fuerza F2 que es igual a F1.
  • 7. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.7 Luego «Las presiones generadas son inversamente proporcionales a las áreas» También: FLUÍDOS HIDRÁULICOS El fluido hidráulico es el componente clave de cualquier sistema hidráulico. Es el medio por el cual se transmite la energía en todo el sistema. Ciertas propiedades del fluido determinan cómo cumple su función. Esta lección trata sobre las propiedades críticas y de aditivos utilizados para mejorarlas. Funciones del Fluído Hidráulico Las funciones básicas de los fluidos hidráulicos son: • Transmisión de potencia. • Lubricación. • Sellado. • Enfriamiento.
  • 8. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.8 Viscosidad La viscosidad es la medida de la resistencia de los líquidos a fluir a una determinada temperatura. Un líquido que fluye fácilmente tiene baja viscosidad, mientras que un líquido que no fluye fácilmente tiene alta viscosidad. Cuando aumenta la temperatura de un líquido, baja su viscosidad. Cuando disminuye la temperatura de un líquido, se incrementa su viscosidad. Índice de Viscosidad El índice de viscosidad es la medida del cambio del espesor de los líquidos respecto a la temperatura. Si el líquido mantiene su consistencia en un rango amplio de temperaturas, el fluido tiene un alto índice de viscosidad. Si el líquido se hace espeso a bajas temperaturas y se hace delgado a altas temperaturas, el fluido tiene un bajo índice de viscosidad. En los sistemas hidráulicos, los fluidos con un alto índice de viscosidad son preferibles a los fluidos de bajo índice de viscosidad. Comparación de Viscosidad El aceite de alta viscosidad puede producir operación lenta y podría requerir potencia adicional. La viscosidad baja puede disminuir la capacidad de lubricar del fluido y hace que los componentes se desgasten más rápidamente. También aumenta la posibilidad de fugas. Efecto de la Temperatura sobre la Viscosidad
  • 9. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.9 La temperatura puede afectar la viscosidad del aceite por lo cual es importante utilizar el grado adecuado del aceite para su máquina y clima. Siempre remítase a su Manual de Operación y Mantenimiento para determinar que aceite se recomienda. Tipos de Aceites La materia prima de los aceites puede ser de dos tipos: • Minerales • Sintéticos Aceites Minerales La materia prima está conformada por productos refinados de aceites crudos de petróleo. Aceites Sintéticos Se fabrican mediante un proceso de reacción química de aquellos materiales de una composición química específica para producir un compuesto con cualidades planificadas y predecibles. Estos aceites tienen un índice de viscosidad más alto que los aceites minerales. Son especialmente mezclados para servicios extremos (altas y bajas temperaturas). Aditivos Los aditivos fortalecen o modifican ciertas características del aceite base, ya sea mineral o sintético. Los aditivos se utilizan para controlar la viscosidad, reducir el desgaste, aumentar la estabilidad química, inhibir la corrosión y oxidación, mantener limpios los componentes y suspender las partículas hasta qué lleguen al filtro. Estas son razones adicionales por las cuales en las máquinas siempre se debe utilizar el fluido hidráulico recomendado. Vida de los Aceites El aceite hidráulico nunca se desgasta. El uso de filtros para remover partículas sólidas y el añadido de algunos químicos mantiene la vida útil del aceite. Sin embargo, el aceite llega a contaminarse hasta el punto que tiene que ser reemplazado. En maquinaria de construcción, el aceite es reemplazado a intervalos regulares de tiempo. Los contaminantes en el aceite pueden también ser usados como indicadores de desgaste excesivo y posibles áreas con problemas. Uno de los programas que usa los contaminantes del aceite como una fuente de información es el Análisis Programado de Aceite (APA) o Caterpillar Schedule Oil Sampling Program (SOS). COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRAULICO El propósito de este módulo es entender la función de los componentes básicos en un sistema hidráulico. Así como poder identificar y analizar los diversos tipos constructivos.
  • 10. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.10 Los sistemas hidráulicos son diseñadas usando varios componentes hidráulicos: tanques, bombas, motores, válvulas y cilindros. La habilidad de identificar los componentes y su funcionamiento permite al personal de servicio reducir los circuitos hidráulicos complejos a unos pocos circuitos simples que pueden ser entendidos fácilmente. TANQUES HIDRAULICOS Función de los Tanques Hidráulicos El principal objetivo de los tanques hidráulicos es garantizar que el sistema hidráulico tenga siempre un amplio suministro de aceite. Los tanques también se utilizan para otros fines: las paredes de los tanques disipan el calor que se acumula en el aceite hidráulico, y los deflectores de los tanques ayudan a separar el aire y a la condensación del aceite. Además, algunos contaminantes se asientan en el fondo del tanque, de donde se pueden extraer. Tipos de Tanques Hidráulicos En los sistemas hidráulicos móviles se utilizan dos tipos de tanques: Los ventilados y los presurizados. El tanque ventilado, respira, permitiendo que haya compensación de presión cuando se producen cambios en los niveles de aceite y de temperatura. Los tanques presurizados están sellados de la atmósfera, evitando que penetre en ellos la suciedad y la humedad. La presión interna también empuja el aceite hacia la bomba, evitando la cavitación de la misma. Algunos tanques presurizados tienen bombas de aire externas que presurizan el tanque, otros utilizan la presión que se genera naturalmente a medida que se calienta el fluido hidráulico. Aplicaciones Tanques Ventilados: Rodillos Vibratorios, Camiones Mineros Tanques Presurizados: Retroexcavadoras, Excavadoras, Pavimentadoras.
  • 11. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.11 4.1.3. Componentes del Tanque Hidráulico En los tanques hidráulicos podemos encontrar los siguientes elementos: 1. Tubo de llenado. 2. Filtros internos. 3. Visor. 4. Tubería de retorno. 5. Tapón de drenaje. 6. Salida de la bomba. 7. Plancha deflectora. 8. Válvula hidráulica de alivio. 9. Respiradero. 1. Tubo de llenado El tubo de llenado es el punto de entrada para añadir aceite. La tapa evita que los contaminantes entren en el tanque por el tubo de llenado. La rejilla elimina los contaminantes del aceite a medida que el aceite entra en el tubo de llenado. 2. Filtros internos Muchos tanques tienen filtros internos que limpian el aceite de retorno. 3. Visor El visor permite inspeccionar visualmente el nivel de aceite del tanque, así como los niveles máximos y mínimos de aceite. 4. Tubería de retorno La tubería de retorno devuelve al tanque el aceite procedente del sistema.
  • 12. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.12 5. Tapón de drenaje El tapón de drenaje puede quitarse para drenar el aceite. Puede ser magnético para atraer y ayudar a eliminar las partículas de metal que contaminan el aceite. 6. Salida de la bomba La salida de la bomba es un pasaje de flujo de aceite que va desde el tanque a la bomba. 7. Plancha deflectora Las planchas deflectoras separan las zonas de retorno del tanque y dirigen el flujo de aceite en el tanque. Los deflectores aumentan el tiempo que el aceite permanece en el tanque, permitiendo que los contaminantes se asienten, que se evapore el agua y se separe el aire del aceite. Además, los deflectores reducen las salpicaduras de aceite dentro del tanque ocasionadas por el movimiento del vehículo. La plancha deflectora de retorno evita que el aceite de retorno agite el aceite que se encuentra en el tanque. 8. Válvula hidráulica de alivio La válvula hidráulica de alivio se utiliza en tanques presurizados. A medida que el aceite se calienta, la presión aumenta, entre los 70 kPa (10 PSI) y los 207 kPa (30 PSI), la válvula se abre evitando que el exceso de presión rompa el tanque. A medida que el aire se enfría y la presión desciende a 3.45 kPa (0.5 PSI), la válvula se abre para evitar que el vacío resultante desplome el tanque. 9. Respiradero El respiradero permite la entrada y salida del aire de los tanques ventilados. Tiene un filtro para evitar que la suciedad penetre y está situado más arriba del nivel de aceite del tanque. Simbología ISO de los Tanques Hidráulicos La figura muestra los símbolos ISO para tanques ventilados y tanques presurizados. El símbolo de un tanque ventilado es simplemente un caja o rectángulo abierto en la parte superior. El símbolo de un tanque presurizado es graficado como una caja o rectángulo completamente cerrado.
  • 13. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.13 Ambos tanques se muestran con líneas hidráulicas para denotar su función. Localización y solución de problemas para tanques La falla de un tanque hidráulico es poco frecuente y por lo general es causada por daños externos. Las opciones de reparación son, por lo general, obvias y fáciles. LINEAS HIDRAULICAS Tubos Un tubo es una tubería hidráulica rígida, generalmente hecha de acero. Los tubos se utilizan para conectar los componentes que no rozan unos con otros. En general, los tubos también requieren menos espacio que las mangueras y pueden conectarse firmemente a la máquina, dando mayor protección a las tuberías y una mejor apariencia general a la máquina. Mangueras Las mangueras hidráulicas se usan en los casos en que se necesita flexibilidad, como cuando los componentes rozan unos con otros. Las mangueras absorben la vibración y resisten las variaciones de presión. Sus usos en sistemas hidráulicos son variados, entre ellos encontramos: � Movimiento de tierras. � Industria forestal. � Industria petrolera. � Ferrocarriles. � Construcción. � Aserraderos de madera terciada y de pulpa. � Fábricas. � Agricultura. � Manejo de desechos. � Minería. Construcción de mangueras Las mangueras se hacen de diferentes capas en espiral. El tubo interior de polímero (1) transporta el aceite. Una capa de alambre de refuerzo o envoltura de fibra (2) sostiene al tubo interior. Si hay más de una capa de refuerzo, estarán separadas por una capa de fricción de polímero (3). La cubierta exterior (4) protege la manguera del desgaste.
  • 14. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.14 Tipos de mangueras La selección de mangueras dependerá de su uso (temperatura, fluido a transportar, etc.) y de los niveles de presión que soportará el sistema. El siguiente cuadro muestra los niveles de presión que soporta cada tipo de manguera . Conexiones
  • 15. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.15 Conexiones es un término que se refiere a una serie de acoplamientos, bridas y conectores que se utilizan para conectar mangueras y tubos a los componentes hidráulicos. Acoplamientos Los acoplamientos son los elementos que se utilizan para conectar las mangueras a los componentes o a las tuberías. Existen tres tipos: Rebordeados. � Permanentes. � De bajo índice de falla. � Funcionan bien en todas las aplicaciones de presión. Tipo tornillo. � Reutilizables. � Se pueden armar en la obra utilizando herramientas manuales. � Los más eficientes en aplicaciones de presiones menores. De collar. � Reutilizables. � Diseñados para mangueras XT de alta presión.
  • 16. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.16 � Se pueden armar en la obra utilizando una prensa de mano. El acoplamiento de tipo collar es un acoplamiento reutilizable compuesto por un conjunto de vástago con collar y un manguito de acero. El vástago se inserta en el extremo de la manguera mientras que las uñetas en cuña del collar se extienden hacia abajo por la superficie exterior. Luego se presiona el manguito sobre las uñetas para mantener el acoplamiento en la manguera. Estos acoplamientos se utilizan por lo general con una brida de dos piezas y un anillo para acoplar mangueras de alta presión y gran tamaño. Bridas Las bridas se utilizan para conectar mangueras y tubos de gran diámetro a bloques, cuerpos de válvulas y otros componentes. Las bridas pueden soldarse directamente a un tubo, o conectarse a un acoplamiento de mangueras, y después atornillarse a un componente.
  • 17. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.17 Tipos de bridas En las máquinas Caterpillar se pueden encontrar dos tipos de bridas: �Brida SAE de cuatro tornillos: Dos capacidades de presión.1. Código 61 estándar: de 3000-5000 PSI (Según la clasificación de la manguera).2. Código 62: 6000 PSI. �Brida dividida JIS: Igual a la SAE pero con pernos métricos. Medición de Bridas A veces es necesario medir las bridas y las partes que se unen para garantizar una selección y montaje correctos de los componentes. Utilizando un vernier de esfera, mida primero el diámetro del agujero de la lumbrera. Luego, mida la distancia mayor entre perforaciones de perno de centro a centro. Después mida el diámetro de la cabeza de la brida.
  • 18. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.18 Con estas tres medidas se puede establecer una correlación con la brida correcta. Anillos de sellos Los anillos de sellos, tales como los anillos tóricos (O’ring) y los anillos de sección en D (D’ring), se utilizan para sellar una brida y su superficie de sellado. CONECTORES ROSCADOS Los conectores roscados se utilizan tanto para las conexiones de tubos como de manguera. Su uso por lo general está limitado a las tuberías que tienen 1" o menos de diámetro. Los conectores roscados de los sistemas hidráulicos por lo regular se hacen de acero. TIPOS DE CONECTORES ROSCADOS A. DE ROSCA AMERICANA a.1. Macho de sello anular de rosca recta SAE
  • 19. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.19 - Se recomienda para lograr un control óptimo de las fugas en las conexiones de lumbrera de los sistemas de presión media y alta. El macho tiene una rosca recta y un sello anular. La lumbrera hembra tiene una rosca recta y una ranura para el sello anular. a.2. JIC 37º - Muy común en sistemas hidráulicos. - Las mitades macho y hembra de las conexiones tienen asientos a 37º. a.3. SAE 45º - Se utiliza en las tuberías de camiones, automóviles y en refrigeración. - Frecuentemente se hace de cobre. - Los conectores macho y hembra tienen los asientos a 45º. - El sellado se produce entre el asiento abocinado macho y el asiento cónico hembra. a.4. Sello anular de superficie (ORFS) - El mejor control de fugas disponible. - El macho tiene una rosca recta y un sello anular en la superficie. - La hembra tiene una rosca recta y una cara plana torneada.
  • 20. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.20 a.5. NPSM - Se utiliza en algunos sistemas hidráulicos. - La mitad hembra tiene una rosca recta y un asiento invertido a 30º. La mitad macho tiene una rosca recta y un bisel interno a 30º. El sellado se produce por la compresión del asiento de 30º en la cámara. a.6. NPTF - Se utiliza ampliamente. - La rosca es cónica y el sellado se produce por la deformación de las roscas. B. DE ROSCA ALEMANA b.1. Serie DIN 3901/3902 - Una mitad común macho / tres mitades hembra diferentes.
  • 21. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.21 - El macho tiene rosca métrica recta, un ángulo comprendido a 24º y un abocardado hundido. La hembra puede tener un tubo, tuerca y manguito, sello esférico o sello esférico con sello anular. b.2. Serie DIN 7631/7647 - Se utiliza frecuentemente en sistemas hidráulicos. - El macho tiene una rosca métrica recta y un cono hundido a 60º. La hembra tiene una rosca recta y un asiento de sellado esférico. c. De rosca Francesa c.1.Serie milimétrica y GAZ - Macho común y dos hembras diferentes. - La serie milimétrica se utiliza en las tuberías de diámetro exterior métrico de número entero. - La serie GAZ se utiliza con tuberías de diámetro exterior con números fraccionarios. d. De rosca Británica / Japonesa d.1. Cónico de Norma Británica (BSPT) - Parecido al NPTF con la diferencia que los pasos de rosca son diferentes en la mayoría de los tamaños. La rosca es cónica, el diámetro interior por lo general es biselado y el sellado se realiza utilizando un sellador.
  • 22. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.22 d.2. PT cónico JIS - Idéntico a la conexión de Norma Británica. d.3. Paralelo de Norma Británica (BSPP) - Parecido el macho NPSM con la excepción de que los pasos de la rosca son diferentes en la mayoría de los tamaños. La unión giratoria hembra es un sello esférico que sella sobre el asiento cónico del macho y la punta del sello esférico. d.4. PT paralelo JIS - Idéntico al paralelo de Norma Británica. Medición de Conectores con Rosca Para determinar el tipo de conector necesario, a veces se deben medir las roscas. Se necesitan tres herramientas: un medidor del ángulo del asiento, un medidor del paso de la rosca y un calibrador del diámetro interno o el diámetro externo. Use el calibrador para medir el diámetro de las rosca. Mida el diámetro exterior de la rosca macho y el diámetro interior de la rosca hembra. Combine sus mediciones con las de la guía de manguera y acoplamientos. Use el medidor de paso de rosca para determinar la cantidad de roscas por pulgada o la distancia entre las roscas en los conectores métricos. Busque la medida en la guía.
  • 23. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.23 Para medir el ángulo de la superficie de sellado, mida las conexiones hembras insertando el medidor del ángulo del asiento en el conector. Si las líneas medias del conector y el medidor quedan paralelas, entonces se ha determinando el ángulo. Mida los conectores machos colocando el medidor sobre la superficie de sellado. Si el medidor y el ángulo encajan ajustados, entonces se ha determinado el ángulo. LOCALIZACIÓN Y SOLUCIÓN DE PROBLEMAS Y ATENCIÓN TÉCNICA PARA TUBERÍAS Y CONEXIONES. Es posible que sea necesario darle servicio frecuentemente a las
  • 24. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.24 tuberías y conexiones hidráulicas, especialmente en las máquinas que realizan trabajos severos. ¿Cómo fallan las tuberías / mangueras? � Se producen fugas en las tuberías o las mangueras. � Las tuberías o las mangueras se parten o se revientan. � Las soldaduras y los acoplamientos se rompen. � Los acoplamientos y conectores tienen fugas. ¿Por qué fallan las tuberías / mangueras / conexiones? Señales de falla � Fuga de aceite de la tubería o el conector. � Acumulación de suciedad alrededor de los conectores. � Mangueras deshilachadas o cuarteadas.
  • 25. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.25 Opciones de servicio Conexiones con fuga � Volver a apretar. � Reemplazar los sellos. � Reemplazar el conector. Tuberías � Reemplazar el conjunto de tubo. Mangueras � Reemplazar la manguera. � Reconstruir con manguera y acoplamientos reutilizables. Selección de la manguera correcta � Reemplace siempre con mangueras del mismo tamaño y tipo que la original. � Una manguera de repuesto que sea demasiado pequeña limitará el caudal, ocasionando un recalentamiento y pérdida de presión. � Una manguera de repuesto que no tenga la suficiente capacidad de presión constituye un serio peligro de seguridad. CILINDROS Función de los cilindros
  • 26. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.26 El objetivo principal de los sistemas hidráulicos es impulsar implementos tales como hojas topadoras y cucharones. Esto normalmente se realiza con cilindros, que son actuadores lineales que convierten la energía hidráulica en energía mecánica. Componentes Los componentes principales de los cilindros hidráulicos son: 1. Vástago. 2. Tubo del cilindro. 3. Cáncamo de la cabeza. 4. Cáncamo del vástago. 5. Tapa o Cabeza del cilindro. 6. Puntos de conexión. 7. Pistón. 8. Tuerca del pistón. 1. Vástago El vástago está conectado al pistón y debe soportar la carga del implemento. Por lo general se hace de acero de alta resistencia, cromado en duro y altamente pulido que resiste la picadura y el rayado. 2. Tubo del cilindro El tubo del cilindro es un cañón o tubo hecho de acero estirado a presión o fundido, con una tapa soldada en un extremo. El interior del cilindro tiene un acabado pulido de alta precisión. 3. Cáncamo de la cabeza El cáncamo de la cabeza permite conectar el extremo de la cabeza del cilindro a la máquina o al implemento. 4. Cáncamo del vástago El cáncamo del vástago permite conectar el extremo del vástago del cilindro a la máquina o al implemento. 5. Tapa o Cabeza del cilindro
  • 27. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.27 La tapa del cilindro rodea el extremo abierto del vástago y tiene una abertura por la que el vástago entra y sale del cilindro. Puede ir atornillada al cilindro o unida a él por medio de pernos de anclaje o de bridas empernadas. La tapa del cilindro a veces tiene una lumbrera. A.- Tapa de cilindro de corona roscada - Enrosca en la parte exterior del tubo del cilindro. B.- Cuello porta-sellos roscado - Enrosca en el interior del tubo del cilindro. 6. Puntos de conexión Proporcionan pasajes para el aceite de suministro y de retorno. 7. Pistón Es un disco de acero unido al extremo del vástago. La presión hidráulica que se ejerce sobre cualquiera de los lados del pistón hace que el vástago se mueva. 8. Tuerca del pistón Fija el vástago al pistón. Tipos de cilindros 1. Cilindro de efecto único o simple efecto Es impulsado hidráulicamente en un sólo sentido. El aceite que entra en una sola lumbrera hace que el actuador se extienda. El peso de la carga retrae el actuador. 2. Cilindro de doble efecto Es impulsado hidráulicamente en dos sentidos. El aceite a presión entra en el extremo de la cabeza del cilindro para extenderlo. El aceite sale a presión del extremo
  • 28. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.28 del vástago y regresa al tanque. Para retraer el cilindro, se envía aceite a alta presión al extremo del vástago. 3. Cilindro telescópico de efecto único o simple efecto Tiene un vástago interior y uno exterior. El vástago exterior se extiende primero hasta que queda totalmente extendido, después se extiende el vástago interior. Ambas secciones se retraen por gravedad. 4. Cilindro telescópico de doble efecto Tiene un vástago interior y uno exterior. El vástago exterior se extiende primero hasta que queda totalmente extendido, después se extiende el vástago interior. El aceite retrae primero el vástago interior, y después el vástago exterior. Algunos cilindros utilizan la gravedad para retraer el vástago exterior. 5. Cilindro de dos vástagos Tiene un pistón con un vástago en cada extremo. Esto proporciona un área de trabajo de igual efectividad a ambos lados del pistón y equilibra las presiones de trabajo del cilindro ya sea en la posición de extensión como en la de retracción.
  • 29. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.29 Nomenclatura ISO Los cilindros son representados en los diferentes diagramas con símbolos de la norma ISO. a) Cilindros de Efecto Único o Simple Efecto b) Cilindros de Doble Efecto c) Cilindro Telescópico de Simple y Doble Efecto d) Cilindro de Dos Vástagos
  • 30. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.30 Sellos de los cilindros Un cilindro hidráulico tiene varios sellos: 1. Sello limpiador Evita que la suciedad penetre en el cilindro. 2. Sello amortiguador Es el sello secundario del vástago y su función consiste en evitar que los picos de presión lleguen al sello del vástago. 3. Sello del pistón Proporciona un sellado entre el pistón y el tubo del cilindro. Esto reduce las fugas que se producen entre el vástago y el extremo de cabeza del pistón 4. Anillo de desgaste del pistón Centra el pistón en el tubo del cilindro y evita que el pistón raye al tubo. 5. Sello del vástago Es el sello principal del vástago y su función es sellar el aceite dentro del cilindro para evitar las fugas. 6. Anillo de desgaste del vástago Es un manguito que centra el vástago en la tapa y evita que la tapa raye el vástago. 7. Sello de la tapa
  • 31. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.31 Mantiene la presión del sistema y evita las fugas entre la tapa y el tubo del cilindro. Tipos de sellos Hay tres términos que se utilizan frecuentemente para describir los sellos del cilindro: � Los sellos dinámicos son los que se utilizan entre las superficies en las cuales se produce movimiento. � Los sellos estáticos se utilizan entre las superficies donde no hay movimiento. � Los sellos de sobre medida se utilizan en los cilindros que están rectificados a sobre medida y que requieren sellos de tapa, sellos de pistón y anillos de desgaste del pistón de sobre medida (0,030 ó 0,060 pulgadas). 4.3.6. Amortiguadores Una característica adicional de algunos cilindros hidráulicos son los amortiguadores. Estos dispositivos reducen la velocidad del pistón a medida que el vástago se acerca al extremo de su carrera, amortiguando el impacto. A.- Amortiguador integral en el extremo de la cabeza Este elemento amortigua el extremo de la cabeza cuando éste llega a la posición de retracción total, cerrando un orificio en el conducto, lo que disminuye la velocidad del pistón. A medida que el pistón se retrae, el amortiguador entra en el pequeño espacio cilíndrico situado en el extremo del cilindro. Esta acción disminuye el espacio del conducto de salida, limitando así el flujo de aceite y reduciendo la velocidad de desplazamiento del vástago. B. Válvulas de derivación del pistón Otro tipo de componente que protege el cilindro es la válvula de derivación del pistón. Estas válvulas son de carrete y están situadas en el pistón. Durante el movimiento de extensión y retracción, la presión de aceite mantiene las válvulas cerradas.
  • 32. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.32 A medida que el pistón se acerca al extremo de su carrera en cualquier sentido, las válvulas se abren permitiendo que el aceite a presión descargue en el tanque. Estas válvulas se utilizan en los tractores de cadenas medianos y grandes. Evitan los daños estructurales, especialmente cuando la hoja topadora está inclinada y el operador la eleva hasta la posición de máximo levante. Localización, solución de problemas y atención técnica de cilindros De todos los componentes de un sistema hidráulico móvil, los cilindros son los que trabajan más duro. Llevan toda la carga de los implementos y están sometidos a un fuerte medio de trabajo que es donde trabajan muchas máquinas. ¿Cómo fallan los cilindros? � Fugas interiores y exteriores. � Roturas. � Daños físicos. ¿Por qué fallan los cilindros? � Los contaminantes ocasionan picaduras y rayaduras. � Exceso de presión. � Montaje inadecuado. � Desgaste. � Abuso en la operación.
  • 33. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.33 Señales de fallas � Fugas de aceite. � Debilitamiento hidráulico más allá de las especificaciones (solamente se aplica cuando el vástago está extendido). � Rajaduras de los componentes. � Picaduras y rayaduras del vástago. � Los implementos se bajan.
  • 34. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.34 BOMBAS Y MOTORES Funciones Las bombas hidráulicas convierten la energía mecánica en energía hidráulica en forma de flujo de fluido. Las bombas producen solamente caudal o flujo (en galones por minuto, litros por minuto, centímetros cúbicos por revolución, etc.) el mismo que es utilizado en un sistema hidráulico. Las bombas NO GENERAN PRESION. La presión es originada por la resistencia al flujo. Esta resistencia es causada por los diferentes componentes del sistema como mangueras, válvulas, orificios, acoplamientos, conexiones, cilindros, motores o cualquier otro componente que se encuentre en el camino del flujo hacia el tanque. Aunque las bombas no generan directamente presión hidráulica, deben diseñarse para soportar los requisitos de presión del sistema. Por lo general, cuanto mayor sea la presión de operación, mayor será la bomba. Tipos de Bombas Las bombas pueden ser clasificadas dentro de dos grandes grupos: - Bombas de desplazamiento NO POSITIVO. - Bombas de desplazamiento POSITIVO. A. Bombas de desplazamiento NO POSITIVO Las bombas de desplazamiento NO POSITIVO presentan mayores espacios (holgura) entre sus partes móviles y estacionarias que sus similares de desplazamiento POSITIVO. Esta mayor holgura permite que una mayor cantidad de líquido pueda recircular entre las partes cuando la presión (resistencia al flujo) de salida aumenta. Estas son utilizadas en aplicaciones de baja presión como bombas de agua de automóviles, bombas de agua para suministro doméstico e industrial y como bombas de carga para bombas de pistón en sistemas hidráulicos de alta presión. A.1 Bombas Centrífugas La bomba centrífuga consiste en dos porciones básicas: el impulsor (2) que se monta en el eje de entrada (4) y la cubierta (3). El impulsor tiene una parte posterior sólida o disco con láminas curvadas (1) moldeadas en el lado de la entrada. El líquido ingresa al centro de la cubierta (5) cerca del eje de entrada y fluye por el impulsor. Las láminas curvadas del impulsor propulsan el líquido hacia fuera, contra la cubierta. La cubierta esta moldeada de tal forma que direcciona el líquido al puerto de salida.
  • 35. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.35 A.2 Bombas Axiales El tipo axial se asemeja a un ventilador eléctrico de aire. Se monta en un tubo recto y tiene un propulsor aplanado abierto. El líquido es propulsado abajo del tubo por la rotación de las láminas anguladas. Este tipo de bombas son menos eficientes debido a que el flujo de salida decrece considerablemente con el aumento de la presión de salida. Estas bombas generalmente son presentadas en dos tipos: - Centrífugas - Axiales B Bombas de desplazamiento POSITIVO Son las bombas que siempre generan flujo cuando están funcionando. La mayoría de las bombas que se utilizan en las máquinas Caterpillar son de este tipo. Hay tres tipos básicos de bombas de desplazamiento positivo: - De engranajes - De paletas - De pistón. Las bombas de desplazamiento positivo tienen holguras (espacios) entre componentes mucho más pequeños. Esto reduce las fugas y proporciona mayor eficiencia cuando se utiliza en sistemas hidráulicos de alta presión. El flujo de la salida en una bomba de desplazamiento positivo es básicamente igual para cada revolución de la bomba. Las bombas de desplazamiento positivo son clasificadas por el control de flujo de salida y por su construcción. Dentro de la clasificación por el control de flujo de salida tenemos:
  • 36. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.36 � De caudal fijo (desplazamiento fijo): Son las que mueven un volumen constante o fijo de fluido en cada revolución de la bomba. Las bombas de engranajes y algunas bombas de paletas son bombas de caudal fijo. � De caudal variable (desplazamiento variable): Pueden ajustar el volumen del fluido que se impele durante cada revolución. Este caudal puede ser controlado manual o automáticamente. En algunos casos se puede encontrar una combinación de ambos controles. Las bombas de pistones y algunas bombas de paletas pueden ser de caudal variable. � Bi-direccionales: Son reversibles y pueden accionarse en cualquier sentido. � De presión compensada: Son bombas de caudal variable equipadas con un dispositivo de control que ajusta la salida de la bomba para mantener la presión deseada en el sistema. Se debe considerar que una bomba hidráulica tiene compensación de presión de tres formas: � Una bomba que está equipada con una válvula compensadora de presión para limitar la presión máxima del sistema. � Una bomba que varía el flujo de salida para mantener un diferencial de presión determinado. Se utilizan servo-válvulas o carretes de margen para enviar la señal a la bomba. � Una bomba que mantiene un régimen de flujo (caudal) determinado aún cuando aumenta la presión de carga.
  • 37. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.37 Asimismo, se pueden clasificar por el diseño o construcción de dos maneras: • Por la presión máxima del sistema (es decir 21,000 kPa o 3,000 PSI) a la cual la bomba esta diseñada para funcionar. • Por el flujo de salida específico entregado a una revolución o velocidad dada y a una presión específica. B.1 Bombas de Engranajes Las bombas de engranajes son bombas de caudal positivo y fijo. Su diseño simple, de recia construcción, las hacen útiles en una amplia gama de aplicaciones. Componentes Los componentes de una bomba de engranajes se identifican en la siguiente ilustración: 1. Sellos 2. Plancha de presión 3. Engranaje loco 4. Engranaje de impulsión 5. Caja
  • 38. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.38 Funcionamiento de la bomba de engranajes Un eje de impulsión hace girar el engranaje impulsor, el cual hace girar el engranaje loco. A medida que giran los engranajes, los dientes del engranaje forman un sello contra la caja. El aceite entra por la lumbrera de entrada quedando atrapado entre los dientes y la caja, es impulsado y obligado a salir por la lumbrera de salida. B.2 Bombas de Paletas Las bombas de paletas son bombas de caudal positivo y fijo. Estas bombas de larga duración y suave funcionamiento son de uso frecuente. Componentes Los componentes de una bomba de paletas son los siguientes: 1. Caja del extremo 2. Plancha flexible 3. Rotor 4. Anillo excéntrico 5. Paletas 6. Sello 7. Caja del extremo
  • 39. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.39 Funcionamiento de la bomba de paletas Un eje de impulsión gira el rotor. El aceite penetra en la cámara creada entre las dos paletas y la caja, es impulsado hacia la lumbrera de salida. La bomba de paletas consiste en: un anillo de leva, paletas y un rotor ranurado. Bombas de paletas. La mayoría de las bombas de paletas Caterpillar son bombas balanceadas con un par de lumbreras de entrada y un par de salida. Las lumbreras de cada par están ubicadas en lados opuestos. La fuerza centrífuga, los resortes o la alta presión de aceite empujan las paletas contra la superficie interior del anillo. Esto permite que las paletas se ajusten automáticamente según el desgaste. B.3 Bombas de Pistones Las bombas de pistones pueden ser de caudal fijo o variable, según su diseño. Estas bombas versátiles y eficientes se utilizan frecuentemente en los sistemas hidráulicos de detección de carga y presión compensada. Componentes Una bomba de pistones de caudal variable consiste en: 1. Eje impulsor. 2. Tambor de cilindros. 3. Placa de la lumbrera. 4. Pistones. 5. Retenes. 6. Placa de retracción. 7. Plato basculante. Funcionamiento de la bomba de pistones El eje impulsor está conectado al tambor de cilindros. A medida que gira, los pistones, que están conectados al plato basculante, suben y bajan en los cilindros. A medida que el pistón se retrae, hace penetrar aceite en el cilindro por la lumbrera de entrada y luego lo expulsa en la carrera descendente por la lumbrera de salida.
  • 40. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.40 El caudal de aceite impulsado depende del ángulo del plato basculante. Cuando el plato basculante está situado en un ángulo máximo, habrá el máximo caudal. Cuando está situado en un ángulo cero, no habrá caudal ni flujo. Bombas de pistón de caudal fijo Las bombas de pistones también pueden ser de caudal fijo. En este tipo de bombas se tiene un ángulo fijo del conjunto del tambor y pistones con respecto al eje de impulsión. Bomba de pistones radiales La bomba de pistones radiales mueve los pistones de adentro hacia fuera en línea perpendicular a la línea del eje de accionamiento. Cuando los rodillos seguidores de las levas caen en la base de la leva en el anillo exterior, el pistón sale. La presión atmosférica o la carga de la bomba empuja el aceite a través de la válvula de admisión y llena el interior de la cámara formada por la salida del pistón. Cuando los rodillos seguidores de las levas suben a la cresta de la leva del anillo exterior, el pistón entra. En este momento el aceite contenido en la cámara es expulsado por la válvula de salida, generándose el flujo de salida.
  • 41. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.41 Desplazamiento de la bomba El desplazamiento de la bomba se calcula midiendo el volumen de fluido movido durante una revolución completa de la bomba. Caudal de la bomba El caudal de la bomba se calcula midiendo el volumen de fluido movido durante un tiempo determinado. Se expresa en galones por minuto o en litros por minuto (gal/min o l/min). Cuando se exprese en volumen por revolución, el caudal pueden ser convertido fácilmente multiplicándolo por la velocidad en RPM (es decir 2000 RPM) y dividiéndolo por una constante. Por ejemplo, calculemos el flujo de una bomba que gire a 2000 RPM y tenga un flujo de 11.55 in3/ rev o 190 cc/rev. Motores Los motores hidráulicos son actuadores que convierten la energía hidráulica en energía mecánica en forma de movimiento y fuerza giratoria. Se utilizan en las máquinas Caterpillar para impulsar cadenas, ruedas e implementos. Funcionamiento de los motores Los motores hidráulicos son casi idénticos a las bombas hidráulicas. Esto se aplica a los motores de engranajes, de paletas y de pistones. La diferencia principal consiste en que el aceite a alta presión entra en el motor, haciendo girar a los componentes internos. El aceite luego sale del motor a baja presión y regresa al tanque. Cuando el motor está funcionando hacia adelante, los componentes internos giran en la misma dirección. Nomenclatura ISO Bombas Las bombas en el sistema ISO son identificadas por un triangulo negro dentro de un círculo con la punta direccional apuntando al borde del mismo. Cuando una flecha cruza el círculo diagonalmente, esta indica que la bomba es de caudal variable.
  • 42. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.42 Motores Los motores en el sistema ISO son identificados por un triangulo negro dentro de un círculo con su base apoyada al borde del circulo y la punta direccional apuntando al centro del mismo. Cuando una flecha cruza el círculo diagonalmente, esta indica que el motor es de caudal variable. Localización, solución de problemas y atención técnica para bombas y motores El rendimiento y la vida útil de las bombas hidráulicas pueden verse afectados por una serie de condiciones de operación. ¿Cómo fallan las bombas y los motores? � Fugas. � Desgaste. � Componentes rotos o averiados.
  • 43. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.43 ¿Por qué fallan las bombas y los motores? � Cavitación. � Aireación. � Contaminación. � Fluido inadecuado. � Exceso de calor / presión. � Desgaste normal. Cavitación Cuando una bomba o un motor no recibe aceite o recibe muy poco aceite, se forman cavidades de vapor que se desintegran en la bomba. Esto ocasiona implosiones que desgastan los componentes internos de la bomba o del motor. Además los componentes se rayan debido a la falta de lubricación. Síntomas de la cavitación Los síntomas de la cavitación son: � Traqueteo peculiar. � Operación defectuosa del implemento. � Acumulación de calor en la bomba (la pintura de la bomba se quema). Causas de la cavitación � Tubería de entrada restringida (ej. filtro taponado). � Exceso de velocidad. � Bajo nivel de aceite. � Viscosidad de aceite demasiado alta. � Falla de presurización del tanque. � Cambios no autorizados en el sistema y/o piezas de inferior calidad.
  • 44. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.44 Aireación La aireación consiste en el proceso de atrapar el aire que se encuentra en el aceite, lo que es ocasionado por las fugas de aceite en el sistema. Las burbujas explotan cuando entran en la bomba o en el motor, causando el desgaste de los componentes internos. Síntomas de la aireación � Ruido en la bomba o en el motor. � Operación errática del implemento. � Acumulación de calor en la bomba o en el motor. � Los controles del implemento están muy suaves. � Aceite espumoso. Contaminación del aceite Las bombas y los motores son susceptibles a los daños ocasionados por la suciedad, el agua y otros contaminantes abrasivos. Causas de la contaminación � Mantenimiento deficiente. � Conexiones flojas en las tuberías. � Sellos dañados. � Hábitos de trabajo descuidados (Dejar el tanque destapado, permitir que contaminantes entren en el tanque al restablecer aceite, dejar el tanque sin la tapa de ventilación). Viscosidad del fluido Es importante utilizar aceite con la viscosidad apropiada.
  • 45. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.45 A continuación se describen algunos problemas que pueden ocurrir si se utiliza un tipo de fluido incorrecto: Fluido insuficientemente viscoso: � Aumento de fugas internas y externas. � Patinaje de la bomba o del motor. � Exceso de desgaste de los componentes debido a lubricación inadecuada. � Reducción de la presión del sistema. � Los controles del implemento están muy suaves. Fluido demasiado espeso: � Aumento de la fricción interna. � Aumento de la temperatura con la resultante acumulación de residuos lodosos. � Operación lenta y errática. � Se requiere más potencia para la operación. Señales de falla � Ruido (tanto la cavitación como la aireación producen traqueteo). � Desempeño deficiente de la máquina. � Reducción de capacidad. � Operación errática. � Los controles están muy suaves. � Exceso de calor. � Exceso de fugas. � Aceite espumoso.
  • 46. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.46 Sistemas de mando neumáticos Los sistemas neumáticos de frenos son los empleados exclusivamente en camiones pesados y de gran tonelaje. Utilizan el aire comprimido como medio de transmisión de fuerza. Composición de un sistema neumático los componentes principales de un circuito básico de aire comprimido son:  Un compresor de aire, accionado por el motor del vehículo, el cual suministra aire a presión que se acumula en un depósito a una determinada presión comprendida entre 8 y 12 kglcm2, dependiendo del camión y del sistema y que se regula por medio de una válvula de descarga.  Un secador de aire o un dispositivo anticongelante. El dispositivo anticongelante dispersa alcohol en las tuberías al paso del aire y el secador filtra el aire procedente del compresor para que pase limpio de impurezas al circuito, el cual puede llevar instalado en su parte inferior una válvula de descarga reguladora de presión. Ambos son incompatibles: un circuito tiene que tener uno de los dos elementos pero nunca los dos a la vez.  Una válvula de regulación de la presión en el circuito.  Varios depósitos o calderines, con capacidad suficiente para suministrar aire a presión al circuito de frenos y a otros sistemas servo asistidos que puedan instalarse en el vehículo. La presión del depósito es controlada por un manó metro de presión situado en el panel de instrumentos; lleva, además, un sistema de control óptico indicador de la presión mínima de aire en el circuito.  Una válvula principal de frenado, accionada por el pedal de freno, que deja pasar el aire a presión hasta los cilindros de las ruedas.
  • 47. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.47  Los cilindros neumáticos de rueda para el accionamiento de las zapatas o de las pastillas de freno en las ruedas.  Unas válvulas de descarga rápida situadas en las bifurcaciones de canalización de las ruedas delanteras y traseras, para eliminar automáticamente el aire contenido en los cilindros cuando cesa la acción de frenado.  Una válvula reguladora de la fuerza de frenado en función de la carga, para obtener en el eje trasero la frenada dosificada según la carga del vehículo y evitar bloqueos de los neumáticos y patinazos.
  • 48. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.48
  • 49. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.49 La interconexión de todos estos elementos se realiza a través de tuberías de acero con tramos flexibles con objeto de canalizar el aire a los distintos puntos del circuito. Una instalación de tipo común tiene las siguientes características: - Presión normal de frenado: 5 a 6 kg/cm2 - Presión mínima de seguridad: 4,5 kg/cm2 - Presión máxima en el depósito: 8 a 12 kg/cm2 - Tarado de la válvula de presión: 8 kg/cm2 - Capacidad de los depósitos: 35 litros cada uno aproximadamente. La seguridad en el funcionamiento de una instalación neumática puede perfeccionarse de diversas formas; la más sencilla es utilizar dos circuitos de frenado con dos o tres depósitos de aire comprimido. Este tipo de instalación es obligatoria en algunos países. Esta instalación, con respecto a la anterior, lleva además los elementos siguientes: válvula de seguridad o rebose y válvula de protección de circuitos. Además, debemos contemplar la válvula de freno de estacionamiento, que juega un papel muy importante en este tipo de circuitos. Nomenclatura de las válvulas En todas las válvulas vienen marcadas las entradas y salidas con números. En general significan lo siguiente: 1. Entrada de aire. 2. Salida de aire. 3. Ventilación o escape. 4. Entrada de presión de mando o pilotaje. Si nos encontráramos con números de dos cifras (22, 31, 21, etc.) el primero es la denominación anterior y el segundo representa el orden de importancia en la válvula en cuestión.
  • 50. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.50 Ejemplos: Un taladro rascado con el número 21 significa que es una salida y que es la más importante de la válvula en cuestión. El número 12 es un entrada de aire, pero la segunda en importancia en la válvula. El número 3 simplemente es una ventilación o escape de aire. Compresor de aire El compresor es de simple efecto, es decir, que aspira directamente el aire de la atmósfera. Este conjunto está constituido por un bloque de uno o varios cilindros de fundición de hierro o aluminio, refrigerado por aire o por el liquido del motor, por el interior del cual se desplaza un pistón de simple efecto capaz de proporcionar (según modelo) hasta 500 litros de aire por minuto, funcionando a una velocidad de giro aproximadamente la mitad del cigüeñal. La culata es desmontable y lleva dos válvulas, una de aspiración y otra de presión, controladas automáticamente por el movimiento alternativo del pistón. Actualmente, las válvulas se sustituyen por una placa metálica de acero tratado, muy delgada y muy elástica, que, con su flexión, produce el mismo efecto de una membrana. La lubricación del conjunto se realiza por medio del aceite del motor a través de un tubo de entrada al cárter del mismo que engrasa el cigüeñal y las cabezas de biela a presión, siendo el resto de los elementos lubrificados por barboteo, retornando el aceite al cárter del compresor y al motor a través del bloque motor, donde se encuentra fijo el compresor. Para su funcionamiento, el compresor recibe movimiento por medio de correas trapezoidales o bien directamente de la distribución del motor, que lo hacen girar continuamente mientras el motor está en funcionamiento, mandando asi aire comprimido al depósito hasta alcanzar la presión de regulación tarada en la válvula de descarga. Cuando se alcanza esta presión, la válvula actúa, dejando salir a la
  • 51. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.51 atmósfera el aire procedente del compresor, permitiendo, de esta forma, que el compresor funcione en vacío, es decir, sin carga. El descenso del pistón crea una depresión en el interior del cilindro. La válvula de aspiración o la placa metálica se abre comprimiendo su resorte y el aire fresco es aspirado después del paso por un filtro. La válvula de compresión permanece aplicada sobre su asiento. La ascensión del pistón crea una sobre presión. La válvula de aspiración se cierra, en tanto que la válvula de compresión se abre. El aíre es lanzado a presión hacia el depósito. Un sistema de regulación automático limita la presión máxima que no debe ser sobrepasada. Bomba anticongelante Este dispositivo está situado entre el compresor y la válvula de regulación de presión. Su función es liberar una cantidad de anticongelante (alcohol) en el flujo de aire del compresor para evitar que el agua que arrastra en suspensión el aire y que se condensará en las válvulas de freno, pueda helarse y obstruir el funcionamiento del sistema. Tiene dos posiciones seleccionables por un mando externo. En posición de invierno (posición 1), el aire comprimido suministrado por el compresor atraviesa la bomba anticongelante desde el empalme 1-2 hasta el empalme 2-1. Al quedar cerrado el regulador de presión aumenta la presión en la tubería del compresor. La presión llega a través del taladro de mando (1) detrás del émbolo (2). La cámara de mando (3) se cierra y evita el retorno de alcohol. La cantidad de alcohol existente delante del émbolo es inyectada a través de la válvula (4) en el aire circulante. Si se desconecta el regulador de presión, el émbolo retrocede a su posición de partida y puede volver a fluir alcohol. En posición de verano (posición O), el émbolo queda bloqueado por la rueda de ajuste (5) y no se inyecta alcohol.
  • 52. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.52 Secador de aire de una cámara El secador de aire está montado entre el regulador de presión y válvula protectora de circuitos. Un secador de aire consta de un cuerpo de aluminio sobre el que se rosca un cartucho intercambiable que contiene material hidrófilo (que absorbe la humedad y la retiene) en forma de granulado. Puede además tener una resistencia calefactora en la base para evitar congelaciones de agua condensada. En 'posición de trabajo normal (secado), el aire caliente, húmedo y sucio que llega al empalme 1 pasa a través de un filtro (1) a la parte superior del cartucho de granulado y se filtra a través del granulado. Aquí se enfría el aire y se libera agua de condensación. El agua queda adherida a la superficie extremadamente grande del granulado poroso (aproximadamente 5.000 m2/cartucho). El aire seco llega a través de la válvula de retención (3) a la zona de espera y hacia el depósito de aire comprimido de regeneración (5), con un volumen de 5 litros. El aire se seca en el aparato hasta que puede volver a separar agua después de un gradiente de temperatura de aproximadamente 40°C. Bajo la condición previa de que la temperatura de entrada es de aproximadamente 60°C y que el aparato recibe suficiente refrigeración, el punto de descongelación está entre -10 Y-20°C, temperatura a la cual únicamente se aspira aire seco en el compresor. En el caso de que el cartucho de granulado esté obstruido (diferencia de presión entrada/salida aproximadamente 1,5 bares) se abre la válvula de cortocircuito (6) de modo que siempre se da paso al aire del compresor hacia el sistema. El secador tiene un capacidad limitada y quedaría obstruido en seguida si no se hubiera previsto una función de regeneración que se alterna constantemente con las fases de secado. En la posición de, desconexión, el regulador de presión suministra presión de mando desde el empalme 23 al empalme 4 del secador de aire. La válvula de escape (7) se abre y el secador se purga de aire. La zona de espera está asegurada mediante la válvula de retención (3). El aire comprimido de regeneración reduce la presión en el inyector (4) y fluye lentamente a través del granulado y de la válvula de escape abierta (7) al aire libre. En este proceso (efecto esponja) el aire recibe de nuevo agua y seca el granulado. Los cartuchos de granulado deben renovarse una vez al año.
  • 53. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.53 Válvula reguladora de la presión en el circuito. Esta válvula está situada antes del dispositivo secador de aire. Cuando el compresor está generando presión (posición de llenado), el aire que llega al empalme 1 pasa a través del tamiz (2) y la válvula de retención (4) hacia el empalme 21 ya través de un taladro también debajo de la membrana (6). Al alcanzar la presión máxima en el circuito (presión de desconexión), determinada por el fabricante, la membrana (6) es elevada contra la fuerza de los muelles (7) y la válvula doble (5) conmuta. La membrana se eleva y la válvula de desconexión abre. Con ello llega aire al émbolo de desconexión (1). El émbolo de desconexión abre. La válvula de retención (4) cierra y asegura la presión del sistema. El compresor expulsa aire directamente hacia el exterior a través de la purga de aire. Los empalmes l y 22 están sin presión. Esta posición de desconexión se mantiene hasta que, debido al consumo de aire (frenos, etc.), la presión en el empalme 21 y con ello debajo de la membrana (6) ha caído hasta la presión de conexión.
  • 54. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.54 El émbolo de desconexión (1) abre automáticamente si la presión dentro del regulador de presión aumenta por encima de la presión de seguridad y actúa en casos de obstrucción del circuito. En la purga de aire 3 puede montarse en caso de necesidad un silenciador para evitar ruidos en la descarga de aire al exterior. Estas válvulas disponen de una toma de aire que puede alimentar un circuito o aparato externo al camión (empalme 1-2), o al contrario, llenar la instalación del camión desde un depósito externo (por ejemplo para desbloquear los frenos en caso de emergencia). Para llenar la instalación a través de este empalme, acoplar un .tubo flexible con cuidado (únicamente debe desplazarse parcialmente, aproximadamente 1,5 mm) a la válvula de llenado (3). El aire que llega desde el exterior pasa a través de la válvula de carga hacia la válvula de retención y desde allí a la instalación de aire comprimido. El regulador de presión se desconecta al alcanzar la presión de servicio. En el proceso de llenado puede utilizarse un adaptador. Para obtener aire a través del empalme 1-2, atornillar un tubo flexible de aire y desplazar completamente (aproximadamente 3,5 mm) la válvula de llenado (3). Todo el aire suministrado por el compresor pasará por el tubo hasta la apertura de la válvula de seguridad. El empalme 22 es un empalme de conexión, que está bajo presión en la posición de llenado del regulador de presión y sin presión en la posición de desconexión. El empalme puede utilizarse para comandar aparatos mandados por impulsos (bomba anticongelante, válvula de desagüe). Depósito de aire o calderines Son recipientes metálicos de forma cilíndrica y su capacidad está calculada para que almacene la suficiente cantidad de aire comprimido para accionar los frenos aun en el caso de fallo fortuito del compresor. En la parte inferior del mismo llevan montado un grifo de purga para vaciar y eliminar las posibles condensaciones de agua que pudieran producirse en el depósito. El purgado se realiza con facilidad por la posición apropiada del grifo, ya que como la condensación se deposita en la parte inferior del depósito, al accionar el grifo el agua es expulsada automáticamente por la presión interna del aire.
  • 55. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.55 Válvula principal de freno de dos circuitos. Las válvulas principales de treno están colocadas directamente debajo del pedal de treno. El conductor actúa directamente sobre el émbolo central de las mismas y dosifica la presión de aire de frenado que llega a los cilindros de las ruedas. 11: entrada circuito freno .de freno anterior. 21: salida circuito freno de trena anterior.. 12: entrada circuito freno de freno posterior. 22:'salida circuito freno de freno posterior. En posición de marcha, los empalmes 11 y 12 son alimentados por los depósitos con presión del sistema. En las válvulas 3 y 5 están cerrados los asientos de válvula de admisión y los asientos de válvulas de escape están abiertos. Los empalmes 21 y 22 están sin presión y los cilindros de freno sin aire. Al accionar el pedal de freno el émbolo (2) es movido hacia abajo. El asiento de la válvula de escape cierra. El cuerpo de válvula también es movido hacia abajo y de ese modo abre el asiento de válvula de admisión (3). La presión del sistema sale ahora como presión de servicio hacia el empalme 21 y simultáneamente hacia la parte inferior del émbolo (2). La presión en la superficie del émbolo eleva éste contra la fuerza de accionamiento hasta que la válvula de admisión está cerrada de nuevo. Aquí se tensa previamente el muelle cónico de goma (1) (posición final de frenado). El muelle cónico de goma transmite su fuerza al pie del conductor. La curva característica determina la sensibilidad del frenado. La válvula de admisión (5) del segundo circuito es abierta por la presión de trenado del primer circuito a través del tubo de válvula con émbolo de unión (4). La válvula de admisión. Permanece abierta hasta que la presión de trenado en el empalme 22 ha
  • 56. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.56 ascendido tanto que el émbolo de unión puede volver a elevarse contra la fuerza de accionamiento y cierra la válvula de admisión. El segundo circuito tiene un retraso de actuación de aproximadamente 0,2-0,3 bares. En todas las posiciones de trenado parcial (posiciones finales de freno), en el segundo circuito hay menor presión que en el primer circuito, pero en un valor mínimo. Si el conductor suelta el freno, el émbolo (2) y el émbolo de unión (4) son levantados por las presiones existentes de frenado y los muelles recuperadores hasta que las válvulas de escape abren y se vacían los cilindros de freno. Al frenar a fondo, se ha efectuado el máximo recorrido en el pedal de freno y también en la válvula del treno de servicio. El émbolo (2) mantiene la válvula de admisión completamente abierta y la presión del sistema sale hacia los cilindros de freno. El cuerpo de válvula del primer circuito ha accionado mecánicamente el tubo de válvula (4) y de ese modo se ha abierto también completamente la válvula de admisión del segundo circuito. La diferencia de presión entre ambos circuitos se ha anulado. En caso de fallo del circuito delantero, al accionar el pedal de freno, el émbolo (2) abre el cuerpo de válvula del primer circuito. Si el juego entre el cuerpo de válvula y tubo (4) ha desaparecido, el tubo acciona mecánicamente el segundo circuito. En caso de fallo del circuito trasero el circuito. Delantero funciona normalmente y el trasero no actúa. Cilindros de freno Estos elementos van situados en los frenos de las ruedas y su misión es el accionamiento de las zapatas o de las pastillas. Cilindro de freno de una cámara Está formado por un cuerpo cilíndrico dentro del cual se desplaza un émbolo, empujado por el aire a presión procedente del circuito cuando se acciona la válvula principal de frenos. Este émbolo, acoplado por medio de un vástago a la palanca de accionamiento de las zapatas, desplaza mecánicamente las mismas para efectuar el trenado de las ruedas.
  • 57. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.57 Cilindro de freno con acumulador de muelle. En los ejes traseros, para la función de freno de estacionamiento, se montan, en vez del cilindro de freno de una cámara, cilindros de freno con acumulador de muelle. Están montados fuera del freno de rueda, pero atornillados directamente a él. En posición de marcha, el empalme11 del freno de servicio está sin presión y el empalme 12 del freno de estacionamiento tiene presión de aire (freno de estacionamiento aflojado). La cámara de presión tiene 5,0 bares de presión como mínimo. El émbolo (4) ha comprimido previamente el muelle (2). Cuando se actúa sobre el pedal de freno, el empalme 12 tiene presión y el muelle (2) continúa comprimido. El empalme 11 recibe más o menos presión según el accionamiento del freno de servicio. La membrana se mueve tanto como lo permita el recorrido del freno de rueda y la separación entre los forros y el tambor o el disco. Cuando se aplica el freno de estacionamiento, el empalme 11 está sin presión y por el empalme 12 se descarga a la atmósfera el aire contenido en la cámara de freno de estacionamiento. El muelle (2) queda liberado y empuja al émbolo (4) hacia delante, frenando las ruedas. La membrana de la parte del freno de servicio es arrastrada en este proceso.
  • 58. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.58 Cuando el compresor del camión no produce aire y es necesario mover el vehículo (caso de un remolcado), es necesario comprimir el muelle del freno de estacionamiento de alguna manera para liberar los frenos de las ruedas. Para el soltado mecánico de emergencia del muelle se desenrosca el tomillo (1) hasta que el émbolo (4) llegue hasta el tope en la carcasa. El muelle se comprime y libera las ruedas. Válvula de descarga rápida Esta válvula va situada en la bifurcación de los frenos posteriores y anteriores, permite, a través de ella, el paso de aire a los cilindros de las ruedas, descargando la presión en los mismos cuando cesa la acción de frenado. Está formada por un cuerpo de válvula (3) en cuyo interior se aloja una membrana elástica (1) que hace de válvula de paso que se mantiene en su posición de reposo por el muelle (4). Cuando se accionan los frenos, la presión de aire procedente de la válvula de accionamiento que entra por (A) comprime el muelle (4) dejando pasar el aire que sale por (B) a los cilindros de las ruedas. Cuando cesa el efecto de frenado, la válvula (1) se cierra por la acción antagonista del muelle (4); al cesar la presión en la entrada (A), y la presión de retorno procedente de los cilindros desplaza la membrana (1) en su parte central hacia arriba, dejando libre la salida de aire al exterior por (C). Válvula reguladora de la presión de frenado. Esta válvula está conectada entre la válvula principal de freno y los cilindros de freno de servicio traseros. Regula la presión que llega a los cilindros en función de la carga soportada por el eje para evitar que los neumáticos se bloqueen por frenada excesiva. De esta manera, en el caso de una cabeza tractora, por ejemplo, si va sin remolque y descargada, la válvula dejará pasar muy poca presión hacia el eje trasero. Cuando se cargue con el peso del semirremolque, la válvula aumentará el paso de aire al frenar, puesto que las ruedas ya soportan peso y no hay riesgo de bloqueo. Existen dos tipos: - Con regulación mecánica. - Con regulación neumática.
  • 59. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.59 La válvula con regulación mecánica tiene un varillaje unido al puente posterior que acusa las diferencias de altura del mismo debidas a la carga e interpreta los desplazamientos como diferentes valores de carga. En vehículos con suspensión neumática el eje está siempre a una altura sensiblemente igual, siendo igual la carga que soporte. Para saber entonces cual es la carga del eje existen válvulas con regulación neumática que están comandadas por la presión de aire existente en la suspensión y que es prácticamente proporcional a la carga soportada. Válvula con regulación mecánica: En posición de marcha el empalme 1 está sin presión y el émbolo está alojado en el anillo de la carcasa. El empalme 2 está sin aire a través del tubo de válvula y la purga de aire 3. El tubo de válvula está arriba o abajo según sea la posición de la palanca reguladora a través de la leva de mando: - Vacío: totalmente abajo. - Plena carga: totalmente elevado. - Carga parcial: posición intermedia. En posición de frenado, la presión de frenado en el empalme 1 empuja el émbolo nervado hacia abajo hasta que la placa de válvula descansa sobre el tubo de válvula y levanta desde su asiento el émbolo nervado. El aire puede pasar ahora desde el empalme 1 al empalme 2 hasta que por debajo de la membrana se haya establecido la suficiente presión para que se eleve algo el émbolo nervado y descanse de nuevo la placa de válvula. Cuanto más pueda salir el émbolo nervado del anillo de la carcasa tanto mayor superficie de membrana actúa sobre el émbolo nervado y menor es la contrapresión que se necesita para elevar el émbolo nervado.
  • 60. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.60 Cuando se circula en vacío (camión descargado), la leva de mando acciona la palanca reguladora hasta que el tubo de válvula esté en la posición más baja. El émbolo nervado puede salir completamente de modo de que toda la superficie de la membrana actúe sobre el émbolo nervado y puede elevarlo con poca presión de frenado, para cerrar la placa de válvula. Al circular completamente cargado, se levanta la palanca reguladora y el tubo de válvula mediante la leva de mando. El émbolo nervado únicamente puede salir muy poco. La membrana actúa sólo sobre el anillo de la carcasa y no puede levantar el émbolo nervado. La placa de válvula permanece abierta. Al soltar el freno, el empalme 1 se vacía de aire a través de la válvula del freno de servicio. La presión de frenado del empalme 2 eleva el émbolo nervado de modo que la placa de válvula libera el tubo de válvula. El empalme 2 queda sin presión a través del tubo de válvula y de la salida 3 de la válvula reguladora de la fuerza de frenado. Válvula de seguridad o rebose. En los circuitos con más de un calderín, éstos se comunican a través de una válvula de seguridad o de rebose, permitiendo el paso de aire de un depósito al otro a partir de una presión determinada (según el tarado de la válvula). Cuando la presión en el depósito principal rebasa esa presión de regulación (5,6 a 6 kg/cm2), la válvula se abre y permite el paso de aire al depósito auxiliar, llenándose conjuntamente como si fueran un solo depósito. Si la presión en el depósito principal bajase por debajo de la presión indicada de regulación en la válvula, la presión en el depósito auxiliar abre la válvula de retención (8), pasando el aire del depósito de reserva al principal. Válvula de protección de circuitos Esta válvula se monta entre el regulador de presión y los depósitos de aire comprimido de los diferentes circuitos del vehículo. Su misión es comunicados en funcionamiento normal y aislados adecuadamente en caso de fallo de uno de ellos o pérdida importante de aire, de manera que la avería no repercuta en todo el sistema. 21 Circuito de freno anterior. 22 Circuito de freno posterior. 23 Circuito de freno de estacionamiento.
  • 61. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.61 24 Circuito de servicios auxiliares. En posición de servicio; con la instalación de aire comprimido llena, están todos los circuitos completamente abiertos y en los circuitos conectados reina la misma presión. En caso de consumo de aire se efectúa una compensación de presión entre los circuitos hasta alcanzar la presión de cierre. Cuando el compresor suministra aire no hay establecido un orden de llenado especial de los circuitos de aire comprimido. Todas las válvulas de rebose están ajustadas a la misma presión de apertura (por ejemplo 7,0 - 0,3 bares). En primer lugar abre el circuito que esté ajustado a la presión de apertura más baja dentro de la tolerancia o aquel que presente la mayor presión residual. Los restantes circuitos abren en el orden correspondiente. En caso de fallo de un circuito, la válvula del circuito afectado cierra cuando la presión debajo de la superficie del émbolo (3) no puede mantener abierta la válvula, aislando el circuito averiado. La presión de cierre depende de la magnitud de la pérdida de presión. En caso de pérdida repentina de presión (rotura de un tubo) la válvula cierra de golpe y en caso de pérdida lenta de presión cierra poco a poco (presión de seguridad mínima con el motor parado, por ejemplo 4,5 bares). En caso de que el compresor suministre posteriormente aire al circuito, las válvulas de los circuitos intactos mantienen la presión de apertura del circuito defectuoso (presión dinámica de seguridad). Nota: Los circuitos de freno 21, 22 Y 23 no deben ser nunca manipulados para obtener aire comprimido para otros servicios, pues de ellos depende la seguridad del sistema. Válvula de freno de estacionamiento Permite controlar, mediante el accionamiento manual de la palanca, el freno de estacionamiento del vehiculo. Puede utilizarse también como freno de emergencia. Dispone de dos válvulas independientes entre sí:
  • 62. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.62 - Una válvula central, con una conexión de alimentación (11) y una de utilización (21), cuya misión es la de controlar de forma progresiva el freno de estacionamiento. - Una válvula adicional de seguridad entre la conexión de alimentación (12) y utilización (23), permite mantener, en la posición de marcha del vehículo, una doble alimentación a las cámaras de muelle de los actuadores de freno, para que en caso de fallo en la alimentación de uno de los dos circuitos, el circuito no averiado mantenga los muelles de las cámaras de freno comprimidos y evite con ello un bloqueo brusco del vehículo, estando éste circulando. El aire comprimido penetra en el aparato por las conexiones (11) Y(12), que añadiendo su acción a la de los muelles 7 y 9 hacen que se mantengan cerradas las válvulas 6 y 8 contra sus respectivas admisiones (SI y S2). En posición de reposo, la leva 12 solidaria con la palanca 8 no ejerce ningún esfuerzo sobre los pistones 2 y 10. Los muelles 3 y 11 mantienen desplazados los pistones, lo que asegura la comunicación entre las conexiones (21) y (23) y la atmósfera a través del escape (F). Al accionar la palanca 8, la leva 12 desplaza el pistón 2. El muelle 3 se comprime y empuja al pistón 4 contra la válvula 6, cerrándose el escape (S3), interrumpiéndose de esta forma la comunicación entre las conexiones (21) y (23) y la atmósfera. Continuando el movimiento del pistón 4, la válvula 6 se separa de su asiento (S1) y de esta forma se establece la comunicación entre las conexiones (11) y (21) a través de las cámaras (A) y (B). Conforme la presión de la cámara (B), que se aplica en la parte
  • 63. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.63 inferior del pistón 4, aumenta, comprime el muelle 3 y el pistón 4 se desplaza hacia arriba cerrando la admisión (S1.), pero sin llegar a abrir el escape (S3), con lo que la válvula central se sitúa en posición de solape. La presión de aire en la cámara (B) depende de la fuerza del muelle 3, controlada por el tornillo de regulación 5. Toda nueva posición de la palanca determina la presión de la cámara (B) y, por consiguiente en la conexión (21), proporcional al esfuerzo ejercido por la leva sobre el muelle 3 a través del pistón 4. De la misma manera, es posible graduar total o parcialmente el escape, estableciendo la comunicación entre la cámara (B) y la atmósfera. Cuando el desplazamiento de la palanca alcanza aproximadamente 10° antes de la posición de marcha, la leva 12 desplaza al pistón 13, que en su movimiento arrastra al pistón 10, venciendo el esfuerzo del muelle 11, continuando el movimiento del pistón 10 se aplica contra la válvula 8, cerrándose el escape (S4.), interrumpiéndose de esta forma la comunicación entre la conexión (23) y la atmósfera; siguiendo el movimiento descendente del pistón 10, la válvula 8 se separa de su asiento (S2),y de esta forma se establece la comunicación entre las conexiones (12) Y(23), a través de las cámaras D y E. De esta manera, estando la palanca en la posición de marcha, tanto la conexión (21) corno la (23) se encuentran sometidas a la acción del aire comprimido. La palanca 1 está equipada de un dispositivo que, mediante el esfuerzo de un muelle interno, hace que la palanca quede enclavada en una de sus posiciones externas. Válvula manual de mando del remolque Esta válvula tiene por misión disponer de un freno independiente en el remolque para ser accionado en los momentos en que se precise, como son: en el caso de estacionamiento, cuando el remolque produce bandazos o en los descensos de los puertos. Con el mando manual, y según el giro que se dé a la manivela (3), se obtiene en los frenos del remolque una escala progresiva de presión a voluntad del conductor. La presión máxima se obtiene con un giro de 90° en la palanca (3) que corresponde a la posición de la figura.
  • 64. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.64 Al accionar la palanca (3) se ejerce una fuerza sobre la parte superior de los muelles (4 Y5) a través de la leva (2). La fuerza de empuje en los muelles desplaza al émbolo (6) que cierra la comunicación del conducto de salida de aire con la atmósfera a través del interior del émbolo (6). Simultáneamente, se abre la válvula de admisión (8) dejando pasar el aire procedente del calderín hacia la válvula amplificadora de presión y, de ésta, a los frenos del remolque. Al levantar la palanca (3) a su posición vertical, el émbolo (8) asciende por la acción de los resortes (4 y 5), poniendo en comunicación el conducto de salida del aire con la atmósfera (zona A) por donde se descarga el aire de los frenos. A su vez, y por efecto del muelle (7) se cierra la válvula de paso (8), cortando asi el aire procedente del calderín. Válvula neumática de mando del remolque. Esta válvula sé monta antes de las cabezas de acoplamiento para el remolque, con alimentación desde ]a válvula protectora de circuitos y activación desde la instalación del freno de servicio y de estacionamiento. Sirve para comandar directamente los frenos del remolque desde el pedal de freno del vehículo tractor. La ventaja sustancial es que se puede generar un retraso calculado entre la activación de los frenos de la tractora y del remolque para obtener una frenada perfectamente recta, exenta de bandazos, dando prioridad al freno del remolque. En posición de marcha, a través de los empalmes 11 y 21 hay presión en la cabeza de acoplamiento de presión de reserva (35.4). El empalme 12 sólo recibe presión del sistema cuando la válvula de cierre de la cabeza de acoplamiento está abierta al acoplar un remolque.
  • 65. “Hidráulica de Maquinaria Pesada” OPERADOR DE MAQUINARIA PESADA LFVR Pág.65 El empalme 43 está ventilado desde la válvula del freno de mano. La cabeza de acoplamiento para freno (35.1) conectada en el empalme 22 está sin presión. . . Al frenar el conductor, llega aire a presión a los empalmes 41 y 42. Con una presión de reacción de aproximadamente 0,2 bares se mueve el émbolo (1) hacia abajo y abre el asiento de admisión de la válvula (2) de modo que el aire comprimido puede llegar a través del empalme 22 a la cabeza de acoplamiento para el freno de remolque. En caso de igualdad de fuerzas (fuerza superficial en el empalme 41 contra fuerza superficial en el empalme 22) se levanta el émbolo (1) de modo que el asiento de admisión de la válvula cierra. Este proceso puede controlarse hasta el frenado total. La presión en el empalme 42 no es efectiva respecto al pedal de freno debido a que aquí existe una presión de reacción de aproximadamente 0,8 bares y el émbolo (3) genera una fuerza opuesta algo mayor a través de la presión establecida en el empalme 22. Al soltar el freno se levanta completamente el émbolo (1), el asiento de escape de la válvula (2) queda libre y vacía de aire la cabeza de acoplamiento para el freno. En caso de fallo de un circuito de la instalación de la cabeza tractora, al accionar el freno, únicamente llega presión de frenado al empalme 42. El émbolo (4) es presionado hacia arriba con aproximadamente 0,8 bares de presión de reacción. La válvula (2) se dirige contra el émbolo (1) y se abre el asiento de admisión de la válvula. El escalonamiento se logra por compensación de fuerzas en las cámaras 42 y 22. Cuando se actúa el freno de estacionamiento de la cabeza tractora, se vacía de aire el empalme 43. Después de un vaciado de aproximadamente 0,8 bares comienza a elevarse el émbolo (3) debido a la presión del sistema existente en el empalme 12. La válvula (2) es presionada contra el émbolo (1) y abre el asiento de admisión de la válvula de modo que se vacía de aire la cabeza de acoplamiento para el freno de remolque. En caso de igualdad de fuerzas (fuerza superficial en el empalme 12 contra las fuerzas superficiales de las presiones existentes en los empalmes 43 y 22), el émbolo (3) se mueve hacia abajo de modo que la válvula cierra de nuevo. Este proceso es controlable hasta el frenado total. Al soltar el freno se vacía de aire el empalme 43.