UNIDAD 3Sistemas Hidrostáticos

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Introducción

Los sistemas hidrostáticos se han usado durante muchos años. La ruedahidráulica de un molino toma la potencia producida por el flujo y el pesodel agua para crear energía mecánica e impulsar el molino. Los sistemashidrostáticos permiten usar una fuente hidráulica de energía (agua) paragirar una fuente de energía de salida (rueda hidráulica), convirtiendo esasalida en energía mecánica.

Los sistemas hidrostáticos modernos toman la energía de salida giratoriamecánica de un motor o de un motor eléctrico y la convierten en fuentehidráulica de energía, usando una bomba. La energía hidráulica esconvertida de nuevo en energía mecánica, usando un motor. Esta energíamecánica se usa para impulsar un ventilador, una transmisión, mandosfinales, un diferencial o una bomba.

Los sistemas de mando de ventilador hidrostático pueden enviardirectamente el flujo de la bomba al motor o compartir el flujo de labomba con otros sistemas de la máquina, como los frenos. Se requierenválvulas adicionales para controlar el reparto del flujo de la bombacuando se comparte el flujo de la salida de la bomba.

Los sistemas de mando hidrostático impulsan las máquinas usandobombas y motores. La mayoría de los sistemas de mando hidrostáticoson sistemas de bucle cerrado. Algunos sistemas de mando hidrostáticoson sistemas de bucle abierto que usan válvulas de control de carretepara dirigir el flujo de la bomba y enviar de regreso al tanque el aceitede salida del motor.

Los sistemas con mando hidrostático doble tienen combinaciones debomba y motor para cada lado de la máquina. Los sistemas de ladoderecho e izquierdo comparten los sistemas de control de la bomba y elmotor para regular la velocidad y la dirección del movimiento de lamáquina. Los sistemas derecho e izquierdo tienen controles separadospara facilitar el giro de la máquina.

Objetivos

Al terminar esta unidad, el estudiante estará en capacidad de:

1. Identificar las diferencias entre sistemas de mando hidrostático debucle abierto y de bucle cerrado.

2. Identificar la diferencia entre las bombas y los motores de caudalfijo y de caudal variable, las diferencias entre las bombas y losmotores unidireccionales y bidireccionales y los efectos de lascombinaciones entre estos.

3. Identificar todos los componentes del mando del ventiladorhidrostático y probar y ajustar el mando del ventilador usando losprocedimientos del manual de servicio.

4. Identificar todos los componentes de un sistema de mandohidrostático sencillo y usar los procedimientos del manual deservicio para probar y ajustar el sistema de mando hidrostático.

5. Identificar todos los componentes de control compartidos en unsistema de mando hidrostático doble.

6. Trazar el flujo de aceite a través de los diferentes sistemas de cadamodalidad de operación (estacionamiento, frenos desconectados,avance pleno, giro a la derecha, velocidad baja, velocidad alta,etc.).

Unidad 3 Sistemas Hidráulicos de la Máquina

Lección 1: Sistemas Hidrostáticos Básicos

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Introducción

Los sistemas hidrostáticos básicos descritos en esta lección mostraránde qué modo se usan los diferentes tipos de bombas, motores ysistemas para convertir energía mecánica en energía hidráulica y, denuevo, en energía mecánica. La información dada en esta lecciónpermitirá que los estudiantes entiendan la operación de los sistemashidrostáticos básicos que se usan en una gran variedad de máquinas.

Objetivos

Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de:

1. Identificar las diferencias entre los sistemas hidrostáticos debucle abierto y de bucle cerrado.

2. Identificar las diversas combinaciones de las bombas de caudalfijo y de caudal variable, de las bombas unidireccionales ybidireccionales, de los motores de caudal fijo y de caudalvariable y de los motores unidireccionales y bidireccionales.

3. Indicar las aplicaciones de los diferentes sistemas.

SIS TE MA DE MANDO HIDRO S TATICOBU CLE ABIERTO

UNIDIR ECC IO NAL - F IJO -FIJO

Fig. 3.1.1 Sistema hidrostático de bucle abierto con motor de caudal fijo ybomba de caudal fijo, unidireccional

SIS TE MA DE MANDO HIDRO STATICOBU CL E ABIERT O

U NID IR EC CIO NAL - BO M BA VAR IABL EBIDIR EC CIO N AL - M O TO R FIJO

Fig. 3.1.2 Sistema hidrostático de bucle abierto con motor de caudal fijo,bidireccional y bomba de caudal variable, unidireccional

Sistema hidrostático de bucle abierto con válvula de controldireccional.

Otro tipo de sistema hidrostático de bucle abierto usa una válvula decontrol direccional para enviar el flujo de la bomba unidireccional aun motor bidireccional. La válvula de control direccional permite queuna bomba unidireccional impulse el motor a la derecha o a laizquierda. El sistema hidrostático de bucle abierto con bomba decaudal variable, unidireccional y motor de caudal fijo, bidireccional,mostrado en la figura 3.1.2, se usa en la mayoría de las excavadoras.

SISTEMA HIDROSTATICO DE BUCLE ABIERTO

Un sistema hidrostático de bucle abierto es uno en el que el aceite deentrada de la bomba se toma completamente del tanque hidráulico. Elaceite de salida de la bomba se envía para impulsar el motor hidráulico.El aceite de retorno del motor fluye al tanque. El aceite de retornopuede enviarse a través del enfriador y/o un filtro antes de regresar altanque. La combinación de motor de caudal fijo y de bomba de caudalfijo, unidireccional, de bucle abierto, mostrado en la figura 3.1.1, se usafrecuentemente en los mandos de ventilador hidrostáticos.

Unidad 3 3-1-4 Sistemas Hidráulicos de la MáquinaLección 1

SIS TE MA DE MANDO HIDRO S TATICOBU CL E C ERRADO

UN IDIREC CION AL - FIJO -FIJO

Fig. 3.1.3 Sistema hidrostático de bucle cerrado con motor decaudal fijo y bomba de caudal fijo, unidireccional

S ISTEM A DE MANDO HIDRO S TATICOBUC LE CE RRADO

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Fig. 3.1.4 Sistema hidrostático de bucle cerrado con motor de caudal fijo ybomba de caudal variable, unidireccionales

Sistema hidrostático de bucle cerrado con motor de caudal fijo ybomba de caudal variable

El sistema hidrostático de velocidad variable, unidireccional, de buclecerrado, se usa cuando la bomba es impulsada a velocidad constante poruna entrada de r.p.m. fija, pero es deseable una salida de motor variable.La velocidad de salida de motor en este sistema se controla por mediodel ángulo de la placa basculante mediante el aumento o la disminuciónde caudal de la bomba. El sistema hidrostático de motor de caudal fijo ybomba de caudal variable, unidireccional, de bucle cerrado, mostrado enla figura 3.1.4, puede usarse en aplicaciones donde se controla lavelocidad de salida del motor.

Sistema hidrostático de bucle cerrado con motor de caudal fijo ybomba de caudal fijo

Un sistema hidrostático de bucle cerrado es uno en el cual el aceite deretorno del motor se envía directamente a la entrada de la bomba. Estesistema se usa para impulsar un motor en un sentido a una velocidaddeterminada por la velocidad de rotación de la bomba. El sistemahidrostático de bucle cerrado con motor de caudal fijo y bomba decaudal fijo, unidireccional, mostrado en la figura 3.1.3, se usaprincipalmente en aplicaciones industriales.

Unidad 3 3-1-5 Sistemas Hidráulicos de la MáquinaLección 1

Sistema hidrostático de bucle cerrado con motor de caudalvariable y bomba de caudal fijo

Una variación del sistema hidrostático de velocidad variable,unidireccional, de bucle cerrado, sería usar una bomba de caudal fijocon un motor de caudal variable. Cuando el sistema mostrado en lafigura 3.1.4 necesite que la bomba aumente su caudal para aumentarla velocidad del motor, el sistema hidrostático de motor de caudalvariable y bomba de caudal fijo, unidireccional, de bucle cerrado,mostrado en la figura 3.1.5, requerirá que el motor disminuya sucaudal para aumentar la velocidad del motor.

SISTEM A DE M ANDO HIDRO S TATICOBUC LE CE RRADO

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Fig. 3.1.5 Sistema hidrostático de bucle cerrado con motor de caudal variabley bomba de caudal fijo, unidireccional

Unidad 3 3-1-6 Sistemas Hidráulicos de la MáquinaLección 1

El sistema hidrostático puede usarse en el sistema de mando delventilador de las máquinas de movimiento de tierra controlando elángulo de la placa basculante con un termostato. Esto reduce lavelocidad del ventilador cuando el aceite está frío y aumenta lavelocidad del ventilador cuando la aumenta la temperatura del aceite.

SIS TE MA DE MAN DO H ID RO STATICOB UCL E CERR AD O

BID IR EC CIO NAL - VARIABL E-F IJO

Fig. 3.1.6 Sistema hidrostático de bucle cerrado con motor de caudal fijo ybomba de caudal variable, bidireccional

Sistema hidrostático de bucle cerrado con motor de caudal fijo ybomba de caudal variable, bidireccional

Un sistema hidrostático de bucle cerrado con motor de caudal fijo ybomba de caudal variable, bidireccional, requiere que la bombapermita que la placa basculante vaya "sobre el centro".

"Sobre el centro" significa que la placa basculante puede inclinarse enambos sentidos desde el ángulo cero. El ángulo cero significa que laplaca basculante está paralela a la cara del tambor. Las bombasbidireccionales pueden inclinarse a la derecha a un ángulo dado (porejemplo, 17 grados), luego, pasar a través del ángulo cero parainclinarse a la izquierda a un ángulo dado (por ejemplo, 17 grados).

La bomba de caudal variable, bidireccional, gira en un solo sentido.El movimiento de la placa basculante que va "sobre el centro" cambiael orificio de entrada de la bomba por un orificio de salida. Al mismotiempo, cambia el orificio de salida de la bomba por un orificio deentrada. Estos cambios invierten el sentido de rotación del motor enun sistema hidrostático de bucle cerrado. Esto hace que el sistema seade salida bidireccional.

El sistema de bucle cerrado con una combinación de motor de caudalfijo y bomba de caudal variable, bidireccional, mostrado en la figura3.1.6, se usa en aplicaciones que impulsan máquinas a velocidadesvariables infinitas en la dirección de avance y de retroceso.

Unidad 3 3-1-7 Sistemas Hidráulicos de la MáquinaLección 1

SISTEM A DE M ANDO HIDRO S TATICOBU CL E C ERRADO

B ID IRE CC ION AL - VARIA BLE - VAR IABL E

Fig. 3.1.7 Sistema hidrostático de bucle cerrado con motor de caudal variabley bomba de caudal variable, bidireccional

Sistema hidrostático de bucle cerrado con motor de caudalvariable y bomba de caudal variable, bidireccional

Un sistema hidrostático de bucle cerrado, bidireccional, con motor decaudal variable y bomba de caudal variable, permite el uso de unabomba y motor más pequeños para alcanzar la misma velocidadmáxima del motor, como el sistema mostrado en la figura 3.1.6. Elsistema mostrado en la figura 3.1.7 también tiene la ventaja de podermantener el motor en ángulo máximo en la modalidad de trabajo parapar de mando máximo y luego enviar el motor hacia el ángulomínimo para una velocidad más alta cuando se desplaza en carretera.Los motores bidireccionales de velocidad variable no van "sobre elcentro" para invertir el sentido de rotación. El sentido de rotación deun motor bidireccional está determinado por el orificio del motor querecibe el aceite de suministro. El sistema mostrado en la figura 3.1.7es el sistema de mando hidrostático que impulsa la mayoría demáquinas actuales de movimiento de tierra.

Unidad 3 3-1-8 Sistemas Hidráulicos de la MáquinaLección 1

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Examen 3.1.1: Sistema hidrostático básico

Unidad 3 - 1 - Sistemas Hidráulicos de la MáquinaCopia del Instructor: Examen 3.1.1

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Indicaciones: Complete.

Fig. A: Sistema de bucle cerrado con bomba de caudal variable , bi direccional y motorde caudal fijo , bi direccional

Fig. B: Sistema de bucle abierto con bomba de caudal variable , uni direccional y motorde caudal fijo , bi direccional

Fig. C: Sistema de bucle cerrado con bomba de caudal variable , bi direccional y motorde caudal variable , bi direccional

Nombre ____________________________

Examen 3.1.1: Sistema hidrostático básico

Unidad 3 - 1 - Sistemas Hidráulicos de la MáquinaCopia del estudiante: Examen 3.1.1

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Indicaciones: Complete.

Fig. A: Sistema de bucle cerrado con bomba de caudal variable , bi direccional y motorde caudal fijo , bi direccional

Fig. B: Sistema de bucle abierto con bomba de caudal variable , uni direccional y motorde caudal fijo , bi direccional

Fig. C: Sistema de bucle cerrado con bomba de caudal variable , bi direccional y motorde caudal variable , bi direccional