Mantenimiento de Un Sistema Hidraulico
Mantenimiento de Un Sistema Hidraulico
Mantenimiento de Un Sistema Hidraulico
PROGRAMA
MANTENIEMIENTO DE UN
SISTEMA HIDRAULICO.
CARRERA : TECNOLOGA MECNICA ELCTRICA
CICLO : VI
SECCIN : B
ALUMNO (S) :
2017-II
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TECSUP Mantenimiento Electromecnico
PLAN DE INVESTIGACION
1. INTRODUCCION
A lo largo de nuestra carrera nos hemos topado con diferentes tipos de sistemas fsicos
que nos ayudan a moldear el conocimiento tcnico que esperamos conseguir. Pero
tambin hemos aprendido que ningn sistema es perfecto al 100%, ya sea por errores en
el diseo, mal mantenimiento, deficiencias en las instalaciones, etc. En el siguiente caso
tenemos un sistema hidrulico denominado Modulo DS4 que presenta como sntoma
una cada de presin de trabajo durante su funcionamiento. Cuando hablamos de cada
de presin nos referimos a la prdida de carga que se puede manifestar como prdidas
energticas potenciales y cinticas dentro del fluido de trabajo del sistema. Las prdidas
de presin tienen diversas causas y en este trabajo nos concentraremos en elegir la ms
crtica y proponer su solucin a implementar.
2. DIAGNOSTICO
Las prdidas de presin pueden darse por las siguientes razones:
3. ESTADO ACTUAL
El Mdulo DS4 cuenta con un depsito de aceite totalmente sellado y una bomba de
engranajes; la cada de presin se presenta en todos los sistemas instalados (diferentes
configuraciones y funciones). Se tiene entendido por parte del docente que los mdulos no
han recibido mantenimiento hace un ao. Todos los sistemas que se probaron fueron
correctamente diseados, es decir para generar las menores prdidas, sin embargo la
cada de presin supera las expectativas previstas.
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4. PRONOSTICO
Segn lo informado anteriormente cada sistema no podra presentar un exceso de
componentes ni tampoco un largo recorrido de tuberas, por lo tanto nuestras dos
opciones caen sobre los defectos de los componentes instalados o un mal funcionamiento
de la bomba. Como tambin contamos con el hecho de que los mdulos no han sido
mantenidos durante un ao, nosotros nos inclinamos por la idea de que la raz del
problema se encuentra en la bomba, debida probablemente al efecto de cavitacin.
6. OBJETIVOS
6.1. OBEJTIVO GENERAL
Identificar el origen del mal funcionamiento de la bomba siguiendo un plan accin
basados en el consumo, rendimiento, inspecciones y factores externos.
7. JUSTIFICACION
El presente trabajo pondr en prctica nuestros conocimientos tcnicos adquiridos en los
ltimos tres aos, mejorara nuestra capacidad de analizar y detectar las fallas a sistemas
que presenten problemas similares. Como beneficio la institucin contar con unos planes
de mantenimiento actualizados y con informacin adicional acerca las otras potenciales
fallas en el sistema que originen el mismo efecto. Ya que no representar un gasto
econmico no habr limitaciones que nos impidan culminar con lo planificado.
8. TITULO
Las causas races de la cavitacin en un sistema de suministro de aceite en un Mdulo
DS4
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9. MARCO TEORICO
El fenmeno de la cavitacin, definido de manera sencilla como la formacin de burbujas
en un lquido, puede tener efectos negativos en una bomba hidrulica. En un sistema
hidrulico mal diseado, se puede generar un vaco que permite que el aire encerrado en
el fluido sea extrado, formndose as pequeas burbujas.
Una variedad de factores en el sistema podran generar ese vaco. Cuando el fluido entra
a la bomba y es comprimido, las pequeas burbujas implosionan a nivel molecular. Cada
una de estas implosiones son ms fuertes de lo que pensamos y pueden llegar a remover
material interno de la bomba hasta impedir el funcionamiento apropiado de la misma. La
cavitacin puede destruir equipo nuevo en minutos, dejando signos de daos fsicos
incluyendo patrones especficos. El proceso de destruccin por cavitacin tiene adems
un sonido caracterstico similar al de un gruido.
Fig 1. Daos por cavitacin en una bomba de engranajes externos. Se pueden observar
en el rea de alta presin donde los engranajes comprimen el fluido.
Las buenas noticias son que ste fenmeno no tiene que ser un problema comn en
sistemas hidrulicos. Algunas fallas de diseo son las responsables de causar cavitacin:
configuracin errnea de lneas de succin de bombas y la utilizacin de filtros o mallas de
succin. Para prevenir stas causas de cavitacin y asegurarnos que diseamos un
sistema con una vida til larga y productiva, siete elementos deben ser correctamente
ejecutados:
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Qu da inicio a la cavitacin?
Fig 2. Daos por cavitacin en el plato de control de una bomba de pistones axiales. Note
como empieza al final de la zona de transicin y se propaga a travs de la zona de alta
presin.
Como se mencion anteriormente, las causas principales de la cavitacin en un sistema
hidrulico son la configuracin incorrecta de lneas de succin y el uso de filtros o mallas
en sta. Cuando configuramos una lnea de succin, se debe hacer minimizando la cada
de presin a la entrada de la bomba. La estrategia principal para lograr esto es de
especificar mangueras lo ms cortas posible y el menor nmero de conexiones a la
entrada. A la hora de disear circuitos hidrulicos, los ingenieros generalmente se olvidan
de considerar el largo de las mangueras requeridas para conectar la bomba a tanque.
Mientras ms largo es el camino que tiene que recorrer el fluido hidrulico, mayor ser la
cada de presin. Adicionalmente a esto, cada conector que utilizamos en una manguera
le agrega prdidas a la lnea, aumentando as el riesgo de cavitacin.
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Estos casos de cavitacin pueden ser prevenidos utilizando una serie de prcticas
correctas basadas en las necesidades especficas y funciones de un sistema hidrulico.
Muchos sistemas son nicos, por lo que se requiere de un ingeniero con experiencia para
que se cerciore de la correcta instalacin y mantenimiento del sistema hidrulico.
La mejor manera de prevenir flujo turbulento cuando retorna aceite al tanque es utilizando
tubos de llenado, o aqullos que se extienden hasta el fondo del tanque, de manera que el
fluido de retorno ingrese por debajo del existente. Adems de esto, el tanque debera
contar con deflectores que dividen el aceite caliente que retorna a tanque y el que se
encuentra listo para ingresar a la bomba. Es importante que el acete repose lo suficiente
en el tanque de manera que los solidos precipiten al fondo y las burbujas de aire suban a
la superficie, de manera que cualquier fluido retirado del mismo este libre de estos
elementos.
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El tamao del tanque y la cantidad de fluido que debe reposar antes de ser extraido
depende del caudal. La recomendacin es la de considerar una relacin de 4:1 entre el
volumen del tanque y el caudal. Esto garantiza que la bomba reciba aceite limpio y que
ste repose lo suficiente para las impurezas se limpien y se disipe el aire.
Cuando la bomba succiona fluido del tanque y una cantidad igual no retorna al mismo, el
nivel baja. Para regular la presin y evitar que se forme un vaco, se debe introducir aire al
tanque para que ocupe el volumen adicional creado al removerse el fluido. Un filtro de
respiradero desempea esta funcin que ayuda a evitar la cavitacin.
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La lnea debe ser lo suficientemente grande como para que fluya la cantidad de lquido
requerida. Como la bomba debe contar con un suministro constante de aceite, resulta
obvio que una lnea sub-dimensionada no permita que esto ocurra. Las especificaciones
precisas en cuanto a longitud y dimetro de lneas de succin no pueden ser
determinadas a la ligera se requiere de un ingeniero con el conocimiento suficiente del
proceso en cuestin para tomar la decisin correcta.
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Para regular la temperatura del fluido, intercambiadores de calor pueden ser colocados en
el tanque para mantener el fluido a la temperatura ideal.
La alternativa a ste arreglo es una succin regular, en la que la bomba se ubica por
encima del tanque. Esta configuracin es utilizada para ahorrar espacio en un sistema con
una huella limitada, pero resulta en varias limitaciones: la bomba tiene que trabajar extra
en generar el vaco para extraer el aceite del tanque contra la gravedad, esto
inherentemente implica una restriccin en la succin. Adems existen muchas bombas
que no funcionan a nivel ptimo cuando no cuentan con succin positiva. En estos casos
se puede utilizar una bomba de pre-carga en la lnea de succin.
Las bombas de engranajes pertenecen a las bombas de mbolo rotativo, que trabajan
segn el principio del desplazamiento. Son de estructura sencilla y su manejo no plantea
problemas. Las bombas de engranajes pueden generar presiones de servicio de hasta
40bares y caudales de hasta 60m/h. Su caudal, libre de pulsaciones, aumenta
linealmente con el nmero de revoluciones. Se pueden transportar tambin fluidos de alta
viscosidad (aceites, barnices, pegamentos, etc.
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La bomba est compuesta por dos piones encerrados dentro de una carcasa. Uno de los
piones recibe movimiento del motor y arrastra al otro pin que engrana con l.
Al girar los dientes de los engranajes arrastran el lquido que hay entre ellos y la carcasa,
y esconducido hacia el otro extremo, donde no pudiendo pasar entre los dientes que
engranan, esforzado a salir del cuerpo de la bomba por el conducto de salida o de
impulso.
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PLAN DE MANTENIMIENTO
01 Anillo seeger X
02 Retn X
03 Toma de fijacin X
04 Espina cilndrica X
05 Junta terica X
06 Respaldo junta de X
compensacin
07 Junta de compensacin X
08 Cojinete doble X
09 Chaveta X
10 Engranaje motriz X
11 Engranaje secundario X
12 Cuerpo de la bomba X
13 Tapa X
14 Arandela plana X
15 Tornillo allen X
16 Chapa de identificacin X
17 Remache X
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ROTOR
Control de limpieza X
Inspeccin visual X
Inspeccin del eje (desgaste, X
incrustaciones)
COJINETES
Control de ruido, vibracin, prdida X
de aceite, fugas y temperatura.
Control de calidad del lubricante. X
Inspeccin de los casquillos y eje X
de la pista.
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VENTILADOR
Limpieza del ventilador X
Inspeccin del ventilador X
MOTOR COMPLETO
Inspeccin de ruido y vibracin X
Ajustar los tornillos X
Limpiar la caja de conexin X
Ajustar las conexiones elctricas y X
puesta a tierra
Realizar limpieza externa (carcasa, X
patas)
Verificar las condiciones de la X
pintura
Verificar el inhibidor de oxidacin X
en las partes maquinadas
expuestas
Reponer el inhibidor de oxidacin X
BOBINAS
Medir la resistencia de aislamiento X
Medir el ndice de polarizacin X
10. PROCEDIMIENTO
10.1. SISTEMA DE SUMINISTRO
BOMBA DE ENGRANAJES
Desarmado:
Buscamos el lugar de trabajo seleccionado o la seccin.
Seleccionamos las herramientas adecuadas para proceder a desarmar.
Fijamos la bomba de aceite en un banco de trabajo, especficamente en una mordaza o
entenalla.
Quitamos el tapn de la vlvula de descarga.
Retiramos el resorte y embolo de la vlvula de descarga.
A continuacin le quitamos la tapa de la bomba.
Procedemos a retirar el engranaje de la bomba.
A continuacin retiramos el anillo del engranaje de la bomba con cuidado.
Quitamos el sellador del cigeal de la bomba.
Procedemos a lavar las piezas.
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Inspeccin:
Inspeccionamos visualmente los desgastes irregulares en los dientes del engranaje y
del anillo, paredes de la bomba y rea de asentamiento de los engranajes.
Medimos la holgura radial entre el cuerpo y el rotor externo 1
Medimos la holgura entre las puntas del rotor interno y del rotor externo 2
Medimos la holgura entre el cuerpo y el rotor interno 3
Medimos la holgura axial entre el cuerpo y el rotor externo 4
Armado:
Debemos tener muy en cuenta la posicin y marca de los engranajes de la bomba y
proceder a colocarlos nuevamente en su posicin original.
Montamos la cubierta delantera.
Montamos las piezas en orden inverso al de desmontaje.
Al montar la bomba de aceite, aplicamos aceite de motor a los rotores.
Montamos el rotor interno y externo con las marcas punzadas en el lado de la tapa de
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la bomba de aceite.
A continuacin instalamos el anillo del engranaje en el engranaje de la bomba,
lubricando con aceite del motor.
Colocamos la tapa de la bomba.
Atornillamos los tornillos de la tapa de la bomba.
Colocamos el embolo de la vlvula de descarga, lubricndolo con aceite para motor.
A continuacin instalamos el resorte del embolo.
Apretamos el tapn de la vlvula de descarga.
Y por ltimo apretamos el tapn de la vlvula.
MOTOR ELCTRICO
Verificacin e inspeccin exterior del motor y placa de datos:
En primer lugar se procedi a verificar si el motor contaba con alguna placa que distinga
sus caractersticas y observar el estado exterior del motor. Observamos que contaba con
dos tapas aseguradas con 4 varillas ajustada con tuercas desde la parte anterior a la
posterior.
Observaciones
El condensador no contaba con datos.
Pintura gastada y presencia de xido en la carcasa.
Se comprob que los rodamientos estaban en correcto funcionamiento.
Al ver que no posea placa de datos se procedi a retirar todas las tuercas externas con
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una llave fija nmero 10; despus se extrajeron las tapas utilizando el martillo de goma
para no daar la estructura golpeando desde los extremos.
Piezas identificadas
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de oxido.
Tapa trasera. Correctamente sujetada, presencia
de oxido.
Varillas de sujecin. Ajuste horizontal de tapas, Correcto
estado
Sujecin de condensador Correcto estado.
Rodamientos sellados frontal y Correcto estado.
trasero.
ROTOR
Se extrajo el rotor del motor junto al ventilador y se verifico posibles daos mecnicos al
rotor y eje como al ventilador.
Piezas identificadas
ESTATOR
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Mantenimiento Correctivo
El tercer punto realizado fue el mantenimiento de los terminales del motor y las
conexiones del devanado, soldando y colocando los terminales correspondientes para
una conexin segura. Adems de la identificacin de los circuitos.
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TANQUE DE ACEITE
Evacuamos la totalidad del fluido, tanto el que est en el depsito como el que est
en el circuito.
Limpiamos el depsito y comprobar su estado..
Comprobamos el estado de todos los elementos auxiliares.
Rellenamos el depsito con el fluido hidrulico que le corresponda, y no otro.
Purgamos el aire contenido en tuberas y aparatos.
Dejamos el nivel de fluido a la cota sealada.
11. RESULTADOS
BOMBA DE ENGRANAJES
Se encontr desgaste en las paredes y asiento de los engranes.
Ninguna de las holguras presentaba errores porcentuales ms all de lo
recomendado.
La bomba no presentaba sonidos anormales ni vibraciones excesivas.
MOTOR ELECTRICO
No se present consumo elevado de corriente y voltaje ms all de los valores
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TANQUE DE ACEITE
Teniendo en cuenta que el proceso de diseo de los tanques por parte de la
compaa FESTO pasa por todo un proceso de calidad y verificacin, no se
encontr daos en la estructura o corrosin en las paredes internas de esta.
El respiradero cuenta con su filtro en buen estado, disponible para funcionar por al
menos 6 meses ms, luego deber reemplazarse.
Durante la inspeccin del filtro de succin encontramos un gran obstruccin con
aceite y partculas.
12. RESOLUCIN
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Tomamos los datos presin en diferentes puntos y medimos las velocidades del motor
instalado para diferentes niveles de apertura.
13. RECOMENDACIONES
Seguir las recomendaciones de mantenimiento del proveedor.
Elaborar un plan de mantenimiento que anticipado con proyecciones a que fechas se
deben realizar los cambios de aceite, filtro etc.
Informar al encargado del laboratorio al momento de percibir una disminucin en la
presin inmediatamente
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14. .CONCLUSIONES
Luego de analizar los resultados de las investigaciones se concluy que la causa
principal de la cada de presin en el sistema hidrulico, era producido por el mal
estado en el que se encontraban los filtros de succin del tanque, por no haber sido
cambiados en el tiempo que indicaba FESTO, los cuales al no cumplir correctamente
con su funcin daban lugar a que se produjera la cavitacin en la bomba de engranes,
lo que a su vez originaba un dficit en la potencia y rendimiento de la misma,
originando el problema principal de la cada de presin en el sistema hidrulico.
15. LINKOGRAFIA
https://es.slideshare.net/wilmersantiagochaconpupiales/bomba-de-engranaje-
desmonta-y-montaje
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/maquinashidraulicas/mantenimeientodebo
mbas/mantenimientodebombas.html
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