Cómo Funciona La Bomba Hidráulica De Una Excavadora . Explicación Fácil y Paso a Paso
El tipo de bomba hidráulica más utilizado en excavadoras es la de pistones axiales y caudal variable debido a que son altamente fiables. El funcionamiento de bomba axial hidráulica en equipo pesado permite generar la presión necesaria para ejecutar trabajos exigentes en maquinaria pesada. Su operación inicia con la energía mecánica recibida desde el motor diesel para girar y succionar el fluido hidráulico del reservorio. El fluido es presurizado en las cámaras del barrel para elevar su presión y mover el boom, el balde, desplazar la oruga o girar la cabina.
Te explicaremos el proceso paso a paso sobre cómo funciona la bomba hidráulica de una excavadora para la generación de energía hidráulica y cada una de las partes internas.
¿Qué es la bomba hidráulica y para que sirve?
Cómo funciona la bomba hidráulica de una excavadora (paso a paso)
Bomba hidráulica de pistones: Partes y funcionamiento
Tipos de bombas hidráulicas en excavadoras
Cómo se conecta la bomba con el sistema hidráulico
Señales de que la bomba hidráulica puede estar fallando
Problemas comunes en la bomba hidráulica
Estás aprendiendo: Como funciona la bomba hidráulica de una excavadora
¿Qué Es La Bomba Hidráulica y Para Qué Sirve?
La bomba hidráulica de una excavadora es el componente principal del sistema hidráulico. Para comprender qué función tiene la bomba hidráulica en la maquinaria pesada podemos imaginarla como un corazón que bombea el fluido dentro del sistema y mantiene la presión. La bomba hidráulica permite transformar el movimiento mecánico del motor diesel en presión hidráulica para operar y desplazar la excavadora.
También te preguntarás qué función cumple la bomba hidráulica de una retroexcavadora, y la respuesta es prácticamente la misma: generar presión hidráulica para mover cilindros, cucharones y otros componentes del sistema hidráulico.
Cómo Funciona La Bomba Hidráulica De Una Excavadora (paso a paso)
El principio de funcionamiento de una bomba hidráulica de pistones inicia con la energía mecánica que recibe desde el motor diesel por medio del eje. El eje acoplado al motor diesel transmite el movimiento al barrel de la bomba hidráulica. En este punto ya ha iniciado la succión y compresión del aceite hidráulico dentro de las cámaras internas. Esta operación ocurre al mismo tiempo, lo que ayuda a disminuir la cavitación a niveles casi imperceptibles.
Paso 1: Succión Del Aceite Hidráulico:
Al iniciar el funcionamiento de la bomba hidráulica tipo pistón, los pistones axiales están retrocediendo en la cámara interna del barrel, a este movimiento se le conoce como carrera de succión. El fluido hidráulico es succionado dentro de la cámara exactamente como lo hace una jeringa hasta llegar a su punto muerto inferior el cual puede cambiar según la inclinación del plato oscilante..
Paso 2: Compresión / Generación de Presión:
El fluido hidráulico es expulsado de la cámara interna del barrel durante el desplazamiento del pistoncillo hasta llegar al punto muerto superior. El fluido es expulsado a alta presión y caudal constante.
Paso 3: Envío de Fluido a Alta Presión:
El plato válvula en su función de distribución ayuda a dirigir el fluido hidráulico a alta presión hacia los puertos de salida de la bomba hidráulica.
Paso 4: Movimiento de Cilindros Actuadores y Motores Hidráulicos:
La presión hidráulica atraviesa los filtros de alta presión y se dirige hasta la válvula de control para ser utilizada en los cilindros actuadores o motores hidráulicos donde se solicita trabajo en la maquinaria pesada.
Un ejemplo común está en el funcionamiento de la bomba hidráulica K3V112DT. Esta bomba hidráulica la encontramos en las excavadoras Kobelco y Komatsu, donde este modelo ofrece alta eficiencia hidráulica y buena respuesta en aplicaciones de carga pesada.
Bomba Hidráulica de Pistones Partes y Funcionamiento
Eje
Está acoplado al motor diesel para transmitir el movimiento a la bomba hidráulica principal de la excavadora.
Plato Válvula
Sirve para encapsular del fluido hidráulico dentro del barrel y guiar el líquido dentro de las cámaras durante la succión y hacia el puerto de salida después de la comprensión.
Tambor o Barrel
Alojamiento donde se desplazan los pistones axiales y es encapsulado el fluido durante la succión y compresión.
Pistones Axiales / Émbolos
Se denomina pistones axiales ya que están instalados paralelos al eje principal de la bomba hidráulica.
Plato Retenedor
Mantiene los pistones axiales con una separación determinada para evitar que choquen durante su desplazamiento.
Regulador
Servo pistón que al desplazarse hace variar el ángulo del plato oscilante.
Plato oscilante
El funcionamiento de bomba hidráulica de caudal variable depende directamente del ángulo del plato oscilante. También es conocido como plato de inclinación o basculante. Recibe señales del regulador para aumentar o disminuir el desplazamiento que realizan los pistones axiales dentro del barrel y por ende el volumen de fluido que puede ingresar a las cámaras.
Puertos de entrada y salida
Permiten conectar las tuberías correspondientes para la succión y la salida a alta presión del fluido hidráulico.
Válvula Reguladora de presión (PRV)
Funciona como un seguro que disminuye la potencia hidráulica de la bomba cuando es mayor a la que recibe desde el motor diesel para evitar daños en ambos.
Tipos de Bombas Hidráulicas en Excavadoras
Bomba Hidráulica de Pistones Axiales de Caudal Variable:
Es la principal fuente de presión para el sistema hidráulico en una excavadora. El funcionamiento de la bomba hidráulica de pistones permite elevar o disminuir el caudal del fluido hidráulico para variar la fuerza y la precisión en los movimientos. Cuando la excavadora no necesita realizar trabajo, la bomba hidráulica vuelve a su estado de operación mínimo para evitar temperaturas altas y el consumo de combustible innecesario.
Bomba Hidráulica de Engranajes:
Es uno de los componentes más fiables para generar un flujo constante. Requiere relativo poco mantenimiento para mantenerse en condiciones óptimas. Este tipo de bomba hidráulica es utilizada como bomba piloto o como bomba de alimentación en los sistemas hidráulicos de loop cerrado (closed loop).
Bomba Hidráulica de Paletas:
Son típicas en los sistemas hidráulicos de dirección de la excavadora. Son bombas volumétricas de desplazamiento positivo que se encargan de succionar constantemente el aceite hidráulico. En cierto punto de la revolución de las paletas, el espacio interno disminuye para aumentar la presión del líquido y ser expulsado.
Cómo Se Conecta La Bomba Con El Sistema Hidráulico
Existen dos formas de conexión en el circuito hidráulico en una excavadora. Las bombas hidráulicas como funcionan en la maquinaria pesada depende del tipo de circuito hidráulico utilizado. Uno de ellos es el circuito abierto o Open Loop y el otro circuito cerrado o Closed Loop.
En ambas formas de conexión, el motor de la maquinaria pesada es quien inicia y mantiene el movimiento de la bomba hidráulica. La diferencia está en la conexión de la bomba hidráulica con los demás componentes del sistema hidráulico.
Circuito Hidráulico Abierto (Open Loop)
Es el tipo de conexión de sistema hidráulico más común en una excavadora. El ciclo inicia cuando la bomba hidráulica succiona el fluido del tanque hidráulico y lo empuja hacia las válvulas de control para luego ser direccionado al actuador o cilindro donde es requerido. Al final del trabajo, el aceite vuelve al tanque hidráulico para empezar el ciclo de nuevo. En resumen, el aceite hidráulico es bombeado constantemente para fluir entre la bomba hidráulica, válvulas de dirección, actuadores y reservorio.
Circuito Hidráulico Cerrado (Closed Loop)
La conexión en el circuito cerrado es principalmente usado con componentes robustos que necesitan alta presión como los motores de giro o motores de traslación en maquinaria pesada de mayor tonelaje.
Es llamado circuito cerrado cuando el fluido hidráulico fluye únicamente entre la bomba hidráulica y la traslación sin regresar al reservorio al final del trabajo. Quiere decir que el puerto de retorno del motor hidráulico está conectado directamente al puerto de entrada de la bomba hidráulica. Para mantener los niveles de aceite en el sistema hidráulico closed loop, existe una pequeña bomba de alimentación. Es una bomba de engranajes que inyecta fluido hidráulico fresco y filtrado cuando detecta una caída en la presión. En breve, el aceite hidráulico fluye constantemente entre la bomba hidráulica y el motor de traslación sin ingresar al reservorio y sin necesidad de válvulas de dirección.
Señales De Que La Bomba Hidráulica Puede Estar Fallando
La bomba hidráulica de excavadora: función principal es generar la presión necesaria para mover cilindros actuadores, motores hidráulicos y otros componentes del sistema. Podemos pensar que hay problemas con bomba hidráulica cuando observamos estas señales durante la operación de la excavadora:
Los cilindros actuadores se mueven lento
Traslaciones o motores de giro que pierden potencia y torque
La excavadora tiene dificultad de levantar la carga o hacer el corte
Manometros de presion con indicaciones bajas
El sistema se caliente rápidamente
Problemas Comunes En La Bomba Hidráulica
Pérdida de Presión:
La bomba hidráulica pierde capacidad de levantar presión cuando hay obstrucciones durante el ingreso del fluido, esto disminuye el caudal necesario para su operación óptima. La pérdida de presión también es síntoma de desgaste en piezas internas de la bomba hidráulica.
Tenga en cuenta que la caída de presión en una excavadora también se puede atribuir a:
Válvulas del sistema hidráulico que se quedan abiertas
Fugas en mangueras o cilindros actuadores
Aceite hidráulico sucio, viejo o muy caliente
Fugas de Aceite Hidráulico:
Las fugas de aceite en la bomba hidráulica se presentan cuando hay una deficiente conexión en sus puertos de ingreso o salida. Es importante asegurarse de que las mangueras estén bien ajustadas y enroscadas para evitar que la vibración las afloje. La bomba hidráulica también puede tener fugas internas cuando hay desgaste excesivo de sus propias piezas. El aceite hidráulico buscará el camino de menor resistencia siempre.
Ruido, Vibraciones y Cavitación:
Las cavitaciones, ruido o vibraciones en la bomba hidráulica son principalmente síntomas de falta de caudal durante el ciclo de succión de la bomba hidráulica. Cuando el filtro hidráulico está obstruido o el tanque hidráulico tiene bajo nivel de aceite, es probable que ingrese aire en el sistema generando una operación forzada y ruidosa en todo el sistema hidráulico. Otra causa de ruido y vibración en la bomba hidráulica es un montaje flojo. Una mala instalación aumentará significamente este problema.
Sobrecalentamiento:
El sobrecalentamiento de la bomba hidráulica en la excavadora está directamente relacionado con la cantidad y calidad del aceite hidráulico. El bajo nivel de aceite en el tanque hidráulico evitará que el fluido que retorna se enfríe al mezclarse con aceite fresco en el reservorio. Un sistema de enfriamiento sin mantenimiento también es incapaz de disipar la temperatura del aceite que volverá a la bomba hidráulica, esto puede suceder por causa de un radiador y ventiladores deficientes o sucios.
Por otro lado el aceite hidráulico viejo o sucio estropean la operación de la bomba hidráulica y bloquean los filtros, generando así sobrecalentamiento. Usar un tipo de aceite sin las características recomendadas por el fabricante también provocará una temperatura mayor y fugas.
Recomendación: No opere la excavadora en condiciones de carga pesada, sobrecarga o alta velocidad por largos periodos de tiempo. Quiero decir, opere en los límites recomendados por el fabricante para evitar sobrecalentamiento de los componentes como la bomba hidráulica.
Mantenimiento Basico De La Bomba Hidráulica
Los fabricantes de excavadoras dentro de sus manuales de manteniendo determina la frecuencia en la que se deben realizar las siguientes tareas:
Revisión de Aceite Hidráulico
Consiste en abastecer el tanque hidráulico con aceite hasta llegar a su nivel óptimo. durante este proceso también es importante inspeccionar por elementos contaminantes en el fluido o decoloración del mismo.
Cambio de Filtros Hidráulicos
Algunos elementos contaminantes y sedimentos son difíciles de ver a simple vista. Por ese motivo es importante cambiar los filtros hidráulicos dentro de los tiempos establecidos en el manual de mantenimiento del fabricante. El filtro de baja presión está ubicado entre el tanque hidráulico y la bomba hidráulica, este filtro evita el ingreso de impurezas que no haya sido posible filtrar desde el tanque. El filtro de alta presión se instala después de la bomba hidráulica y actúa como la última defensa para componentes sensibles.
Inspección de Fugas
Realizar inspecciones antes y después de la operación de la excavadora ayudará a detectar fugas de aceite hidráulico que pueden ser corregidas a tiempo. Las fugas pueden surgir por mala conexión de las mangueras, desgaste en los empaques o pérdida de viscosidad del aceite hidráulico por sobrecalentamiento.
Preguntas Frecuentes (FAQ)
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El sistema hidráulico de las excavadoras modernas funciona con la energía mecánica que se transmite desde el motor diésel hasta la bomba hidráulica. El funcionamiento de bomba axial hidráulica permite levantar y mantener la presión del fluido hidráulico que es enviado hasta las válvulas de control, cilindros actuadores y motores hidráulicos para ejecutar el trabajo o desplazamiento de la oruga.
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La pérdida de presión es la falla más común de las bombas hidráulicas. Se originan debido a un aceite hidráulico contaminado o bajo nivel. Esta condición también es la responsable de otras fallas como el desgaste de las piezas internas, sobrecalentamiento, vibración o cavitación debido al ingreso de aire.
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Para comprender cómo funciona una bomba hidráulica debes saber que hay tres momentos clave durante su operación. El primer momento inicia cuando el pistón axial está retrocediendo y genera succión como lo hace una jeringa. El segundo momento es cuando el pistón ya ha retrocedido al máximo y tiene el líquido hidráulico encapsulado en su cámara. En el tercer y último momento el pistón inicia su carrera de compresión, inyectando el fluido a alta presión en el sistema hidráulico. Este diseño permite un suministro de caudal constante con relativas bajas pulsaciones.
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Los 3 tipos de bombas hidráulicas que más se utilizan en excavadoras son la bomba hidráulica de engranajes, bomba hidráulica de pistones y bomba hidráulica de paletas. Cada una ofrece diferentes ventajas.
Conclusión
La bomba hidráulica es uno de los componentes más importantes en una excavadora. Gracias a su funcionamiento, una excavadora puede mover en menos de una hora la cantidad de tierra que a una persona le tomaría una semana con pico y pala. Su capacidad de variar el caudal según la operación facilita realizar movimientos precisos y hacen que la bomba hidráulica de una excavadora sea altamente fiable con menor desgaste de sus partes internas.
Entender cómo funciona una bomba hidráulica de una excavadora permite identificar fallas más rápido. Sin embargo, cuando hay movimiento lento, pérdida de fuerza o funcionamiento errático, debemos extender la revisión a todos los componentes hidráulicos de la excavadora y no únicamente a la bomba hidráulica. Muchas fallas también pueden estar relacionadas con válvulas, cilindros actuadores, motores hidráulicos, filtros o sensores.
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