OleohidraĂşlica Aplicada a Maquinaria Pesada Gildemeister
Unidad 3: Componentes Oleohidráulicos aplicados a maquinaria minera, construcción y agrícola
Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Unidad 3
Componentes Oleohidráulicos aplicados a maquinaria minera, construcción y agrícola
Material I: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Unidad 3: Componentes Oleohidráulicos aplicados a maquinaria minera, construcción y agrícola
Índice Temático
Estimados alumnos, en este material se revisarán en profundidad los siguientes temas:
Presentación Unidad 2 (Introducción)
Objetivo de los sistemas oleohidráulicos Tipos de Bombas Oleohidráulicas Funcionamiento de Bombas Oleohidráulicas Fallas de Bombas Oleohidráulicas
Le invitamos a revisar el documento.
Unidad 3: Componentes Oleohidráulicos aplicados a maquinaria minera, construcción y agrícola
Presentación
En esta unidad temática se expondrán el análisis del funcionamiento de componentes oleohidráulicos utilizados en equipos móviles de obras civiles,
construcción, agrícola y mineros. Análisis, funciones y características técnicas de partes componentes de bomba oleohidráulicas. Además de cada uno de los componentes se analizara terminología y nomenclatura del sistema, según norma ISO1.219. La unidad contempla el análisis de fallas más comunes en sistemas oleohidráulicos y el procedimiento de diagnostico de sistemas oleohidráulicos en equipos y o maquinas.
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Presentación
La unidad además incorpora el análisis de funcionamiento de circuitos oleohidráulicos básicos. Esto lo hace uno de los temas más importante ha conocer por la gente de mantenimiento ya que en todos los equipos existe a lo menos un sistema de transporte de energía por medio de la oleohidráulica.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Recordatorio En la unidad 2 se expone la primera parte de los temas que se abordarán a continuación. Como se vio anteriormente existen varios tipos de bombas y su propósito fundamental es entregar flujo al sistema oleohidráulico. Hay varios tipos básicos de bombas pero esencialmente tres , engranaje, paletas y de pistones. Existen importantes diferencias entre ellas las cuales quedaran de manifiesto en esta unidad. Se estudiara su capacidad de desplazamiento de fluido , rendimientos y sus respectivas aplicaciones en los sistemas oleohidráulicos.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Bombas Oleohidráulicas El caudal que entregan las bombas oleohidráulica dependen de: Volumen de expulsión: Vexp. También se conoce como la cilindrada de la bomba la cual puede ser fija o variable, el desplazamiento de fluido depende de las dimensiones de la cámara de bombeo.
Velocidad de rotación de la bomba: (n) Son las revoluciones por minuto a la cual gira la bomba.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Caudal (Q)
La cilindrada o volumen de expulsión de las bombas oleohidráulicas, varia dependiente del tipo de bomba, por ejemplo.
Bombas de engranajes: Depende de las dimensiones de los dientes, número de dientes y largo de los engranajes
Bombas de pistones: Depende de las dimensiones de los pistones (diámetro y carrera), número de pistones y ángulos máximos y mínimos de la placa oscilante.
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Bomba Oleohidráulica
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
El rendimiento volumétrico η de las bombas oleohidráulicas:
Caudal real: es el caudal que entrega la bomba a la presión de trabajo.
Factores que influyen en la eficiencia volumétrica de la bomba: Presión operacional o de trabajo RPM, velocidad de giro de la bomba Viscosidad del aceite Dimensiones de las holguras Cilindrada Desgaste
Caudal nominal: es el caudal teórico o el que debería entregar sin carga.
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Potencia de accionamiento (Pot.)
La potencia del motor, requerida para accionar la bomba depende del Caudal que genera la bomba y de la Presión de operación del sistema oleohidráulico.
Donde : Q= caudal P= presión η= rendimiento
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Vida útil de una bomba oleohidráulica:
Está es afectada por la eficiencia o el rendimiento volumétrico.
Recomendación
Se recomienda reparar o cambiar cuando su rendimiento es inferior al 75%.
Condiciones que disminuyen la vida útil de una bomba oleohidráulica:
Contaminación
Viscosidad incorrecta
RPM inadecuadas
Cargas excesivas
Aplicación incorrecta
Operación en finales de recorrido
Cavitación / Aireación
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Bombas oleohidráulica, símbolo según norma ISO 1.219
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Bombas Engranaje Externo
¿Qué son?
Las bombas con dentado exterior transforman la energía mecánica en energía hidráulica (ya sea que viene de un motor eléctrico o de combustión interna.
Características de estas bombas: Son de simple construcción Son relativamente económicas Poseen pocas piezas móviles Tienen múltiples aplicaciones Presión nominal de hasta 300 bar Estanqueidad del intersticio en función de la presión Optimo rendimiento volumétrico
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Funcionamiento de las Bombas Engranaje Externo
Estructura de la bomba de engranajes externos: Poseen dos engranajes del mismo tamaño dentro de una carcaza, donde atrapa el fluido y lo desplaza al sistema oleohidráulico. A medida que la bomba gira, el aceite es atrapado entre los dientes de los engranajes y la carcaza desde ducto de entrada al ducto de salida de la bomba. La dirección del giro del eje del engranaje de mando, determina la ubicación de los orificios de entrada y de salida. La dirección del giro del engranaje de mando siempre será la que lleve el aceite alrededor de la parte externa de los engranajes del orificio de entrada al de salida. En la mayoría de las bombas de engranajes el diámetro del orificio de entrada es mayor que el de salida.
NOTA: Los componentes son similares a la bomba de engranaje vista en la U2.
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Bombas de Engranaje
(Descompensada Hidroestáticamente)
La bomba de engranaje es desecrilibrada hidrostáticamente, esto produce una carga lateral en los ejes, que es compensada por los cojinetes y por los dientes de engranaje en contacto con la carcaza.
Este tipo de bomba mantiene una rendimiento volumétrico sobre el 90%. Cuando trabaja a presión de operación.
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Fuerzas aplicadas en bombas de engranaje En una bomba de engranajes el flujo de salida se produce al empujar el aceite fuera de los dientes de engranajes a medida que se engranan en el lado de salida.
La resistencia al flujo de aceite crea una presión de salida. El desequilibrio de la bomba de engranajes se debe a que la presión en el orificio de salida es mayor que la presión en el orificio de entrada.
Los engranajes del eje sostienen casi toda la carga de presión lateral para evitar un desgaste excesivo entre las puntas de los dientes y la carcaza.
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Bombas de Engranaje: Placas de compensación de presión
En las bombas de engranajes se usan las placas de compensación de presión, para controlar las holguras entre los engranajes y la carcaza de la bomba.
El aceite presurizado es enviado entre el área sellada de las placas de compensación de presión, la carcaza y la brida de montaje al sello del extremo del diente del engranaje.
El tamaño del área sellada entre las placas de compensación de presión y la carcaza limita la cantidad de fuerza que empuja las placas contra los extremos de los engranajes.
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Bombas de Engranaje Internos con Media Luna
La bomba de engranajes internos tiene un pequeño engranaje de mando que impulsa una corona de engranaje interior, entre los piñones existe una media luna.
Cuando la bomba gira, los dientes del engranaje de mando y de la corona se desengranan en el orificio de entrada de la bomba. El espacio entre los dientes aumenta y se llena con el aceite de entrada.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
El aceite es llevado entre los dientes del piñón y la medialuna, y entre los dientes de la corona y la medialuna, al orificio de salida. Cuando los engranajes pasan por el orificio de salida, el espacio entre los dientes disminuye y los dientes engranan. Esta acción expulsa el aceite de los dientes hacia el orificio de salida.
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Bombas de Engranaje Internos Gerotor
Los engranajes interiores y exteriores giran dentro de la carcaza de la bomba. El bombeo se hace gracias al modo en que los lóbulos de los engranajes interior y exterior se engranan durante la rotación.
A medida que los engranajes interiores y exteriores giran, el engranaje interior gira por dentro del engranaje exterior. Los orificios de entrada y de salida se localizan en las tapas extremas de la carcaza.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
El fluido que llega por el orificio
de entrada es llevado alrededor hasta el orificio de salida y expulsado cuando los
lóbulos engranan.
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Bombas de Paletas
Las paletas inicialmente se mantienen contra el anillo excéntrico, gracias a la fuerza centrífuga producida por la rotación del rotor. Aumentando el flujo aumenta, la presión resultante, que se produce por la resistencia a fluir de este, el aceite presurizado bajo las paletas mantiene las puntas de las paletas presionadas contra el anillo excéntrico, y forman un sello. Las paletas son biselada para un mejor sello con la carcaza o anillo excéntrico de la bomba.
NOTA: Los componentes se vieron en la unidad 2.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Bombas de Paletas: Planchas flexibles
El aceite presurizado después de la bomba también es enviado entre las planchas flexibles y las de soporte para sellar los lados del rotor y el extremo de las paletas.
La fuerza de empuje es controlada por el área del sello entre la plancha flexible y es empujada contra los lados del rotor y el extremo de las paletas.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Operación de las Bombas de Paletas Cuando el rotor gira, las paletas se deslizan dentro y fuera de las ranuras del rotor para mantener el sello contra el anillo excéntrico.
A medida que las paletas se mueven fuera de las ranuras del rotor, cambia el volumen entre las paletas. Aumentando la distancia entre el anillo y el rotor lo que produce un incremento del volumen.
El aumento de volumen produce un ligero vacío, que hace que el aceite de entrada sea empujado al espacio entre las paletas por acción de la presión atmosférica o la del depósito.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Luego la disminución entre la distancia del anillo y el rotor produce una disminución del volumen. El aceite es empujado fuera de ese segmento del rotor al conducto de salida de la bomba.
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Bomba de paletas compensada
La bomba de paletas compensada tiene un anillo excéntrico de forma elíptica. Esta forma elíptica hace que la distancia entre el rotor y el anillo excéntrico aumente y disminuya dos veces cada revolución. Las dos entradas (1) y las dos salidas (2) opuestas compensan las fuerzas contra el rotor.
Las bombas de paletas usadas en sistemas hidráulicos de equipos móviles tienen una presión máxima de operación de 3.500 Psi.
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Bomba de paletas de caudal variable
Las bombas de paletas de caudal variable se controlan desplazando la carcaza móvil, en relación con la línea central del rotor.
Este tipo de bombas normalmente se ocupa en sistema estacionarios.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Bombas de pistones axiales de placa inclinada
En las bombas de pistones axiales de caudal fijo, los pistones se mueven hacia adelante y hacia atrás en una línea casi paralela a la línea central del eje.
Mientras mayor sea el ángulo de la placa basculante, mayor será el volumen que entrega la bomba por cada revolución.
En la bomba de pistones axiales de caudal variable, de plato basculante, el pistón puede pivotar atrás y adelante para cambiar su ángulo al del eje. El cambio del ángulo hace que el flujo de salida varíe entre los ajustes máximos y mínimos, aunque la velocidad del eje se mantiene constante.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Bomba de pistones axiales con cabezal inclinado En la bomba de pistones de cabezal inclinado, los pistones están conectados al eje de entrada por eslabones de pistón o extremos de pistón esféricos que se ajustan dentro de las ranuras de una plancha. La plancha es una parte integral del eje.
El ángulo entre la caja y la línea central del eje controla la distancia entre los pistones que entran a las cámaras del tambor y salen de ellas. Cuanto más grande es el ángulo de la caja, mayor es el caudal de salida de la bomba por cada revolución. El flujo de salida de una bomba de pistones de caudal fijo puede modificarse únicamente cambiando la velocidad del eje de salida.
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Bombas de Pistones
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Fallas de Bombas Fallas de Lubricación Este término se usa para describir las fallas ocurridas debido a que la película de fluido hidráulico entre las superficies de rotación se ha perdido durante el funcionamiento de la unidad. Una película de fluido se requiere para lubricar todas las superficies en movimiento. Este término se usa para describir las fallas ocurridas debido a que la película de fluido hidráulico entre las superficies de rotación se ha perdido durante el funcionamiento de la unidad. Una película de fluido se requiere para lubricar todas las superficies en movimiento.
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Fallas de Bombas Fallas de Lubricación El grado de desgaste variará y dependerá de cuánto tiempo esta unidad haya funcionado sin la película de fluido, así como la severidad de la influencia externa que ha destruido la película de fluido. Las siguientes son algunas de las condiciones que pueden causar una pérdida de la película de fluido que crea la falla llamada falta de lubricación.
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Fallas de Bombas
Operación con exceso de temperatura en la operación La viscosidad en los fluidos disminuye a medida que aumenta la temperatura. Para asegurar una adecuada película de aceite hidráulico en las superficies de rodadura, debe asegurarse una viscosidad mínima en todo momento. Si la transmisión se opera a niveles de temperatura excesivos, la película fluida puede ser inadecuada causando una condición de desgaste en las superficies rotativas.
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Fallas de Bombas
Uso de un fluido inapropiado: Ciertos fluidos hidráulicos tienen características que no son compatibles con los materiales y condiciones de funcionamiento de bombas oleohidráulicas. Si el fluido no tiene adecuadas características de lubricación y carga, provocará daño a las superficies rotativas.
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Fallas de Bombas Cavitación Si cantidades excesivas de aire o espuma están presentes en el fluido, el aire reemplazará la película de fluido hidráulico. El aire no provee un adecuado apoyo a las superficies rotativas.
Contaminante Abrasivo Si las superficies rotativas se encuentran sujetas a excesiva contaminación abrasiva, la película de fluido hidráulico se destruye.
Alta Velocidad de las Bombas Cuando una bomba se encuentra expuesta a una condición de alta velocidad, ciertos componentes se separan y causan que la unidad se cargue en el plato de rodadura y en las zapatas. El sufrimiento inicial es en el aro exterior del plato rotativo y en el borde exterior de la cara de la zapata. Si la unidad es sometida repetidamente a alta velocidad, la película de fluido se perderá entre las superficies rotativas resultando en un desgaste en los platos.
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Fallas de Bombas Partes gastadas o rayadas por contaminación Esta condición es causada por partículas de material abrasivo que pasan a través de las unidades. Cuando estas partículas abrasivas atraviesan las unidades actúan como pequeñas herramientas cortantes, provocando ranuras y cortes en las partes rotativas o en las superficies de movimiento relativo.
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Partes gastadas o rayadas por contaminación La situación mostrada indica una bomba de pistones expuesta a la excesiva presión del sistema o el eje se encuentra excesivamente desalineado.
Falla por golpe La situación mostrada indica una bomba de pistones expuesta a la excesiva presión del sistema o el eje se encuentra excesivamente desalineado.
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Falla por Desgaste Las áreas redondeadas en las perforaciones de lubricación usualmente indican que la unidad ha estado sujeta a falta de lubricación o contaminantes en el fluido hidráulico.
Falla por ralladuras Las estrías se notan por rallas muy finas en la esfera de la corona guía. Lo indicado sucede normalmente en unidades sujetas a contaminantes abrasivos suspendidos en el fluido hidráulico o por exceso de temperatura. Si estas estrías pueden ser detectadas con la punta de un lápiz, ésta debe ser cambiada.
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Falla por Cavitación Este plato de rodadura muestra una pequeña erosión debido a la cavitación a lo largo de las áreas del pórtico, con desgaste en toda el área de rodadura, la causa usual es la falta de lubricación.
Falla por falta de lubricación La zapata está conectada con en el pistón, debe deslizar libremente, no debe tener juego axial entre zapata y pistón. La zapata debe asumir los ángulos que le presenta el plato oscilante sin dificultad.
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Tema 1: Objetivos de los sistemas oleohidráulicos
Ahora, con el material revisado podrá ser capaz de resolver las diversas actividades que tiene la
unidad. Asimismo, se encuentra la bibliografía sugerida con el propósito de fundamentar en los temas que sean de su interés.