Sistemas hidráulicos en maquinaria pesada

sistemas hidráulicas en maquinaria pesada

Los sistemas hidráulicos se usan en todo tipo de entornos industriales grandes y pequeños como: edificios, equipos de construcción y vehículos. Es probable que en estos momentos te encuentres rodeado de ellos y ni siquiera lo hayas notado. 

Sus principales aplicaciones se clasifican en cinco categorías: industrial, hidráulica móvil, automóviles, aplicaciones marinas y equipos aeroespaciales. 

En este artículo te explicaremos todo lo que necesitas saber sobre los sistemas hidráulicos. 

¿Qué es un sistema hidráulico en maquinaria pesada?

El sistema hidráulico es un conjunto de componentes interconectados que se combinan para transmitir y controlar la energía a través de fluidos presurizados. 

En la mayoría de las máquinas, el fluido hidráulico de los sistemas es de algún tipo de aceite y se utiliza para transmitir fuerza a través de un conductor (tubo o manguera) a un accionador (cilindro, motor, etc.).

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Por esta razón también es muy importante conocer todos los detalles que lo rodean. 

¿Qué es un fluido hidráulico?

Como lo mencionamos anteriormente, el fluido hidráulico es el medio por el cual los sistemas hidráulicos transmiten su energía. Debido a la presión que la mayoría de los sistemas hidráulicos generan (3000 a 5000 psi) en combinación con las condiciones ambientales y los estrictos criterios de seguridad bajo los cuales debe operar el sistema, el fluido hidráulico debe tener las siguientes propiedades: 

Propiedades de los fluidos hidráulicos
  • Alto punto de inflamación.
  • Viscosidad adecuada.
  • Propiedades del lubricante.
  • Capacidad térmica/ conductividad.

A continuación explicaremos a detalle cada uno de ellos. 

Alto punto de inflamación

En caso de una fuga hidráulica, no debe producirse la combustión del fluido a las temperaturas normales del funcionamiento de los componentes circundantes. Hay fluidos especiales con propiedades resistentes al fuego. La temperatura de autocombustión de la mayoría de los fluidos hidráulicos está en un rango de 475 grados centígrados.

Viscosidad adecuada

Los sistemas hidráulicos deben funcionar adecuadamente en un amplio espectro de temperaturas. El fluido debe fluir sin problemas a temperaturas muy bajas, pero también mantener una viscosidad adecuada a altas temperaturas. 

El aceite ideal tendrá un punto de congelación muy bajo y un punto de ebullición muy alto. 

Propiedades del lubricante

El fluido hidráulico funciona como lubricante para las bombas, actuadores y motores del sistema. Este debe tener propiedades anticorrosivas y ser térmicamente estable. 

Capacidad térmica / conductividad

El fluido hidráulico también actúa como refrigerante del sistema. Es capaz de absorber y liberar calor fácilmente. 

Elementos que componen el sistema hidráulico

  • Bomba
  • Depósito
  • Válvulas
  • Actuadores
  • Cilindros hidráulicos
  • Motores hidráulicos
Elementos que componen el sistema hidráulico

Estos son los elementos principales que componen a un sistema hidráulico, a continuación te detallaremos cada uno de ellos.  

Bombas

Una bomba hidráulica convierte la energía mecánica en energía de fluido en forma de flujo. Existen diversos tipos de bombas, los cuales son accionados por una fuente de energía externa. 

Todas las bombas funcionan según el mismo principio, que consiste en desplazar el volumen de fluido contra una carga o presión resistente. Pero hay dos que destacan:

  • Bombas centrífugas: es la que utiliza energía cinética rotacional para entregar el fluido. La energía de rotación proviene normalmente de un motor.
  • Bomba de pistón: es una bomba de émbolo positivo. También se conoce como una bomba de desplazamiento positivo o bomba de pistón. A menudo se usa cuando se trata de cantidades relativamente pequeñas y la presión de entrega es bastante grande. La construcción de estas bombas es similar a la del motor de cuatro tiempos.

Depósito

La finalidad del depósito hidráulico es conservar un volumen de fluido, transferir calor del sistema, permitir que los contaminantes sólidos se asienten y facilitar la liberación del aire y humedad del fluido. 

Válvulas

Las válvulas hidráulicas se usan en el sistema para arrancar, detener y dirigir el flujo del fluido. Están compuestas de paletas o carretes y pueden ser accionadas por medios neumáticos, hidráulicos, eléctricos, manuales o mecánicos. 

Existen tres principales tipos de válvulas: direccionales, que controlan la dirección del movimiento, de caudal, que moderan la velocidad del flujo, y presión, que manipulan la fuerza (presión) del sistema.

Actuadores

Aquí es donde la energía hidráulica se convierte de nuevo en energía mecánica. Esto puede llevarse a cabo mediante el uso de un cilindro hidráulico que convierte la energía hidráulica en movimiento y trabajo lineal, o un motor hidráulico que transforma la energía en movimiento y trabajo rotativo.

Cilindros hidráulicos

Un cilindro hidráulico es el mecanismo que convierte la energía almacenada en el fluido hidráulico en una fuerza utilizada para mover el cilindro en dirección lineal. Los cilindros inician la presión del fluido, cuyo caudal es regulado por un motor hidráulico. 

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Motores hidráulicos

La conversión de la presión y el flujo en par o en fuerza de torsión, luego en rotación, es la función de un motor hidráulico, que a su vez, es un actuador mecánico.   

Junto con los cilindros y bombas hidráulicas, los motores pueden unirse en un sistema de accionamiento hidráulico. Combinados con las bombas, los motores pueden crear transmisiones hidráulicas.

Es importante mencionar que algunos motores funcionan con agua, aunque la mayoría hoy en día son impulsados por fluidos hidráulicos.     

Tuberías/ conductores

Las tuberías son mangueras o tubos a través de los cuales se desplaza el fluido hidráulico. Las mangueras son flexibles, permiten el movimiento, absorben la vibración y son fáciles de tender y conectar. Los conductos proporcionan conexiones más rígidas, tendido compacto y mejor disipación del calor.                            

¿Cuáles son las ventajas y desventajas de los sistemas hidráulicos?

Ventajas Desventajas 
Sus palancas y botones pulsadores facilitan el arranque, la parada, la aceleración y la desaceleración. Puede ser difícil deshacerse totalmente de las fugas. 
Precisión del control.Si el fluido hidráulico se filtra en zonas calientes, puede incendiarse. 
Sistema simple que se adapta fácilmente a un enorme rango de pesos. Si los conductos hidráulicos estallan, pueden causar lesiones graves.
Fuerza constante, independientemente de los cambios de velocidad.Estar expuesto o expuesta mucho tiempo a la manipulación de fluidos puede causar problemas de salud.
Seguros y económicos, utilizan menos piezas móviles que los sistemas mecánicos y eléctricos. Producen corrosividad, algunos más que otros. 

Causas de las fallas más comunes en los sistemas hidráulicos.

Los sistemas hidráulicos no requieren de un trabajo extremadamente complejo para su mantenimiento y conservación, puesto que en ambos casos se cuenta con medios lubricantes que protegen sus elementos y accesorios.

Ya sea por usarlo a una velocidad excesiva, por permitir que se caliente en exceso, por subir demasiado la presión, o por dejar que el fluido se contamine, cualquiera de estas situaciones puede dañar los sistemas hidráulicos.

El mantenimiento correcto evitará que se produzcan averías o daños. Por lo tanto, atender periódicamente al sistema, corrigiendo pequeños problemas, se evitan grandes averías.

En primer lugar, lo que un mecánico debe hacer es diagnosticar la avería, como resultado determinará si esta obedece a causas mecánicas, hidráulicas o eléctricas.

Asimismo, si se realiza una comprobación sistemática y teórica, se puede ir rodeando la avería hasta controlar el punto que se cree es la causa.

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Fallas en bombas y motores

Fallas en bombas y motores

Hacen ruido la bomba o el motor.

  • Ingreso de aire a la aspiración
  • Obstrucción en el tubo de aspiración
  • Filtro de aspiración tapado
  • Nivel de aceite bajo
  • Bomba o motor con piezas gastadas

La bomba o el motor se calientan.

  • Refrigeración deficiente
  • Cavitación
  • Obstrucción en el circuito
  • Presión muy alta
  • Velocidad de giro elevada

La bomba no entrega caudal o lo hace en forma deficiente.

  • Árbol de la bomba roto
  • Entrada de aire en la aspiración
  • Nivel de aceite bajo
  • Sentido de giro invertido
  • Filtro obstruido
  • Bomba descebada

Fugas en la bomba o motor.

  • Estanqueidad deficiente de los sellos y juntas
  • Fugas en el cuerpo
  • Piezas gastadas

El motor o la bomba no giran.

  • Llega poco caudal
  • Fugas internas
  • Carga inadecuada
  • Motor o bomba inadecuada

Roturas de piezas internas.

  • Presión de trabajo excesiva
  • Agarrotamiento por falta de líquido
  • Abrasivos no retenidos por el filtro

El motor gira más lento que el caudal que le llega.

  • Fugas internas
  • Presión baja de entrada
  • Temperatura muy elevada

Desgaste excesivo de bombas y motores.

  • Abrasivos o barros en el líquido
  • Exceso o falta de viscosidad
  • Presión muy elevada de trabajo
  • Desalineamiento del eje de la bomba o motor

Averías en válvulas

Averías en válvulas

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Válvula reguladora de presión

Regulador no ajusta solo a presión excesiva.

  • Muelle: roto, agarrotado y/o desgastado.

Falta de presión.

  • Orificio equilibrador obstruido
  • Holgura en el émbolo
  • Émbolo agarrotado
  • Muelle agarrotado
  • Partículas que mantienen parcialmente abierta la válvula
  • Cono o asiento gastado y/o en mal estado

Sobrecalentamiento del sistema.

  • Trabajo continuo a la presión de descarga
  • Aceite demasiado viscoso
  • Fugas por el asiento de la válvula

Válvula reguladora caudal

Regulador no regula el caudal.

  • Muelle roto
  • Regulador agarrotado
  • Asiento defectuoso
  • Mal estado de válvula antirretorno

El caudal varía.

  • Émbolo agarrotado en el cuerpo de la válvula
  • Aceite demasiado denso
  • Suciedad del aceite

Caudal inadecuado.

  • Válvula mal ajustada
  • Carrera del pistón de la válvula restringida
  • Canalización u orificios obstruidos
  • Aceite muy caliente

Válvula de retención

Fugas

  • Juntas en mal estado
  • Conexiones flojas
  • Asientos defectuosos

Válvula agarrotada

  • Contrapresión en drenaje
  • Asiento defectuoso
  • No hay drenaje

Válvulas distribuidoras

El distribuidor se calienta.

  • Temperatura elevada del aceite
  • Aceite sucio
  • Carrete agarrotado

Distribución incompleta o defectuosa.

  • Conmutador con holgura o agarrotado
  • Presión de pilotaje insuficiente
  • Electroimán quemado o defectuoso
  • Muelle de centrado defectuoso
  • Desajuste del émbolo o conmutador

El cilindro se extiende o se retrae lentamente.

  • El émbolo de distribución no se corre al tope
  • Cuerpo de válvula gastado
  • Fugas en el asiento de la válvula

Fugas en la válvula.

  •  Juntas defectuosas
  • Contrapresión en el drenaje
  • Rayaduras en el conmutador y/o asiento de la válvula
  • Conexiones defectuosas

Carrete o conmutador agarrotado.

  • Suciedad o contaminación en el fluido
  • Aceite muy viscoso
  • Juntas en mal estado
  • Rayaduras

Problemas en filtros

Filtración inadecuada.

  • Filtro obstruido
  • Filtro inadecuado
  • Mantenimiento inadecuado
  • Exceso de suciedad en el aceite
  • Al estar el conducto tapado se abre la VLP y el aceite pasa sin filtrar

Fallas en conectores y tuberías

Vibraciones

  • Caudal pulsatorio de la bomba
  • Aire en el circuito
  • Regulación de la presión inestable
  • Cavitación
  • Tuberías mal fijadas

Mala estanqueidad

  • Juntas desgastadas o mal instaladas
  • Conectores flojos o sueltos
  • Mala instalación
  • Tubería con tensiones

Siempre cumple con las rutinas de mantenimiento en tus sistemas hidráulicos para evitar daños y poder prevenir o detectar a tiempo una falla que podría atrasar el trabajo.

Conclusión

Conocer todo lo que engloban los sistemas hidráulicos, te permitirá saber que hacer en caso de que necesiten mantenimiento o simplemente para elegir una maquinaria. 

En Cadeco ponemos a tu disposición nuestro amplio catálogo de refacciones de la línea hidráulica: bombas, motores, válvulas, cilindros, mangueras y más, todo lo que tu equipo pesado necesita. 

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