Sistema hidr√°ulico de maquinaria pesada

Gracias a sus ventajas y versatilidad, los sistemas hidr√°ulicos est√°n presentes en todas las industrias, por lo cual es necesario conocer y entender un sistema hidr√°ulico b√°sico si quieres realizar un diagnostico de fallas de forma r√°pida y precisa.

En esta guía te mostrare de forma rápida como entender e interpretar un sistema hidráulico e identificar fallas en equipos hidráulicos.

¬ŅQu√© es la hidr√°ulica?

Es la rama de la física que estudia las propiedades mecánicas de los líquidos dependiendo de las fuerzas a que pueden ser sometidos, es decir se estudia el comportamiento de los fluidos desacuerdo a sus características como la viscosidad y a las fuerzas que se aplican sobre él.

¬ŅQu√© es un sistema hidr√°ulico?

Son el conjunto de componentes que utilizan un fluido bajo presión, para accionar componentes mecánicos como motores o pistones, de forma controlada y precisa. El control se realiza mediante mandos eléctricos y PLC.

¬ŅQu√© es un fluido hidr√°ulico?

El fluido hidráulico es el encargado de transmitir la energía dentro del sistema hidráulico. El aceite es el fluido hidráulico más usado en toda la industria y tiene las siguientes funciones:

  • Transmite la energ√≠a por todo el sistema.
  • Lubrica las partes m√≥viles del sistema hidr√°ulico.
  • Protege a los componentes hidr√°ulicos del desgaste y la corrosi√≥n.
  • Disipa el calor de los componentes del sistema hidr√°ulico.

¬ŅQu√© es la presi√≥n hidr√°ulica?

La presión hidráulica se define como la fuerza que se ejerce sobre un área, esta determinado por la ley de Pascal,

Ley de Pascal

principio de pascal definicion

La ley de Pascal indica que la fuerza aplicada a un liquido encerrado se transmite igualmente en todas las direcciones. Esto se determina mediante la siguiente formula:

P=F/A

  • P = Presi√≥n, en Pascales (Pa).
  • F = fuerza, en Newton (N).
  • A = √Ārea, en metros cuadrados (m2).

¬ŅQu√© es el Caudal?

El caudal es la cantidad de aceite o fluido que circula a trav√©s de una secci√≥n del ducto (tuber√≠a, ca√Īer√≠a, oleoducto, manguera, ‚Ķ) por unidad de tiempo. Tambi√©n se identifica como el volumen de aceite que pasa por un √°rea dada en la unidad de tiempo.

Veamos a continuación la formula del caudal

Q=V/t

  • Q = caudal, en l/s.
  • V = Volumen, en litros (l).
  • t = Tiempo, en segundos (s).

Q=A.v

  • Q = caudal, en m3/s.
  • A = √Ārea, en metros cuadrados (m2).
  • v = Velocidad, en metros / segundo (m/s).

Componentes de un sistema hidr√°ulico b√°sico

Los principales elementos de un sistema hidr√°ulicos son los siguientes:

partes de un sistema hidraulico
Circuito hidr√°ulico b√°sico
  1. Tanque hidr√°ulico.
  2. Filtro hidr√°ulico.
  3. Bomba hidr√°ulica.
  4. Válvula de control de dirección.
  5. Pistón hidráulico.
  6. V√°lvula de alivio.
  7. Enfriador de aceite hidr√°ulico.

Deposito hidr√°ulico

Los tanques hidr√°ulicos almacenan el aceite hidr√°ulico y cumple las siguientes funciones:

  • Disipa el calor del aceite hidr√°ulico.
  • Ayuda a separar el aire del aceite.
  • Ayuda a separar contaminantes.

Tipos de tanques hidr√°ulicos

Depósitos hidráulicos ventilados

Los tanques ventilados permiten la liberación de la presión que se acumula dentro del tanque debido al aumento de temperatura del aceite, de la misma forma permite el ingreso de aire al tanque cuando el nivel del aceite disminuye dentro del tanque. El tanque cuenta con un respiradero que filtra el aire que ingresa al tanque

Depósitos hidráulicos presurizados

El tanque se presuriza mediante una bomba externa o debido a la presión que se genera por el incremento del volumen del aceite gracias a la temperatura. El tanque cuenta con una válvula de alivio que permite protege al tanque de sobrepresiones.

simbologia de los tanques hidraulicos

Partes de un tanque hidr√°ulico

Los tanque est√°n conformados por los siguientes componentes:

partes del tanque hidraulico
  1. Tubo de llenado: Esta conformado por una tapa y rejilla, por aquí se llenada aceite al sistema.
  2. Filtros internos: Filtran el aceite que retorna al tanque.
  3. Mirilla: Sirve para verificar el nivel correcto de aceite del sistema.
  4. Tubería de retorno: Por este conducto retorna el aceite al tanque
  5. Tapón de drenado: Es utilizado para drenar el aceite del tanque en los mantenimientos.
  6. Succión de la bomba hidráulica: Por este conducto sale el aceite que va la succión de la bomba hidráulica..
  7. Plancha deflectora: Reduce las salpicaduras de aceite, permite que se asienten los contaminantes.
  8. Válvula de alivio del tanque: Permite aliviar la presión del tanque.
  9. Respiradero del tanque hidr√°ulico: permite la entrada y salida de aire.

Bomba hidr√°ulica

La bomba hidráulica es el componente mecánico que transforma la energía mecánica en energía hidráulica, el flujo de aceite que produce es enviado al circuito hidráulico.

Las bombas est√°n dise√Īadas para producir un caudal determinado, a medida que el aceite encuentra resistencia a su paso se genera presi√≥n en el sistema. Entre las bombas m√°s utilizadas est√°n las siguientes:

  • Bombas hidr√°ulicas de caudal fijo: Son bombas que siempre producen el mismo caudal a unas determinadas revoluciones.
  • Bombas de caudal positivo: Son bombas que siempre producen flujo cuando est√°n en movimiento.
  • Bombas de caudal variable: Son bombas que pueden ajustar el caudal independientemente de la revoluci√≥n a la gira la bomba.
  • Bombas de presi√≥n compensada: Son bombas de caudal variable que tiene un dispositivo de control que ajusta la salida de caudal de la bomba para mantener una presi√≥n determinada en el sistema hidr√°ulico.
  • Bombas bi direccionales: Son bombas reversibles, se pueden accionarse en ambas direcciones.
bombas hidraulicas
Simbología de bombas hidráulicas

Tipos de bombas hidr√°ulicas

Bomba de engranajes

Las bombas de engranajes son de caudal fijo, son bombas ampliamente m√°s usadas en los diversos sistemas hidr√°ulicos.

bomba hidraulica de engranajes
Bomba de paletas

Las bombas de paleta son bombas de cauda fijo y positivo.

Bomba hidraulica de paletas
Bomba de pistones

Las bombas de pistones son de caudal variable, son utilizadas en sistemas hidráulicos de detección de carga y presión compensada.

bomba hidraulica de pistones

V√°lvulas

Las válvulas hidráulicas son utilizadas para direccionar el flujo, controlar el flujo y la presión del sistema. Las válvulas utilizan carretes y son accionadas por medios neumáticos, hidráulicos, eléctricos, manuales o mecánicos.

Entre las v√°lvulas m√°s utilizadas tenemos las siguientes:

Válvulas de control de dirección.

Son las encargadas de direccionar el flujo del aceite, a continuación veamos como se denomina a las válvulas de control de dirección:

V√°lvulas de control de flujo

Estas válvulas tiene como principal función variar el caudal que ingresa a un determinado sistema o componente hidráulico, entre las principales válvulas tenemos las siguientes:

valvulas hidraulicas de control de flujo

Válvulas de control de presión

Estas válvulas sirve para proteger al sistema de sobrepresiones y reducir la presión de terminadas partes de un sitema hidráulico, entre las principales válvulas tenemos:

Acumulador

Los acumuladores hidráulicos son recipientes que almacenan el aceite hidráulico a presión. Los acumuladores cumplen las siguientes funciones:

  1. Compensa las variaciones de flujo. Cuando la demanda de flujo sobrepasa la capacidad del sistema, los acumuladores entregan temporalmente el caudal necesario.
  2. Mantiene una presión constante. Compensa las variaciones de presión suministrando o presión adicional o absorbiendo el exceso de presión.
  3. Absorbe los impactos. Amortigua los picos altos de presión, evitando la sobrecarga del sistema.
  4. Proporciona presión y flujo de emergencia. Si la bomba hidráulica deja de trabajar el acumulador proporciona presión y caudal por un tiempo limitado para poder operar el sistema.
tipos de acumuladores hidraulicos

Actuadores

Los actuadores hidráulicos son los que convierten la energía hidráulica en energía mecánica, entre los principales actuadores tenemos:

Cilindros hidr√°ulicos

Los cilindros son accionadores lineales que impulsan diversos implementos.

Motores hidr√°ulicos

Los motores hidráulicos convierten la presión y flujo del aceite en torque y movimiento de rotación, como por ejemplo un motor para el ventilador.

La conversi√≥n de la presi√≥n y el flujo hidr√°ulico en par (o fuerza de torsi√≥n) y luego en rotaci√≥n es la funci√≥n de un motor hidr√°ulico, que es un actuador mec√°nico.

actuadores hidraulicos

Símbolos hidráulicos adicionales

simbolos hidraulicos adicionales

Códigos de colores de sistemas hidráulicos

Para facilitar la lectura de los planos hidráulicos las líneas cuentan con diversos colores y trazos como veras a continuación:

codigo de colores de sistemas hidraulicos
simbologia de mangueras hidraulicas

Cómo funciona un sistema hidráulico

Para que entiendas el funcionamiento de un sistema hidráulico, debes observar el siguiente diagrama hidráulico que corresponde a una escalera hidráulica, cuando el pistón sale la escalera se eleva:

circuito hidraulico basico
Sistema hidr√°ulico b√°sico

Entre el tanque y la bomba se encuentra el filtro de aceite que impide el ingreso de contaminantes hacia la bomba.

La bomba que es accionado por un motor, envía aceite al sistema, el sistema que esta protegido de sobrepresiones gracias a la válvula de alivio.

El aceite se dirige a la válvula de dirección 4/2 que es accionada eléctricamente y de forma manual, la válvula permite el paso hacia el actuador, el pistón extrae todo el vástago. El aceite que sale de la otra cámara del pistón pasa por el enfriador de aceite y por ultimo regresa al tanque.

La válvula limitadora de presión protege al pistón de picos elevados de presión, la válvula 2/2 de accionamiento manual permite que el pistón pueda retraerse de forma manual se usa en caso de que la bomba no funcione.

Ejemplos de sistemas hidr√°ulicos

Los dispositivos hidráulicos tienen diversos usos en la industria, fabricas y hasta en robótica, a continuacion veremos las aplicaciones más comunes en maquinaria pesada y automotriz:

  • Sistema de freno hidr√°ulico
  • Sistema de direcci√≥n hidr√°ulico
  • Transmisiones.
  • Sistema de implementos.

Fallas comunes en un sistema hidr√°ulico en maquinaria pesada

Entre las fallas más comunes las podemos clasificar en tres categorías:

Operación defectuosa del sistema

Las v√°lvulas hidr√°ulicas son muy propensas a fallar por presencia de part√≠culas contaminantes en el aceite, las peque√Īas part√≠culas generalmente provoca que las v√°lvulas se atasquen, tambi√©n provoca desgaste en los componentes hidr√°ulicos provocando con el tiempo fugas internas del sistema y esto con el tiempo hace que los elementos se vuelvan lentos.

Ruido al operar la bomba

Las bombas hacen ruidos generalmente cuando est√°n cavitando, la cavitaci√≥n es la formaci√≥n de burbujas de aire en el aceite y cuando ingresan a la bomba implosionan da√Īando la bomba.

Elevada temperatura del aceite

Entre las causas más comunes encontramos bajo nivel del aceite hidráulico, carga excesiva al sistema y mala operación del sistema.

Seguridad al operar sistemas hidr√°ulicos

Los sistemas hidráulicos operan en un rango de presión de 3000 a 5000 Psi, estas altas presiones pueden ser mortales si no se manipula de forma correcta, ten en cuenta las siguientes recomendaciones para evitar accidentes:

  • Bloquea la fuente de activaci√≥n del sistema hidr√°ulico antes de intervenirlo.
  • Libera la presi√≥n del sistema hasta que no quede presi√≥n residual.
  • Siempre verifica que la presi√≥n del sistema sea 0 Psi antes de intervenir alg√ļn componente del sistema hidr√°ulico.
  • Utiliza guantes para manipular cualquier componente, generalmente todos los componentes alcanzan temperaturas elevadas.
  • Es recomendable que utilices tus lentes de seguridad en todo momento.
  • Nunca intentes desconectar una manguera o tuber√≠a con el sistema en funcionamiento.

Ventajas del sistema hidr√°ulico

Los sistemas hidraulicos son ampliamente usados en todas las industrias por las siguientes ventajas:

  • Son sistemas con altos torques, gracias a las altas presiones que genera.
  • Transmite potencia con una fuerza constante.
  • Es f√°cil de controlar y con una gran precisi√≥n.
  • Los sistemas hidr√°ulicos son relativamente f√°cil de repara y proporcionarle mantenimiento.

Desventajas del sistema hidr√°ulico

Entre las pocas desventajas de los sistemas hidr√°ulicos tenemos las siguientes:

  • Fugas de aceite.
  • Coste elevado de los componentes con respecto a los sistemas neum√°ticos.

Como puedes ver este curso de sistemas hidr√°ulicos es introductorio y puedes ampliar tus conocimientos con los siguientes cursos

Conoce el funcionamiento de los sistemas hidr√°ulicos de maquinaria pesada

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