Circuitos de Fluidos Suspension y Direcc

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788497 715393
ISBN 978-84-9771-539-3
Circuitos de fluidos.
Suspensión y dirección
Circuitos de fluidos.
Suspensión y dirección
TRANSPORTE Y MANTENIMIENTO
DE VEHÍCULOS
TRANSPORTE Y MANTENIMIENTO
DE VEHÍCULOS
Tomás González, Gonzalo del Río, José Tena, Benjamín Torres
TRANSPORTE Y MANTENIMIENTO
DE VEHÍCULOS
Circuitos de fluidos.
Suspensión y dirección
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Circuitos de fluidos.
Suspensión y dirección
Tomás González - Gonzalo del Río - José Tena - Benjamín Torres
ACCESO
Test de autoevaluación interactivos
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ÍNDICE
1. Fundamentos de máquinas . . . . . . . .6
1 Funciones mecánicas elementales . . . . . . . . . . .8
2 Elementos de guiado y apoyo . . . . . . . . . . . . .16
3 Mecanismos de transmisión . . . . . . . . . . . . . .22
4 Tipos de movimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31
5 Estudio de los mecanismos según
sus velocidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .35
4. Circuitos hidráulicos
y neumáticos básicos . . . . . . . . . . .138
1 Estructura de circuitos hidráulicos
y neumáticos básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .140
2 Tipos de mandos en circuitos neumáticos
o hidráulicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .142
6 Acción de las fuerzas sobre los cuerpos . . . . .39
3 Diseño de circuitos hidráulicos
y neumáticos secuenciales . . . . . . . . . . . . . . .147
7 Conceptos relacionados con las fuerzas . . . . .40
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .154
8 Estudio de los mecanismos según
sus fuerzas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .50
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . .157
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .56
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .59
Práctica Profesional: Realización del montaje
de un circuito neumático . . . . . . . . . . . . . . . . . . .158
Práctica Profesional:
Sustitución de un rodamiento . . . . . . . . . . . . . . . .60
Sustitución de una correa de servicios . . . . . . . . .61
Mundo Técnico:
Los últimos segundos antes del accidente . . . . .162
Mundo Técnico:
¿Es mejor la distribución
por correa o por cadena? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .64
5. Suspensión convencional . . . . . . . .164
1 Principios físicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .166
2 Elementos de suspensión . . . . . . . . . . . . . . . .169
2. Leyes de hidráulica y neumática . . .66
3 Tipos de suspensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .179
1 Magnitudes físicas de hidráulica
y neumática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .68
4 Intervenciones en el sistema
de suspensión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .186
2 Leyes fundamentales de hidráulica
y neumática . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .78
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .190
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .88
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . .91
Práctica Profesional:
Realización de medidas de densidad,
presión relativa y absoluta, caudal, vacío
(depresión), temperaturas, etc. . . . . . . . . . . . . . . .92
Mundo Técnico:
Experiencia de Torricelli . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .96
3. Elementos de neumática
e hidráulica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .98
1 Elementos de neumática . . . . . . . . . . . . . . . .100
2 Elementos de hidráulica . . . . . . . . . . . . . . . .126
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .132
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . .133
Práctica Profesional:
Mantenimiento de una instalación
de aire comprimido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .134
Mundo Técnico:
Blaise Pascal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .136
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . .191
Práctica Profesional: Sustitución
de un amortiguador en una suspensión
McPherson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .192
Mundo Técnico:
LosamortiguadoresSalvanVidas.com . . . . . . . . . .196
6. Suspensión con regulación
de altura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .198
1 Suspensión hidroneumática . . . . . . . . . . . . .200
2 Suspensión neumática . . . . . . . . . . . . . . . . . .216
3 Intervención sobre el sistema . . . . . . . . . . . .227
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .232
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . .233
Práctica Profesional:
Sustitución de un fuelle neumático . . . . . . . . . . .234
Mundo Técnico:
Un sistema de suspensión de cabina de Massey
Ferguson gana la medalla de oro en Sima . . . . .238
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˘
7. Suspensión pilotada
electrónicamente . . . . . . . . . . . . . . .240
1 Suspensión convencional pilotada . . . . . . . .242
2 Suspensión convencional autonivelante . . .248
3 Suspensión hidroneumática (hidractiva) . . .254
10. La dirección asistida . . . . . . . . . . .376
1 Asistencia hidráulica . . . . . . . . . . . . . . . . . . .378
2 Asistencia variable electromecánica . . . . . . .394
3 Asistencia variable hidráulica . . . . . . . . . . . .401
4 Suspensión neumática . . . . . . . . . . . . . . . . . .265
4 Asistencia sobre las ruedas traseras . . . . . . .412
5 Control antibalanceo activo . . . . . . . . . . . . .280
5 Intervención en la dirección asistida . . . . . . .413
6 Intervenciones sobre el sistema . . . . . . . . . .288
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .416
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .290
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . .291
Práctica Profesional:
Mantenimiento y diagnosis
de la suspensión hidractiva 3+ . . . . . . . . . . . . . . .292
Mundo Técnico:
Máximo agarre en curvas.
BMW Dynamic Drive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .296
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . .417
8. La rueda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .298
11. Seguridad y gestión ambiental
en el taller . . . . . . . . . . . . . . . . . . .426
1 Parte metálica de las ruedas . . . . . . . . . . . . .300
2 Parte neumática de las ruedas . . . . . . . . . . .304
3 Anomalías de la rueda . . . . . . . . . . . . . . . . . .322
Práctica Profesional:
Montaje, desmontaje y diagnosis
de la dirección asistida electromecánica . . . . . . .418
Mundo Técnico:
Dirección asistida eléctrica (EPS) . . . . . . . . . . . . .424
1 Política sobre prevención y protección
de riesgos laborales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .428
4 Consejos para el mantenimiento
de las ruedas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .328
2 Riesgos en el taller de MVA, prevención
y protección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .434
5 Diagnosis de anomalías del neumático . . . .329
3 Señalización empleada en el taller . . . . . . . .448
6 Reciclado del neumático . . . . . . . . . . . . . . . .330
4 Consideraciones de seguridad e higiene
en el taller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .453
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .332
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . .333
Práctica Profesional:
Sustitución de neumáticos en un vehículo . . . . .334
Mundo Técnico:
Michelin reinventa el futuro del neumático
con el Michelin Active Wheel . . . . . . . . . . . . . . . .336
5 Gestión ambiental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .460
6 Almacenamiento y retirada
de residuos peligrosos (RP)
del taller . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .462
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .466
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . .467
9. La dirección . . . . . . . . . . . . . . . . . . .338
1 La dirección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .340
2 Geometría de la dirección . . . . . . . . . . . . . . .349
3 Orientación de las ruedas traseras . . . . . . . .360
4 Intervención en la dirección . . . . . . . . . . . . .364
Actividades finales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .370
Evalúa tus conocimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . .371
Práctica Profesional:
Comprobar la alineación
de la dirección en un vehículo . . . . . . . . . . . . . . .372
Mundo Técnico:
Innovaciones para el automóvil . . . . . . . . . . . . . .374
Práctica Profesional:
Elaboración de una ficha de evaluación
inicial de los riesgos en el taller
y su prevención . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .468
Mundo Técnico:
El reciclaje en la fase de eliminación . . . . . . . . . .470
Anexos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .472
A Simbología neumática . . . . . . . . . . . . . . . . . .473
B El sistema de suspensión Bose . . . . . . . . . . . .476
Y
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CÓMO SE USA ESTE LIBRO
Cada unidad de este libro comienza con un caso práctico inicial, que plantea una situación relacionada con
el ejercicio profesional y vinculado con el contenido de
la unidad de trabajo. Pretende que comprendas la utilidad de lo que vas a aprender. Consta de una situación
de partida y de un estudio del caso, que o bien lo resuelve o da pistas para su análisis a lo largo de la unidad. El caso práctico inicial se convierte en eje vertebrador de la unidad ya que se incluirán llamadas que
hagan referencia a ese caso concreto, a lo largo del desarrollo de los contenidos.
El desarrollo de los contenidos aparece ordenado en
epígrafes y subepígrafes y acompañado de numerosas
ilustraciones, seleccionadas de entre los equipos y herramientas más frecuentes que te vas a encontrar al realizar tu trabajo.
En los márgenes aparecen textos que amplían los contenidos y llamadas al caso práctico inicial.
A lo largo del texto se incorporan actividades propuestas y ejemplos que ayudan a asimilar los conceptos tratados.
Como cierre de la unidad se proponen una serie de actividades finales para que apliques los conocimientos
adquiridos y, a su vez, te sirvan como repaso.
El apartado evalúa tus conocimientos consiste en
una batería de preguntas que te permitirán comprobar
el nivel de conocimientos adquiridos tras el estudio de
la unidad.
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IMPORTANTE
Todas las actividades propuestas en este libro deben realizarse en un cuaderno de trabajo, nunca en el propio libro.
En la sección práctica profesional se plantea el desarrollo de un caso práctico, en el que se describen las
operaciones que se realizan, se detallan las herramientas y el material necesario, y se incluyen fotografías que
ilustran los pasos a seguir.
Estas prácticas profesionales representan los resultados
de aprendizaje que debes alcanzar al terminar tu módulo formativo.
La sección mundo técnico versa sobre información técnica de este sector y vinculada a la unidad. Es importante conocer las últimas innovaciones existentes en el
mercado y disponer de ejemplos en la vida real de las
aplicaciones de los contenidos tratados en la unidad.
La unidad finaliza con el apartado en resumen, mapa
conceptual con los conceptos esenciales de la unidad.
Además, se incluyen en el apartado entra en Internet
una serie de actividades para cuya resolución es necesario consultar diversas páginas web sobre componentes
y equipos.
El libro termina con dos anexos:
• Simbología neumática
• El sistema de suspensión Bose
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Unidad 4
6
1
Fundamentos
de máquinas
vamos a conocer...
1. Funciones mecánicas elementales
2. Elementos de guiado y apoyo
3. Mecanismos de transmisión
4. Tipos de movimientos
5. Estudio de los mecanismos según
sus velocidades
6. Acción de las fuerzas sobre los cuerpos
7. Conceptos relacionados con las fuerzas
8. Estudio de los mecanismos según sus fuerzas
PRÁCTICA PROFESIONAL
Sustitución de un rodamiento
Sustitución de una correa de servicios
MUNDO TÉCNICO
¿Es mejor la distribución por correa
o por cadena?
y al finalizar esta unidad...
Analizarás las funciones mecánicas, los tipos
de movimiento y la transmisión
y transformación de los mismos.
Establecerás las diferencias entre los distintos
mecanismos de transmisión de movimiento.
Relacionarás los elementos de transmisión y
transformación de movimiento con sus
órganos auxiliares de sujeción, unión, guiado
y estanqueidad.
Resolverás ejercicios y cuestiones planteadas
con transmisión de movimiento.
Analizarás la transmisión de fuerzas y
esfuerzos a que están sometidos los
elementos de transmisión.
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Página 7
Fundamentos de máquinas
7
CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
Félix trabaja de mecánico en un taller de reparación de automóviles realizando tareas de mantenimiento, principalmente de tipo
correctivo, de los sistemas conjuntos y subconjuntos mecánicos,
hidráulicos, neumáticos y eléctrico/electrónico que conforman los
diferentes tipos de vehículos. Así mismo, deberá realizar transformaciones en los vehículos según petición del cliente.
Como ejemplo de las tareas más habituales, realiza el mantenimiento del sistema de dirección, para lo cual es muy importante
tener los conocimientos siguientes:
20 cm
• Identificar los elementos de guiado y apoyo.
• Analizar los tipos de movimiento.
• Explicar los conceptos de fuerza, par, potencia y sus unidades
asociadas.
• Calcular las desmultiplicaciones y relaciones de movimiento en
ejercicios propuestos y sobre los elementos de transmisión y
transformación de movimiento.
• Clasificar el desmontaje y montaje de rodamientos atendiendo
a los manuales técnicos.
Mangueta
20
cm
r = 25 cm
Barra de
acoplamiento
Z = 14 dientes
Palanca
de ataque
30 cm
A
14 kgf
Palanca de
acoplamiento
Palanca
de mando
Barra
de mando
15 cm
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
1. En el sistema de dirección de un vehículo, intervienen diferentes piezas. ¿Cómo se llaman?
2. Hay diferentes tipos de movimientos. ¿Puedes clasificarlos?
3. Dispone de palancas y ruedas que transforman el movimiento. ¿Puedes calcular su relación de transmisión?
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Unidad 1
8
1. Funciones mecánicas elementales
El funcionamiento de un mecanismo se consigue mediante la acción coordinada
de las diferentes piezas que intervienen en su conjunto, cada una de las cuales
realiza una función precisa.
Para estudiar mejor el comportamiento de las distintas piezas que componen un
mecanismo, vamos a clasificar las funciones elementales para las que se diseñan
cada una de ellas, que serán:
• Estructurales.
• De unión.
• De impermeabilidad.
1.1. Estructurales
Una pieza cumple una función estructural cuando actúa como cuerpo o soporte
de la máquina o de algunos de sus componentes.
Es la parte más robusta, visible exteriormente, llamada normalmente bastidor,
bancada o bloque.
1.2. De unión
Existe unión entre las piezas cuando queda total o parcialmente eliminada toda
posibilidad de desplazamiento de cualquiera de ellas con respecto al resto.
Unión rígida permanente
Es aquella en que, para producir la separación de las piezas, es necesario romper
alguna de ellas o el órgano de unión. Ejemplos de ello son el remachado o la soldadura, utilizados especialmente en elementos estructurales y calderería.
Unión rígida desmontable
vocabulario
El perno
Un perno es el conjunto de tornillo
y tuerca.
Aquella en que se puede realizar el montaje y desmontaje de sus componentes un
número razonable de veces sin deterioro ninguno. Es el caso de unión mediante
tornillos, pernos, espárragos, tuercas, arandelas, prisioneros, pasadores, chavetas,
abrazaderas, etc.
Tornillos, pernos y espárragos
Se entiende por tornillo el elemento de sujeción constituido por una cabeza de
forma variable y un cuerpo, denominado vástago, que se introduce en el agujero
roscado de la pieza a la que se une.
El tornillo se enrosca únicamente en una de las piezas, que hace de tuerca, y atraviesa libremente, con holgura, la otra u otras, destinadas a ser apretadas.
Un perno o tornillo con tuerca, por su parte, atraviesa libremente las piezas que
se desean unir, quedando éstas presionadas entre la cabeza del perno y la tuerca
que enrosca al perno en su otro extremo.
Un espárrago es un tornillo que no tiene cabeza y está roscado por sus dos lados.
Uno enrosca en una pieza, a la que permanece permanentemente unido; y el otro
se introduce en la otra u otras piezas a las que se quiere unir la primera, y recibe
una tuerca para realizar el cierre.
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Fundamentos de máquinas
9
Cabeza
Hexagonal
Allen
Embutida
Phillips
Tornillo
Cuerpo
Tuerca
Redonda
a
Figura 1.1. Tornillo.
a
Figura 1.2. Perno.
a
Figura 1.3. Espárrago.
a
Figura 1.4. Cabezas de tornillos.
Los tipos de cabezas de tornillos más utilizados en automoción son los expuestos
en la figura 1.4.
Tuercas y contratuercas
Son elementos de sujeción complementarios de los pernos y espárragos.
Para evitar que se afloje la tuerca, se aprieta a esta por medio de una contratuerca, que en realidad es otra tuerca, generalmente menos gruesa.
Las tuercas autoblocantes, más extendidas, evitan el aflojamiento incorporando
en el agujero roscado, un anillo de plástico que hace de freno.
Cuadrada
a
Hexagonal
Ranurada
Almenada
Botón
Mariposa
Figura 1.5. Tuercas.
Arandelas
Son elementos complementarios de los tornillos y tuercas. Pueden ser planas o biseladas y las clasificamos según su medida nominal o diámetro interior en milímetros. Se clasifican en:
• Arandelas de protección. Tienen la misión de proporcionar un asiento correcto a las cabezas de los tornillos y a las tuercas, así como de repartir la presión
de la cabeza del tornillo, o de la tuerca, sobre una mayor superficie de la pieza,
para no dañarla.
Plana
a
• Arandelas de seguridad. Tienen por misión impedir el aflojamiento de los
tornillos por las vibraciones de los elementos que los rodean.
• Arandelas de muelle, Grower. Cuya medida nominal será el diámetro interior.
Biselada
Figura 1.6. Arandelas.
Sentido
de apriete
a
Figura 1.7. Arandelas Grower.
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Unidad 1
10
• Arandelas de seguridad con solapa. Es una arandela normal provista de
una solapa cuyo extremo se dobla sobre una arista de la pieza. La parte de
arandela se dobla por su parte sobre una cara de la tuerca cuando esta está
apretada.
• Arandelas dentadas. Los dientes o muescas se clavan en el material, impidiendo el giro de los dos elementos en contacto.
Dentado
exterior
a
Figura 1.8. Arandelas de solapa.
a
Dentado
interior
De cazoleta
Figura 1.9. Arandelas dentadas.
• Arandelas de seguridad para ejes y para agujeros, denominadas también anillos seeger o circlips.
• Arandelas elásticas de retención.
• Anillos de retención. Son anillos cilíndricos que disponen en sentido radial de
uno o más prisioneros.
a
Figura 1.10. Arandelas de retención.
Para ejes
Tornillo
prisionero
Eje
Anillo
Para agujeros
a Figura 1.11. Anillos seeger o circlips.
a
Figura 1.12. Anillo de retención.
Prisioneros
Son elementos roscados normalizados, sin cabeza; con ranura o hexágono interior
para apretarlos por un extremo, y con el otro terminado en punta redondeada o
cónica para apoyar en su alojamiento.
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Fundamentos de máquinas
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Se utilizan para realizar esfuerzos pequeños de frenado, posicionamiento o
bloqueo.
Cilíndrico
Cónico
a
De aletas
Figura 1.13. Tornillos prisioneros.
Pasadores
Elástico
Por el uso a que se destinan, se dividen en: pasadores cilíndricos elásticos (se emplean en las cajas de cambio), cónicos, de aletas (empleados en las rótulas de la
dirección y suspensión, etc.).
Sus principales funciones son las de actuar en posicionado, liberar los tornillos de
cargas cortantes, unir piezas transmitiendo momentos y esfuerzos axiales y bloquear tuercas para evitar que se aflojen.
De horquilla
a
Figura 1.14. Pasadores.
Chavetas
Son unas piezas prismáticas de acero, de sección rectangular y ligeramente cónicas en sentido longitudinal. Van alojadas a presión, dentro de un chavetero, también de sección rectangular, practicado parte en el eje y parte en la pieza que se
ha de solidarizar con el eje.
Abrazaderas
Se emplean para acoplar tubos elásticos (de plástico o goma) a tubos metálicos o
racores, sin que haya fugas en las juntas. En automoción se utilizan mucho para
los manguitos de goma del circuito de refrigeración o para los fuelles de la transmisión y dirección.
A
B
C
D
1:100
a
Figura 1.15. Chaveta.
a
Figura 1.17. Silenblocs.
E
Figura 1.16. Abrazaderas: A. de muelle B. de lámina flexible C. de tornillo sinfín D. con tornillo y tuerca E. de plástico o brida (Ilustración cedida por Dorman).
a
Unión elástica o silenblocs
Utiliza un vínculo intermedio flexible, de caucho, goma, etc., que se coloca entre las dos piezas que se desea juntar y cuya misión es frenar o amortiguar las vibraciones en la transmisión del movimiento de una pieza a otra, se utilizan en los
brazos de la suspensión, soportes, motor, etc.
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Unidad 1
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Unión móvil
Existe unión móvil cuando el desplazamiento de una de las piezas está controlado, dirigido y asegurado por las otras.
l
b
l
a
Figura 1.18. Lengüetas.
Unión móvil deslizante
Esta forma asegura, a la vez, el desplazamiento en traslación y la inmovilización
en rotación.
• Lengüetas. Son piezas prismáticas con los extremos redondeados y dos caras
planas paralelas. Van situadas en el árbol y fijas a él con tornillos de cabeza empotrada. La parte saliente va alojada con holgura en otra ranura practicada en
la pieza que contiene al eje, para poder desplazarse la una sobre el otro.
• Ejes y cubos ranurados o entallados. Los ejes ranurados tienen por objeto
transmitir grandes esfuerzos. Las nervaduras o flancos son rectos. Son muy empleados para las ruedas deslizables de las cajas de cambio y embragues.
Los ejes entallados finos son una variante de los ejes nervados que no admiten
deslizamientos axiales de los órganos de transmisión; es decir, están pensados para
acoplamiento fijo. Se emplean para transmitir movimientos y esfuerzos en cubos
de ruedas, pedal de marcha de las motos, etc.
Perfil de eje nervado
a
Perfil de cubo
nervado
6'
Figura 1.19. Ejes y cubos ranurados.
caso práctico inicial
En la figura 1.20 se indica el nombre de las piezas de la caja de
dirección.
• Otros tipos de uniones deslizantes. Consisten en ejes que se deslizan dentro
del agujero o soporte, el cual evita que estos ejes giren respecto al soporte.
– Barra de cremallera, empleada en las direcciones de cremallera. La barra (6)
engrana con un piñón (9) que accionamos con la columna de la dirección.
Este piñón hace desplazar, pero no girar, a la barra dentro de la carcasa (1).
Para ajustar la holgura sufrida por el desgaste entre barra y carcasa, empleamos un pulsador (19) empujado por un muelle y fijado por una contratuerca.
– Eje deslizante de base cuadrada, empleado en la transmisión de maquinaria
agrícola.
6
9
1
19
a
Figura 1.20. Dirección de cremallera.
a
Figura 1.21. Uniones deslizantes.
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Fundamentos de máquinas
13
Unión móvil giratoria
Las dos piezas son solidarias únicamente en traslación. En rotación, en cambio, son
libres y pueden girar la una con relación a la otra. Un árbol rota respecto al apoyo.
• Ejes. Son elementos estáticos de sección circular que sirven de apoyo a uno o
más órganos móviles que giran sobre él.
• Árboles. Son elementos dinámicos de sección circular que transmiten un movimiento, mediante los elementos mecánicos que lleva montados solidariamente, girando apoyado en unos asientos o soportes.
• Gorrones. Son las partes del eje o árbol que se apoyan en los soportes. Según
sea la dirección de la carga respecto al eje, se clasifican en radiales o muñones,
cuando la carga es perpendicular al eje, y axiales o quicios, cuando la carga actúa en la misma dirección del eje.
• Otros tipos de uniones móviles giratorias son: uno o dos pasadores tangentes
(rótulas de dirección y suspensión), tornillo prisionero, anillo elástico, etc.
Muñón
Quicios
a
Uno o dos pasadores tangentes
a
Tornillo prisionero
Anillo elástico
Figura 1.23. Otros tipos de uniones giratorias.
Unión móvil articulada
Es un caso particular de unión, donde la posibilidad de movimiento de una pieza respecto a otra queda limitada a un giro parcial de la primera respecto a la segunda.
Si una de las piezas se balancea alrededor de un eje, se denomina articulación de
horquilla.
Si la pieza articulada gira alrededor de un punto, se denomina articulación de rótula.
• Articulación de horquilla. Una de las piezas lleva una horquilla en la cual se
aloja la otra; ambas están unidas por el eje de articulación. La pieza móvil no
puede efectuar una rotación completa alrededor de su eje.
Se utiliza en los sistemas de accionamiento del cambio y en los brazos de la suspensión de los vehículos. Entre el eje de articulación (2) y el brazo de articulación (3), se interpone un casquillo elástico (4) que amortigua las vibraciones.
a
Figura 1.24. Horquilla de suspensión.
Figura 1.22. Gorrones.
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caso práctico inicial
En la figura 1.25 se muestra una
barra de dirección y sus articulaciones.
• Articulación de rótula. Las rótulas están formadas por un perno con cabeza esférica (35 o 40), que acopla una placa (32) y un anillo seeger o circlips (31) en
los semicojinetes esféricos (34 y 36 o 39 y 41), mantenidos en posición por un
muelle (33 o 38). Por la parte inferior se dispone un guardapolvo que evita la
entrada de polvo o salida de la grasa que introducimos por el engrasador.
El muelle permite una cierta elasticidad capaz de absorber las vibraciones y,
al mismo tiempo, ajusta automáticamente la holgura que pueda haber. Por
otra parte nos podemos fijar en el detalle de los pasadores de aletas. Otro tipo
de rótula es la que tiene el perno roscado en el extremo y la fijación se realiza con una tuerca en sustitución del pasador de aletas.
31
32
33
34
Engrasador
35
38
36
41
a
40
39
Figura 1.25. Bieleta de la dirección. Articulación de rótula.
1.3. De impermeabilidad
Tienen por objeto evitar que se derramen al exterior los fluidos (líquidos o gases)
contenidos en depósitos y conducciones e impedir la entrada de agentes exteriores (polvo, humedad, etc.), que podrían perjudicar el funcionamiento de los componentes internos de la misma.
• Juntas de estanqueidad. En las uniones fijas entre dos piezas que deben contener un líquido o gas, el perfecto acabado entre las dos superficies en contacto
o asientos no es suficiente para conseguir la estanqueidad, por lo que se emplean las juntas. Consisten en una lámina de amianto aprisionada entre dos
chapas muy finas de acero o de cobre, cuando se trata de soportar elevadas presiones y temperaturas (juntas de culata). Otras veces son de caucho, corcho o
plástico (juntas del cárter del aceite), según las condiciones de trabajo.
Siempre que se hace el desmontaje de este tipo de uniones es conveniente sustituir las juntas por otras nuevas, añadiéndoles en algunos casos una especie de
pasta o sellador hermético.
a
Figura 1.26. Juntas de estanqueidad.
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• Obturadores. Se emplean en las uniones móviles para impedir fugas del aceite o grasas de engrase existentes en los ejes deslizantes o giratorios, y evitar,
con su protección, que entre suciedad en su interior.
d
d1
– Prensaestopas con empaquetadura. Pueden tener forma de cazoleta, copa o vaso.
– Retenes. Llamados también anillos de retención o juntas. Son elementos importantes en toda clase de máquinas y vehículos.
d2
d3
b
Figura 1.28. Prensaestopa con empaquetadura.
a
Figura 1.27. Anillos de fieltro.
d1h11
d2H8
a
a
f
14
N8
– Anillos de fieltro o juntas tóricas de caucho. Se emplean generalmente para
la lubricación por grasa. Los anillos se colocan en canales hechos a propósito en los lados del soporte.
Goma
o resorte
anular
b
15
Figura 1.29. Retenes.
Son de goma sintética y están provistos de un labio apropiado, apretado sobre el eje por la elasticidad de la goma y la acción de un resorte anular. Son
muy apropiados para elevadas revoluciones, pueden tener un alma metálica
incorporada al anillo exterior.
Estos anillos deben ser montados untados en aceite, para suplir, al principio,
la carencia de este y quitar el alabeo del labio, impidiendo la salida del lubricante. Y con el labio hacia el interior.
• Fuelles o guardapolvos. Se utilizan en las rótulas de la dirección y en las juntas
homocinéticas de la transmisión o palieres principalmente. En estas últimas se
comercializan con una bolsa de grasa, para añadir en el momento del montaje.
• Junta tórica. Se denomina junta tórica, a un elemento toroidal de goma elástico, que tiene como funcionalidad asegurar la estanqueidad.
a
caso práctico inicial
En la figura 1.30 se representa una
junta de estanqueidad utilizada en
los sistemas de la caja de dirección.
Figura 1.30. Juntas de estanqueidad (Fuelles).
ACTIVIDADES
1. ¿Para qué llevan las tuercas almenadas sus ranuras?
2. ¿Es indiferente el sentido de las ranuras a la hora de colocar una arandela dentada?
3. Identifica los ejes y cubos ranurados en la transmisión de un vehículo.
4. Localiza en un vehículo los fuelles de la transmisión.
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2. Elementos de guiado y apoyo
En todas las uniones móviles existe un movimiento relativo entre dos superficies,
a fin de facilitar el deslizamiento y reducir el desgaste. Los gorrones se apoyan sobre cojinetes montados en los soportes. Los cojinetes pueden clasificarse, según
su modo de trabajar, en cojinetes o cojinetes de deslizamiento cuando el rozamiento entre gorrón y cojinete se efectúa por deslizamiento; y en rodamientos o
cojinetes de rodadura, cuando el rozamiento es por rodadura.
2.1. Cojinetes de deslizamiento
El empleo de cojinetes de fricción supone una solución más económica respecto
de aquella que emplea cojinetes de rodadura.
Los cojinetes de fricción no pueden ser utilizados para elevadas revoluciones, a
menos que la carga que soporten sea pequeña.
Excepcionalmente, se pueden emplear los cojinetes de fricción, utilizando lubricación a presión, para soportar fuertes cargas y elevadas velocidades; por ejemplo,
semicojinetes de biela y de cigüeñal de un motor alternativo.
Clases de cojinetes de fricción
La fabricación de este tipo de cojinetes se realiza según la figura 1.31, a partir de
chapa de acero recubierta en su cara interna, la superficie de trabajo, con una
aleación antifricción que le proporciona un rozamiento suave y evita el desgaste
del árbol. Los cojinetes deben estar lubricados durante su funcionamiento, normalmente por barboteo o a presión, por lo que disponen de unas ranuras de engrase comunicadas con un orificio, por donde entra el aceite a presión. Otras veces, las ranuras son curvas para facilitar la distribución de la lubricación. A estas
ranuras les llamamos patas de araña. Al mismo tiempo, gracias a su bajo punto
de fusión, si se calienta excesivamente por falta de engrase, el cojinete se funde y
así se evita el agarrotamiento o gripado de las partes en movimiento. El material
antifricción es más blando que el del eje que gira, por lo que el desgaste se produce en el cojinete, que es el que se sustituye en las reparaciones.
Llegada
de aceite
Taladro
y ranura
de engrase
Capa de material
de antifricción
Talón de
posicionamiento
Acero
Cojinetes de pata de araña
a
Figura 1.31. Cojinetes con patas de araña.
Cojinetes de ranura de engrase
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Un ejemplo típico en automoción es cuando se dice que se ha fundido una biela.
Atendiendo a su forma de trabajo (figura 1.32), los cojinetes pueden ser radiales
o axiales.
Según su forma constructiva pueden ser (figura 1.33):
• Enteros. El cojinete se compone de un cilindro hueco, en este caso llamado
casquillo.
• Partidos. Están formado por dos semicasquillos.
Pestaña
Axial y radial
Radial
a
Figura 1.32. Cojinetes axiales y radiales.
a
Figura 1.33. Cojinetes axiales y radiales (enteros y partidos).
Sistemas de montaje y ajuste
En el montaje hay que inmovilizar la superficie exterior de los cojinetes con el soporte, siendo la superficie interior la parte deslizante:
• Para los casquillos enteros, por medio de un ajuste forzado.
• Para los casquillos partidos, se fijan al soporte por medio de unos sombreretes
y unas pestañas, o talón de posicionado, en los bordes (figura 1.31), que se
asientan en unos entrantes del soporte.
A pesar del engrase, los cojinetes y gorrones se desgastan por el rozamiento, aumentando la holgura entre ellos. Para ajustar la holgura, necesitamos soluciones
como las siguientes:
• Para los casquillos: rectificamos el árbol y sustituimos el cojinete por otro nuevo de sobremedida. En un principio, el eje rectificado no entra en el nuevo cojinete, por lo que debemos escariar el nuevo cojinete hasta hacer un ajuste perfecto con el árbol rectificado.
• Para cojinetes partidos: se trata de rectificar el árbol desgastado y sustituir los
semicojinetes por otros de mayor grosor, cojinetes con sobremedida, que cubran
el espacio perdido en el rectificado y se ajusten perfectamente. Ejemplo: los semicojinetes de biela y de cigüeñal.
b
a
Carrera
doble
Carrera
Carrera
a
Figura 1.34. Rectificado de ejes.
Trabajo de escariado realizado con taladradora
vertical; a) taladrado; b) escariado.
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2.2. Cojinetes de rodadura o rodamientos
Están constituidos por un anillo interior, vía o pista interior, unido solidariamente
al árbol o eje; otro anillo exterior, vía o pista exterior, unido al soporte del cojinete; y un conjunto de elementos rodantes (que pueden ser bolas, rodillos o conos),
separados entre sí por medio de una jaula que mantiene cierta distancia entre ellos.
El empleo de rodamientos, aunque encarece el mecanismo, reduce considerablemente el rozamiento, el desgaste y el lubricante necesario. Además permite mayor velocidad de empleo, y admite mayores cargas, tanto axiales como radiales.
Sin embargo, no son muy propicios cuando soportan choques o sobrecargas.
Tipos de rodamientos
En los catálogos de las casas de fabricantes de rodamientos se encuentran diferentes modelos adaptados a la magnitud y dirección de las cargas aplicadas. Un resumen de los mismos aparece en la siguiente clasificación:
Rodamientos radiales para cargas perpendiculares al eje
• Rodamiento rígido de bolas, de una o dos hileras. Este tipo de rodamiento no
soporta más que empujes radiales.
• Rodamiento rígido de bolas de contacto angular. La carga se transmite de un
camino de rodadura al otro, bajo un ángulo de contacto de 40°, con lo que se
consigue una elevada capacidad de carga axial. Existen rodamientos de contacto angular con dos hileras de bolas capaces de absorber las cargas axiales en
ambos sentidos.
• Rodamiento oscilante de bolas o de rótula. Dispone de dos hileras de bolas
con un camino de rodadura común y esférico en el aro exterior. Tiene la propiedad de auto-orientarse, y compensar de este modo posiciones inclinadas del
árbol respecto al soporte, así como flexiones del árbol.
• Rodamiento de rodillos cilíndricos. No pueden soportar más que empujes radiales.
• Rodamiento de agujas. Únicamente soportan cargas radiales. Se usan cuando
interesa que haya poca diferencia de diámetros y existen cargas bruscas.
• Rodamiento oscilante de rodillos. Contiene dos hileras de rodillos simétricos
en forma de tonel, que pueden orientarse libremente en la superficie de rodadura esférica del aro exterior.
PROTECCIÓN
1 deflector de acero: Z
2 deflectores de acero: ZZ
a
ESTANQUEIDAD
1 junta: E
2 juntas: EE
ESTANQUEIDADES REFORZADAS
Junta E10 con 2
labios, uno de ellos
de contacto axial
(Patente SNR)
Junta E16 labio
de contacto axial
Figura 1.35. Protecciones y estanqueidades.
Rodamientos axiales para cargas paralelas al eje
• Rodamiento axial de bolas. Pueden ser de simple efecto, absorbiendo cargas
axiales en un solo sentido, o de doble efecto, absorbiendo cargas axiales en los
dos sentidos.
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Rodamientos para cargas oblicuas
Los rodamientos cónicos pueden transmitir grandes cargas axiales y radiales. Permiten simplificar considerablemente los montajes, mediante la supresión de combinaciones de rodamientos axiales y radiales, ya que los rodillos cónicos cumplen
la finalidad de ambos.
a
Figura 1.36. Tipos de rodamientos.
a
Figura 1.37. Rodamientos.
a
Figura 1.38. Rodamientos cónicos.
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Elección del tipo de rodamiento
Según las condiciones de trabajo, nos decidiremos por un tipo de rodamiento, cuyas características cumplan con las condiciones exigidas, según la tabla siguiente:
Forma constructiva del rodamiento
Rodamientos radiales
Característica
funcional
Rodamientos axiales
Absorción de
carga radial
Absorción de
carga axial
Adaptabilidad
angular
Núm. de
revoluciones elevado
Rozamiento reducido
Alta rigidez radial
Alta rigidez axial
La forma constructiva del rodamiento cumple la característica funcional
Muy bien
a
Bien
No
En determinadas condiciones
Suficientemente
Tabla 1.1. Características de los rodamientos.
Sistemas de montaje
• Soportes. Entre los soportes y el árbol se intercalan unos elementos de guiado
que suavizan el deslizamiento y disminuyen el desgaste, como sucede con los
rodamientos.
Sombrerete
h1
A
D
d
h
c
m
l
a
b
u
Base
V
Visto por A
a
Figura 1.39. Soporte de rodamientos.
• Caja o alojamiento de rodamientos. Los rodamientos suelen alojarse en cajas
o alojamientos practicados en el bastidor.
La posición de los rodamientos generalmente se fija por su lado interno por medio de resaltes o collarines, mecanizados directamente sobre el eje o la caja de
ellos, donde hacen tope, la pista interior o la exterior. Otras veces, las funciones
de resalte o collarines las hacen unos casquillos concéntricos con el eje o la caja,
según permitan un cierto deslizamiento de unos respecto a otros, o estén fijos
tanto al árbol como al bastidor.
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Se fijan, por el lado externo (véase la figura 1.40), con unas tapas o platinas atornilladas a la pared del bastidor (para la pista exterior), unos anillos seegers (para
los aros exterior o interior) o unas tuercas de fijación (para el aro interior).
A
Carcasa
Platinas
B
C
Tapa
Tuerca
Resalte
Junta
Para
ejes
Para
agujeros
Tapa para el anillo exterior
y resalte del eje
a
Tuerca de fijación
Collarín
Anillos
Figura 1.40. Sistemas de fijación de rodamientos.
• Sistemas de fijación de rodamientos:
– Tapa para el anillo exterior y resalte del eje. Se emplean para pequeños esfuerzos axiales (figura 1.40-A).
– Anillos. Se emplea este procedimiento cuando el resalte de la pieza exterior
y del eje son pequeños (figura 1.40-B).
– Tuerca de fijación. Es uno de los procedimientos más empleados. En determinados casos es conveniente emplear contratuerca (figura 1.40-C).
Comprobación de los rodamientos
Un rodamiento deteriorado produce durante su funcionamiento un ruido como de
rugido o sonajero, vibraciones, elevación de temperatura o par anormal de arrastre, rompiéndose totalmente al poco tiempo con el daño que ello pueda causar.
Un rodamiento en perfecto estado no debe de tener la menor corrosión, exfoliación, marcas o fisuras. Además, si hacemos girar alguna de sus pistas, el rozamiento será suave, sin presentar síntomas de agarrotamiento.
ACTIVIDADES
5. Identifica los diferentes tipos de cojinetes radiales y
axiales en un motor, así
como sus soportes, su forma de montaje y de ajuste.
Poleas planas
Aro exterior «flota»
en el alojamiento
Bastidor
Aro exterior apoyado
en la tapa
Sello
de fieltro
Bastidor
Chavetero
6. Analiza el montaje de los
rodamientos en la figura siguiente:
Chavetero
Anillo de
retención
Tapa de
estanqueidad
o platina
Rodamiento
izquierdo
Aros interiores apoyados
en resalte del árbol
a
Figura 1.41.
Rodamiento
derecho
Tapa o platina
de fijación
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3. Mecanismos de transmisión
Se denomina transmisión o mecanismo al conjunto formado por los órganos que
se emplean en las máquinas o talleres para transmitir o transformar un tipo de
movimiento en otro.
Los componentes móviles más empleados en mecanismos son:
• Engranajes.
• Correas.
• Cadenas.
• Tornillos o husillos.
• Acoplamientos de árboles y palancas.
3.1. Engranajes
Es un conjunto mecánico compuesto de dos o más ruedas dentadas, cuyos dientes, enlazados entre sí, transmiten un movimiento circular de un árbol a otro.
La transmisión se realiza por empuje de un diente a otro, impidiendo el deslizamiento entre las ruedas, lo que permite transmitir grandes potencias.
Características de las ruedas dentadas
• Circunferencias en una rueda dentada
– Circunferencia de pie es aquella sobre la que se apoyan los dientes.
– Circunferencia de cabeza es la que limita el dentado por la parte exterior.
Paso circular
Grosor
de
diente
Borde superior
Ancho de cara
Cara
Círculo de adendo
(o de extremos)
Flanco
Fondo
Adendo
Holgura (o claro)
Círculo
base
Adendo = m
Dedendo = 1,25 · m
Relaciones en los engranajes:
Dp = m · z
Dex = Dp + 2m
Din = Dp – 2,5m
y
x
z
a
Figura 1.42.
Círculo
primitivo
Din
Dex
Círculo de dedendo
(o de raíz)
Dp
Dedendo
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Fundamentos de máquinas
23
– Circunferencia primitiva (F). Cuando dos ruedas engranan, las podríamos
considerar, a efectos de transmisión de movimiento, como dos ruedas lisas
que ruedan la una sobre la otra. Al diámetro de cada una de estas ruedas le
llamamos diámetro primitivo. Y es un diámetro intermedio entre el de las
primeras circunferencias.
• Paso (p)
Es el arco de circunferencia primitiva comprendida entre los centros de dos dientes consecutivos, de modo que puede escribirse:
π · Dp = z · p
Donde z es el número de dientes.
Dos ruedas dentadas engranadas deben tener el mismo paso y el mismo módulo
para así poder entrelazar sus dientes.
• Módulo (m)
Es la relación que existe entre el diámetro primitivo y el número de dientes.
D
p
m=
= p (mm/diente)
π
z
Por razones prácticas los valores de m se escogen creciendo de 0,25 en 0,25 hasta
el valor 4, de 0,5 en 0,5 hasta 7 y de 1 en 1 hasta 16, etc.
Clases de ruedas
• Ruedas cilíndricas. Cuando la parte exterior del dentado está contenida en un
cilindro.
• Ruedas cónicas. Cuando la parte exterior del dentado, o contorno de la rueda, es un cono.
Se acostumbra a llamar piñón a la más pequeña y rueda o corona a la más grande.
Clases de dentados
El tipo de dentado que pueden llevar los engranajes puede ser recto, inclinado o
helicoidal, así como en flecha o doble dentado.
• Recto. Cuando los dientes tienen los flancos paralelos a sus ejes. Son los más
sencillos de construir, pero tienen el inconveniente de que los dientes entran
de inmediato en contacto sobre todo el ancho de cara. El impacto repetitivo
de dientes contra dientes produce una vibración particular, que se oye como el
rugido característico de los coches en marcha atrás. El perfil de diente más empleado es el de la evolvente del círculo.
Dentado recto
a
Dentado helicoidal
Doble hélice
Figura 1.44. Dentados rueda cilíndrica.
• Inclinado o helicoidal. Sus flancos forman líneas helicoidales. Tienen la ventaja, sobre las de dentado recto, de ser más silenciosos debido al contacto más
suave y gradual entre las superficies de los dientes cuando estos entran en contacto. Pueden ir a mayor velocidad; pero presentan el inconveniente de la aparición de fuerzas axiales.
Figura 1.43. Rueda dentada cónica.
a
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vocabulario
Double chevro
El primer Citroën –Citroën A, 1919–
ya lucía doble galón, que tiene su
origen en los engranajes –conocidos por su funcionamiento casi perfecto– que fabricaba la sociedad de
engranajes Citroën en 1913.
• Dentado a doble hélice o roblón. Para evitar el inconveniente de la aparición de fuerzas axiales, pueden tallarse las ruedas con los dientes inclinados,
la mitad en un sentido y la otra mitad en el opuesto, de modo que cada flanco de dientes tenga la forma de flecha. Con ello, aparecen las fuerzas axiales
iguales y de sentido contrario, por lo que se anulan, permaneciendo las ventajas de las ruedas de dentado inclinado. Sin embargo, al ser más difícil su ejecución estas ruedas no se usan más que en la transmisión de grandes fuerzas
a gran velocidad.
Tipos de engranajes
saber más
Razón de transmisión
Si Z1, N1, Z2 y N2 son los dientes y
revoluciones de las ruedas se cumple:
Los engranajes pueden ser de tipos distintos, según sea la posición de sus ejes y
las condiciones técnicas que se deseen. Los más corrientes se indican a continuación:
• Ejes paralelos. Es el caso más sencillo y corriente en la técnica. Puede solucionarse con cualquiera de los tipos de dentado que comentamos en el punto anterior.
Z1 · N1 = Z2 · N2
Dentado recto
Engranaje exterior
a
Dentado
helicoidal
Engranaje interior
Cremallera
Figura 1.45. Ejes paralelos.
• Ejes que se cortan. Los dos ejes están situados en el mismo plano y se cortan
en un punto de este. Las ruedas son cónicas, y los dentados rectos, helicoidales, o dentado espiral.
• Ejes que se cruzan. Cuando los dos ejes no son paralelos ni están situados en
el mismo plano. Las soluciones más empleadas son:
– Ruedas cilíndricas helicoidales.
a
– Tornillos sinfín. Cilíndricos o globoides. Estos últimos se utilizan en algunas
direcciones para conseguir una relación de giro variable.
Figura 1.46. Ejes que se cortan.
– Engranaje hipoide. Formado por dos ruedas cónicas en las que sus ejes no se
cortan, sino que se cruzan. Se utilizan en el grupo cónico-reductor de algunos coches de propulsión trasera.
saber más
• Otros tipos. Dentado interior, cremallera, rueda de trinquete y rueda de cadena.
Uno de los inconvenientes de los
coches de propulsión trasera es que
merman un poco la habitabilidad,
ya que hay que dejar espacio para
el eje. El llamado túnel de transmisión (el hueco por donde pasa el
eje) se redujo haciendo que el árbol
de transmisión pueda atacar más
bajo al eje trasero con un engranaje tipo hipoide.
a
La propulsión trasera
Ruedas cilíndricas
helicoidales
a
Engranaje helicoidal
Figura 1.47. Ejes que se cruzan.
Tornillo sinfín normal
Sinfín globoide
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Fundamentos de máquinas
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Tipos de trenes de engranaje
Un tren de engranaje es una sucesión de dos o más ruedas dentadas conectadas.
Según la disposición entre ellas, distinguimos varios tipos de trenes, como son:
• Trenes de engranaje en serie. Son aquellos en que cada eje tiene solo un engranaje.
• Trenes de engranaje en paralelo. Son aquellos en los que cada eje tiene dos o
más engranajes solidarios entre sí.
• Trenes de engranaje serie-paralelo. Son aquellos en los que se combinan unos
en serie y otros en paralelo.
• Trenes de engranaje epicicloidales. Es una clase de tren de engranajes que tiene extensa aplicación. En él son necesarias dos entradas para obtener una salida. Se utilizan en los cambios automáticos de los vehículos y en la reductora de
los motores de arranque modernos.
ωsal.
2
5
3
6
4
ωentr.
N2
Planetario (1)
N4
N3
N5
Satélite (2)
N6
saber más
Willis
Engranajes en serie
N =
2
N2
14z 84t
1
(Z N + Z N )
Z +Z
3
3
N3
1: Planetario
14t 84z
N4
N5
2: Satélites
3: Corona
N6
Eje de
entrada
N7
14z 70t
Eje de
salida
5
3
ωentr.
14z 84z
14z 84z
Corona (3)
7
2
70z
ωsal.
Engranajes epicicloidales
Engranajes en paralelo
a
Figura 1.48. Tipos de trenes de engranaje.
3.2. Correas y poleas
Para la transmisión de movimiento entre árboles alejados, donde la utilización de un
tren de engranaje resulta difícil, se emplean los mecanismos de correas y poleas.
En estos mecanismos la transmisión se realiza por medio de la fuerza de rozamiento, generada entre la polea y la correa (excepto en las correas dentadas, en que la
transmisión se asegura por empuje).
Las transmisiones con correa se usan en una amplia variedad de aplicaciones: correa de la distribución, del compresor del aire acondicionado, del alternador, etc.
Son relativamente silenciosas, no requieren lubricación y resultan de bajo coste
en comparación con las transmisiones de engranajes o cadenas.
El inconveniente principal de las correas es su baja capacidad para transmitir
grandes esfuerzos, debido a la posibilidad de deslizamiento. Por eso se recurre a las
correas dentadas.
1
3
1
1
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26
Tipos existentes
Según la forma del elemento flexible cabe distinguir entre:
Redondas
Banda trapecial
a
Sección
a
mm
h
mm
Z
A
B
C
D
E
F
10
13
17
22
32
38
51
6
8
11
14
19
25
30
Planas
En eslabones
Trapeciales
Dentadas
Banda en V
o multigarganta
Figura 1.49. Tipos de correas.
Elección del tipo de correa y polea
Las correas planas se construyen de diferentes espesores y anchos. Se comercializan en tiras abiertas cortadas, según la longitud, cuyos extremos libres se unen
con chapas atornilladas o grapas, que soportan los esfuerzos y permiten una cierta elasticidad.
Las correas trapezoidales y dentadas son elementos de máquinas fuertemente normalizados.
Conocida la correa, buscamos las poleas, también normalizadas, de forma que nos
acerquemos lo más posible a la relación de transmisión que buscamos.
Finalmente, para cualquier tipo de sección, hay un conjunto de correas con distinto desarrollo o longitud, de las que elegiremos la que más se aproxime a nuestras exigencias.
40
a
A la hora de sustituir una correa, se mide el espesor, la anchura y la longitud o desarrollo. A continuación, se recurre a los catálogos del fabricante, donde encontraremos una correa semejante.
h
Sistemas de montaje
a
Figura 1.50. Tipo de sección.
Tornillo de retención
Llanta
Las poleas se fijan casi siempre al árbol mediante chavetas.
Si están en el extremo del árbol, se encajan entre un collarín practicado en el árbol con un chavetero y un tornillo con su arandela por su parte exterior.
Si están a lo largo del árbol, las fijamos con un tornillo de retención o prisioneros.
En cuanto a las poleas, todas necesitan un sistema tensor. Unas veces este será de
rodillos tensores, como en la correa de la distribución de un coche. En cambio, otras
poleas llevan un sistema de sujeción por basculamiento, como en el alternador.
Cubo y chavetero
a
Figura 1.51. Polea.
Radio
Las correas no deben estar demasiado tensas ni demasiado flojas, debiendo existir siempre una suavidad de atirantamiento, que se mide apretando fuerte con el
dedo pulgar en el punto medio del tramo más largo. La correa debe flexar unos
milímetros pero lo más fiable es consultar los datos del fabricante (la tensión de
la correa es muy importante en los vehículos modernos).
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Bloque
del motor
V
Correa
34
Rodillo
tensor
D
T
2 cm
C
a
Figura 1.52. Tensado de correa.
a
Figura 1.53. Tensado de correa.
a
Figura 1.54. Tensado de correa.
a
Figura 1.56. Husillo y tuerca.
3.3. Cadenas
Los mecanismos de cadenas y ruedas dentadas son aquellos encargados de transmitir un movimiento de rotación entre dos árboles paralelos, por medio del empuje generado entre los dientes de las ruedas y los eslabones de cadena. Se utilizan principalmente cuando los ejes de conductor y conducido son muy distantes
y las condiciones de esfuerzo y altas temperaturas impiden el uso de correas. En
estos casos, la transmisión de cadena puede ser la solución más fiable y económica. Tiene el inconveniente de necesitar lubricación.
De mallas o bloques
De rodillos dobles
De rodillos triples
De rodillos sencillos
a
Figura 1.55. Tipos de cadenas.
Tipos de cadenas
• De mallas o bloques.
• De rodillos. Pueden ser sencillas, dobles, triples, etc.
Elección del tipo de cadena
Las cadenas (en sus diferentes formas) y las ruedas correspondientes son elementos que se encuentran sujetos a fuertes normalizaciones, en especial las cadenas,
pues las ruedas pueden construirse en talleres no especializados.
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3.4. Husillos o tornillo y tuerca
caso práctico inicial
La figura 1.57 muestra un tipo de
caja de dirección.
Se trata de un eje roscado y una tuerca roscada en él. A la tuerca se le asegura
la conducción en traslación y la inmovilización en rotación, de tal manera que,
cuando hacemos girar al eje roscado, la tuerca se enrosca o desenrosca con un
movimiento de traslación. Un ejemplo es el mecanismo de dirección de tornillo y tuerca.
• Tornillo con recirculación de bolas. Otra disposición de este tipo de dirección consiste en intercalar una hilera de bolas entre el tornillo y la tuerca.
El movimiento lineal se transmite por medio de una cremallera lateral a un
sector dentado unido a la palanca de mando. Esta disposición, mucho más
cara y de mayor dificultad de fabricación, disminuye los rozamientos y el
desgaste.
Otros mecanismos que se basan en el mismo principio los vemos en la figura 1.58.
Rosca a derechas
Rosca a izquierdas
Tornillo tensor
Destornillador de vaivén
a
Figura 1.57. Caja de dirección.
a
Figura 1.58.
3.5. Acoplamiento de árboles
A
Son órganos mecánicos que transmiten el movimiento entre dos árboles coaxiales. La variedad de los mismos es muy grande, porque deben adaptarse a las condiciones particulares del trabajo. Según sus características, se distinguen los siguientes tipos:
• Acoplamientos rígidos. Se emplean para unir los extremos de dos árboles que
guardan entre sí una alineación perfecta. Los hay de manguito y de disco; los
acoplamientos están normalizados según el diámetro de los árboles.
– Manguito de dos mitades. El arrastre está asegurado por la adherencia de las
dos mitades del manguito debido a la presión que ejercen los tornillos.
B
Corte A-B
– Manguito de platos y casquillo cónico. El arrastre es doblemente asegurado;
de una parte, por la adherencia de los conos; y de otra, por la presión de los
tornillos. Es más complicado y costoso de fabricar que los anteriores, pero se
monta y desmonta fácilmente.
Fn
R
O
Fn
a Figura 1.59. Acoplamiento rígido con manguito de dos mitades.
• Acoplamientos elásticos. Sirven para acoplar árboles que no están bien alineados. Para ello se intercalan entre sus partes rígidas unos órganos deformables
elásticos de material diverso (caucho, fleje de acero, etc.) que permiten un
arranque ligeramente progresivo, absorben las deformaciones angulares de los
árboles debido a la torsión y eliminan la transmisión de vibraciones. Se utilizan, por ejemplo, en el acoplamiento del árbol de la dirección.
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A
A
29
Corte A-B
Conicidad 5 %
F0
P
F0
α
60
R
α
Fr Fn
F0
a
Figura 1.60. Acoplamiento rígido con platos y casquillo cónico.
• Acoplamientos móviles o variables. Permiten desplazamientos relativos axiales, radiales y angulares de los árboles en movimiento.
– Juntas cardan de cruceta. Son los modelos más conocidos.
Se componen esencialmente de dos horquillas unidas a los extremos de los
árboles, situadas en planos perpendiculares y unidas mediante una articulación en cruz o cruceta, alrededor de la cual pueden oscilar las horquillas.
El inconveniente de estas articulaciones es que no son homocinéticas, por lo
que la velocidad del árbol conducido no es igual a la del árbol conductor,
sino que fluctúa regularmente durante su giro.
– Doble junta cardan de cruceta. Se emplean en mecanismos donde no son
admisibles estas fluctuaciones de velocidad. Están compuestas por un árbol
intermedio unido a los extremos de los dos árboles de la transmisión mediante dos juntas cardan sencillas.
Figura 1.61. Acoplamientos elásticos.
a
caso práctico inicial
La figura 1.61 muestra la unión
elástica entre la caja de dirección y
la columna.
El árbol intermedio puede ser telescópico, para permitir el desplazamiento
axial de uno de los árboles.
– Juntas cardan de rótula. Este sistema, también homocinético, no tiene como
pieza intermedia una cruceta, sino una esfera con cuatro o seis acanaladuras,
en las que se alojan unas bolas.
Árbol telescópico
saber más
1
La junta homocinética
2
3
4
Junta homocinética
1 Horquilla del árbol de transmisión
2 Cruceta
3 Cojinetes de agujas
4 Arandelas de seguridad
Despiece de una junta cardan
a
Figura 1.62.
Cuando las ruedas delanteras son
directrices y motrices, estas tienen
que transmitir fuerzas independientemente del ángulo en que estén
giradas. La junta cardan no soluciona del todo este problema, porque
no transmite la fuerza regularmente, sino a pequeños «saltos». Este
inconveniente se soluciona con la
invención de la junta homocinética.
El primero en emplearla fue la marca francesa Tracta en 1927.
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3.6. Mecanismos de palancas
Este mecanismo, de gran versatilidad, está formado por cuatro componentes, uno
de ellos fijo (bastidor). Los miembros que giran unidos al bastidor se llaman manivelas o balancines, según que puedan dar o no una revolución completa (nosotros le llamaremos palanca). El componente intermedio, que no tiene eje de rotación fijo y que sirve de enlace para los dos anteriores, se denomina biela o
bieleta (nosotros le llamaremos brazo o barra). Por ejemplo: sistema de dirección.
caso práctico inicial
En la figura 1.63 se muestran los
elementos que tiene la dirección.
Palanca de
acoplamiento
Palanca
de ataque
Barra de
acoplamiento
Volante
Mangueta
Columna
Engranaje
Pivote
Palanca de
acoplamiento
a
Palanca
de mando
Barra de
mando
Figura 1.63. Conjunto dirección.
ACTIVIDADES
7. Calcula el módulo de una rueda dentada si tiene 24 dientes y un radio primitivo de 80 milímetros.
8. Sabemos que una rueda dentada tiene un módulo m = 3,5 y 28 dientes. Calcular el diámetro primitivo de la
rueda dentada.
9. Clasifica, por orden de mejor a peor, los distintos tipos de dentados y explica el porqué.
10. ¿Sabrías decir dónde suele haber piñones cónicos en un vehículo?
11. ¿Qué tipo de correa trapezial deberíamos emplear en una transmisión donde la polea menor gira a 1.000 r.p.m.
y la potencia a transmitir es de 147,2 kW?
12. Copia el dibujo en tu cuaderno y en el sistema de dirección de la figura siguiente, identifica las distintas articulaciones y el tipo al que pertenece cada una.
F
E
G
C
D
A
H
B
a
Figura 1.64. Puente delantero.
A.
B.
C.
D.
E.
F.
G.
H.
Palanca de mando
Semibarra de acoplamiento
Palanca de acoplamiento
Semibarra de acoplamiento
Palanca de ataque
Junta elástica
Caja de dirección (mecanismo)
Barra de acoplamiento
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4. Tipos de movimientos
Comenzaremos definiendo los siguientes conceptos sobre el movimiento:
• Móvil: se llama móvil a todo cuerpo que se mueve.
• Trayectoria: la trayectoria es el camino seguido por el móvil.
e
• Velocidad: es el espacio recorrido en la unidad de tiempo. v =
. Se mide en
t
km/h, m/s, etc.
En este punto veremos los distintos tipos de movimientos planos por orden de dificultad:
• Movimiento lineal
caso práctico inicial
• Movimiento angular
En este apartado se indican los diferentes tipos de movimientos.
• Movimiento compuesto (lineal más angular)
4.1. Movimiento lineal
Fíjate en el movimiento del pistón (figura 1.65). La trayectoria o camino del punto A es una línea recta así como la trayectoria del punto B o de cualquier otro,
que también son líneas rectas.
B
A
C
Al mismo tiempo, si la velocidad del punto A es vA = 10 m/s, en ese mismo momento, la velocidad del punto B o del C también será cada una de 10 m/s.
Efectivamente, en cualquier instante las velocidades de todos los puntos del cuerpo son iguales y, además, todos los puntos del cuerpo tienen trayectorias rectilíneas paralelas.
En estos casos, se dice que el pistón tiene un movimiento lineal.
4.2. Movimiento angular
Un cuerpo tiene movimiento angular cuando las trayectorias de todos sus puntos
son circunferencias concéntricas, con centro en el centro de rotación. La velocidad angular de todos sus puntos o, lo que es lo mismo, el número de vueltas que
dan en la unidad de tiempo, es la misma.
a Figura 1.65. Conjunto biela-pistón.
A
B
C
a
Figura 1.66. Volante.
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Al estudiar un movimiento angular se pueden presentar dos casos:
Cálculo de la velocidad lineal en un punto
saber más
Conocidos:
Cantidades y unidades
• La velocidad angular N (rev/min).
Siempre que trabajemos con cantidades, tenemos que poner las unidades en que se miden, para así
saber las unidades en que obtendremos el resultado.
• La distancia R (metros) a su centro de rotación.
Cuando el cuerpo da una vuelta, el punto A recorre una circunferencia con
centro en el centro de rotación y se desplaza la longitud de la circunferencia
L = 2 · π · R (m/vuelta).
Si en un minuto realiza N (vueltas/minuto), se moverá a una distancia de N (vueltas/minuto) · L (m/vuelta) = N · L (metros/minuto). Por tanto, la velocidad lineal del punto A será:
vA = 2 · π · R
(u) ( u )
( )
m
rev
m
·N
=2·π·R·N
rev
min
min
La dirección será perpendicular al radio, y el sentido el que indica la velocidad angular.
Cálculo de la velocidad angular de un cuerpo
Conocidos:
• La velocidad lineal de un punto vB (metros/seg).
• Su distancia R (metros) al centro de rotación.
Si la longitud a que se desplaza el punto B en un segundo es vB (metros/ segundo),
en un minuto se habrá desplazado L = VB (m/s ) · 60 (s /min) = vB · 60 (m/min).
u
u
El número de vueltas que dará en un minuto será igual a la longitud que recorre en
un minuto, partido entre la longitud de una vuelta, L = 2 · π · R (metros/vuelta):
vB
N=
( ) (u)
(u)
m
u
s
u
· 60
2·π·R
s
min
m
rev
=
vB · 60
2·π·R
( )
rev
min
4.3. Movimiento compuesto (lineal más angular)
La rueda de la figura 1.67 rueda sobre el suelo. Esta rueda gira sobre su propio eje
y al mismo tiempo se traslada. Se trata de un movimiento compuesto (lineal más
angular).
C.I.R.
a
Figura 1.67.
Este tipo de movimiento se puede estudiar como un movimiento de rotación cuyo
centro de rotación, en ese instante, centro instantáneo de rotación (C.I.R.), es
el punto de contacto con el suelo. El sentido de giro y la velocidad angular son
los de la propia rueda.
Se trata de un movimiento angular con la diferencia de que en este, el centro de
rotación no es fijo, sino que varía con el tiempo.
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El problema que realmente plantea un movimiento compuesto es calcular el centro instantáneo de rotación. Se pueden presentar dos casos:
a) Conocemos el punto fijo del cuerpo, el que hace contacto con el suelo, sobre
el que gira en ese instante (centro instantáneo de rotación).
b) El cuerpo no tiene ningún punto fijo, pero conocemos la dirección de la velocidad lineal en dos puntos distintos.
EJEMPLO
El disco de la figura rueda sobre el suelo sin resbalar. Se trata de un movimiento lineal más angular. Si sabemos que gira a 200 rev/min, calcula la velocidad a la que se desplaza (velocidad lineal).
Solución
El punto fijo del disco es aquel que está en contacto con el suelo al no haber
deslizamiento. Este será el centro instantáneo de rotación, y consideraremos el
movimiento como de rotación pura respecto a este punto. La velocidad angular es de 200 rev/min.
R = 20 cm
La velocidad de traslación será la velocidad lineal del centro del disco.
C.I.R
.
El centro se mueve en ese instante como si describiera la circunferencia que
pasa por él y con centro en el centro de rotación. Se trata de un movimiento de
rotación. Conocemos la velocidad angular y nos piden la lineal de un punto:
v = 200
rev
u
min
a
· 2 · π · 20
cm
25.120 cm
cm
= 25.120
=
=
min
60 s
rev
Figura 1.68.
u
= 418,66
cm
m
= 4,18
s
s
De todo lo anterior deducimos que el disco está sometido realmente a un movimiento lineal de 4,18 m/s más
un movimiento angular de 200 rev/min respecto a su eje.
El movimiento no es respecto al centro instantáneo de rotación, pues este solo nos sirve para simplificar los
cálculos considerando al movimiento como una rotación pura, y cuyos resultados son totalmente válidos.
ACTIVIDADES
13. Si una persona andando desarrolla una velocidad media de 4 km/h, calcula el tiempo que tardaría en recorrer
una distancia de 15 km.
14. Para el caso anterior, ¿qué espacio recorrerá andando durante 5 horas y 30 minutos?
15. Un coche ha realizado un viaje en dos etapas de 300 y 450 kilómetros. Sabiendo que las velocidades medias
en cada una de ellas han sido de 70,4 y 110,7 km/h, respectivamente, calcula la velocidad media de todo el
recorrido.
16. Una rueda gira con una velocidad angular de 15 rev/min. Calcula las vueltas que da en 15 segundos.
17. Calcula la velocidad angular en rev/min a las que gira la Tierra en su movimiento de rotación. ¿Y la velocidad
a la que gira el minutero y el segundero de un reloj?
18. Un disco de vinilo de 25 cm de diámetro gira a 18 rev/min. Calcula la velocidad lineal de un punto en su borde, y la de otro en la mitad, entre el borde y el centro.
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EJEMPLO
El mecanismo siguiente trata de una rueda que gira respecto a su eje y este
al mismo tiempo respecto a un pivote fijo al suelo. Si la rueda gira a 150
rev/min, calcula la velocidad angular de su eje respecto al pivote.
R = 20 cm
30 cm
Solución
5m
Si nos fijamos en la rueda por separado, vemos que se trata de un movimiento
compuesto. Su velocidad de traslación será:
v = 150
Pivote
Rueda
Eje
u
cm
m
cm
rev
· 2 · π · 20
= 18.840
= 188,4
=
min
min
rev
min
u
a
Figura 1.69.
m
188,4 m
=
= 3,14 s
60 s
Esta será la velocidad lineal del eje en la rueda.
Si nos centramos en el eje y su pivote, podemos hallar la velocidad lineal del punto del eje sobre el que gira la rueda y el recorrido que realiza en una vuelta.
3,14
N=
u
m
s
· 60
s
min
u
2·π·5
m
u
rev
=6
rev
min
ACTIVIDADES
50
2,15 m
100 cm
5m
cm
19. La bicicleta de la figura 1.70 se mueve a 30 km/h. Calcula:
a) La velocidad lineal del punto en contacto con el suelo de cada una de las ruedas.
b) La velocidad angular de cada una de las ruedas.
c) La velocidad lineal del punto más alto de cada una de las ruedas.
20. Si en la bicicleta anterior la velocidad angular de la rueda pequeña es de 70 rev/min, calcula la velocidad angular de la grande.
21. La dirección de la carreta consiste en un eje rígido delantero, que gira sobre el pivote central.
a) ¿Cómo hemos calculado el C.I.R?
b) Si la rueda delantera exterior gira a 30 rev/min, calcula la velocidad angular de las demás ruedas.
Ø 35 cm
Ø 120 cm
Ry = 10 m
c
Figura 1.70.
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5. Estudio de los mecanismos según
sus velocidades
En general, el problema de velocidades de los mecanismos se plantea del modo siguiente: dado un mecanismo, identificamos los distintos componentes y la relación del movimiento entre conductor-conducido en la cadena de movimiento,
hasta llegar al conducido final.
5.1. Engranaje
Es un conjunto mecánico compuesto de dos o más ruedas dentadas cuyos dientes,
enlazados entre sí, transmiten un movimiento circular de un árbol a otro.
Transmisión simple
En la figura 1.71 tenemos dos ruedas dentadas que engranan entre sí:
La rueda dentada 1 tiene movimiento de rotación y cada uno de sus dientes va engranando en los entrantes de la rueda dentada 2, a la que transmite su movimiento.
N2
N1
R1
R2
• La rueda dentada 1 tiene Z1 dientes y gira a N1 revoluciones por minuto.
• La rueda dentada 2 tiene Z2 dientes. Queremos calcular el régimen de giro N2.
Como a cada diente que se desplaza de 1 le corresponde otro diente de 2, tendremos que: N1 · Z1 = N2 · Z2
Relación de transmisión. Es la relación entre el régimen de giro de la conductora y la conducida.
N (régimen de la conductora)
RT = 1
N2 (régimen de la conducida)
Si la RT < 1, es una multiplicación (la conducida gira más rápidamente que la
conductora) y si la RT > 1, es una reducción (la conducida gira más lentamente que
la conductora). De aquí la expresión para la relación de transmisión:
Z
N
RT = 1 = 2
Z1
N2
Otras veces se trabaja con los radios primitivos de cada rueda dentada o diámetros.
De donde nos queda, para la relación de transmisión:
R
Ø
N
Z
RT = 1 = 2 = 2 = 2
R1
Ø1
N2
Z1
Si conocemos los dientes o los radios primitivos de las ruedas dentadas, podemos
calcular la relación de transmisión y, conocida esta, es posible hallar las revoluciones de una rueda cuando conocemos las revoluciones de la otra.
RT · N2 = N1
Trenes de engranaje
Un tren de engranaje es una sucesión de transmisiones simples.
Según la disposición entre ellas, distinguimos varios tipos de trenes, como son:
• Tren de engranaje en paralelo. Es un tren en el que todos los ejes tienen dos
engranajes solidarios entre sí.
• Tren de engranaje en serie. Es aquel en el que cada eje tiene solo un engranaje.
Z1
a
Z2
Figura 1.71.
saber más
Relación entre la transmisión
de fuerza y el giro
Los vehículos compaginan la transmisión de la fuerza del motor por
las dos ruedas del mismo eje y el
giro independiente entre estas,
para poder tomar las curvas, debido a un mecanismo que se intercala entre estas y la caja de cambios
llamado diferencial.
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• Tren serie-paralelo. Es una combinación de los anteriores.
A la hora de estudiar un tren de engranajes, lo consideramos como una cadena
de transmisiones simples, y calculamos la relación de transmisión de cada una de
estas transmisiones.
La relación de transmisión total del tren es el producto de todas estas transmisiones simples.
Relación de transmisión total: RTT = RT1 · RT2 · RT3 . . . RTN
5.2. Cremallera
EJEMPLO
Conocido el radio primitivo y el régimen de giro del piñón de
ataque, calcula la velocidad que se transmite a la cremallera en
la figura 1.72.
r1 (cm)
Solución
Calculamos la velocidad lineal del punto de contacto entre el piñón y la
cremallera.
( ) ( )
( )
cm
rev
cm
· N1
= 2 · π · r1 · N1
vA = 2 · π · r1
rev
min
min
La velocidad de este punto en el piñón es la misma que en la cremallera, no hay deslizamiento, y así tenemos la velocidad de la cremallera.
¿V ?
VA
A
a
Figura 1.72.
5.3. Tornillo sinfín
EJEMPLO
Dado el siguiente tornillo sinfín de una sola entrada conocemos el
régimen de giro del tornillo y el número de dientes de la rueda
dentada Z, calcula la velocidad con que sube el cuerpo.
BA
r1 (cm)
Solución
Cuando el tornillo sinfín da una vuelta, el diente que está en el punto A
pasa al punto B, con lo que la rueda dentada ha avanzado un diente. Si
cuando avanza 1 diente da una vuelta, cuando avance una vuelta la rueda, el tornillo gira Z vueltas (una entrada en el tornillo).
Z
¿N2?
Relación de transmisión del tornillo sinfín:
RT =
N
N conductora
Nº dientes de la rueda
= 1 =Z=
N conducida
Nº de entradas del tornillo
N2
Sabemos que la velocidad con que sube el cuerpo es la misma que la
longitud de cuerda que se enrolla en la unidad de tiempo.
v = 2 · π · r1
u
N rev
cm
· 1
=
Z min
rev
(u) ( )
2·π·r·
N1
( )
cm
min
¿V ?
a
Figura 1.73.
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5.4. Husillos o tornillos
Se emplean para transmitir grandes fuerzas y para convertir un movimiento circular en otro de traslación, o viceversa.
El destornillador de vaivén de la figura 1.74 tiene dos posiciones, de tal manera
que, al empujar al mango contra la pared, unas veces gira en un sentido y otras en
otro. Se trata de un mecanismo de tornillo y tuerca: el mango es la tuerca y el tornillo, el vástago.
5.5. Mecanismos de palancas
Este mecanismo de gran versatilidad está formado por cuatro componentes, uno
de ellos fijo (bastidor). Los miembros que giran unidos al bastidor (tienen un eje
de rotación fijo) se llaman manivelas o balancines, según puedan dar o no una revolución completa; en los mecanismos de dirección les llamaremos palancas.
El componente intermedio, que no tiene eje de rotación fijo y sirve de enlace
para los dos anteriores, se llama biela o bieleta; en los mecanismos de dirección,
barras. Las palancas giran respecto a su eje en un movimiento de rotación pura,
tal como hemos estudiado anteriormente.
Las barras, sin embargo, tienen un movimiento compuesto (rotación más traslación) en el que empezaremos calculando su centro instantáneo de rotación, para
poderlo estudiar como un movimiento de rotación.
Estos mecanismos se utilizan para transformar un movimiento lineal en angular,
o un movimiento angular en otro angular. A continuación exponemos un ejemplo que sirve de aclaración.
A
P = 2 mm
B
a
Figura 1.74.
EJEMPLO
En el sistema de biela-manivela de la figura 1.75, sabemos que la manivela o cigüeñal gira a 4.500 rev/min.
Calcula para ese instante: a) La velocidad angular de la biela. b) La velocidad lineal del pistón.
15,49 cm
B
C.I.R.
¿NA?
9,79
N = 4.500
rev
min
12,65
¿vB?
12
A
vA
r = 8 cm
a
Figura 1.75.
cm
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Unidad 1
38
Solución
a) Se trata de un movimiento compuesto (rotación más traslación). Calculamos su centro instantáneo de rotación y la distancia de los puntos A y B a dicho centro.
vA = 2 · π · 8
La velocidad angular de la biela será:
u
rev
cm
cm
· 4.500
= 226.080
min
rev
min
u
226.080
N=
2 · π · 12
b) VB = 2 · π · 15,49
u
cm
min
cm
u
rev
= 3.000
rev
min
u
cm
cm
rev
· 3.000
= 291,831
min
rev
min
u
ACTIVIDADES
22. Dado el siguiente tren de engranaje en paralelo, si conocemos el número de dientes de cada una de las ruedas y la velocidad de la conductora, calcula la velocidad de la conducida.
Z1
Z2
N1
Z’2.
Z’3 .
Z4
Z3
Z’4
Z5
¿N5?
a
Figura 1.76. Tren de engranajes en paralelo.
23. Para el mismo motor del ejercicio anterior, la posición del pistón y la biela en otro instante es la indicada en
la figura 1.77. Calcula: a) La velocidad angular de la biela. b) La velocidad lineal del pistón.
24. En la dirección de cremallera de la figura 1.78, calcula la relación de giro del volante. Consideramos a las bieletas con movimiento de traslación.
25. Identifica la rueda dentada y el tornillo sinfín en el motor de un limpiaparabrisas o el de un elevalunas.
VB
90 cm
B
Ø = 6 cm
B
Palanca
de arranque
30
cm
85
cm
VA
Mangueta
A
r=
Bieleta
8c
m
a
Figura 1.77.
a
Figura 1.78.
Barra
de mando
Piñón
de ataque
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6. Acción de las fuerzas
sobre los cuerpos
Estudiaremos cómo trabajan las distintas piezas, según las fuerzas a las que se las
someta, y cómo responden a dichas fuerzas.
6.1. Deformación de los materiales
Cuando un cuerpo está sometido a la acción de fuerzas exteriores, se deforma por
pequeñas que estas sean. Si las fuerzas no han superado el esfuerzo elástico, el
cuerpo volverá a su forma original y se cumple la ley de Hooke, que dice: los alargamientos unitarios son proporcionales a las tensiones.
Los esfuerzos internos dependen del tipo de deformaciones y pueden ser los siguientes:
saber más
• Esfuerzo de tracción: las fuerzas lo alargan.
Límite elástico o de proporcionalidad
• Esfuerzo de compresión: las fuerzas lo contraen.
Es la tensión por encima de la cual
las deformaciones dejan de ser proporcionales a los esfuerzos y
comienzan las deformaciones permanentes. En el automóvil, todas
sus piezas se diseñan para que no
se supere el límite elástico en su
funcionamiento normal.
• Esfuerzo de cortadura: las fuerzas lo cortan.
• Esfuerzo de torsión: las fuerzas lo tuercen.
• Esfuerzo de flexión: las fuerzas lo curvan.
Tracción
a
Compresión
Cortadura
Torsión
Flexión
Figura 1.79.
6.2. Rotura de los materiales
Existen dos tipos de roturas bien diferenciadas, que responden a dos situaciones
muy distintas de trabajo.
• Rotura por deformación: por encima del esfuerzo elástico, la deformación
será permanente y, si se supera el esfuerzo de rotura, la pieza termina rompiéndose.
• Rotura por fatiga: los materiales pueden llegar a romperse con cargas muy pequeñas (sin apenas deformación), cuando son sometidos a esfuerzos variables.
Los fallos producidos por la fatiga constituyen la mayoría de los daños estructurales que se producen en aparatos con funcionamiento cíclico, como por
ejemplo motores, suspensiones, etc.
El daño comienza en un punto concreto por desajustes atómicos y se va extendiendo, quedando una superficie pulida por frotamientos en los dos lados, hasta
que la superficie eficaz que queda no puede aguantar el esfuerzo máximo de la
fuerza cíclica y se rompe.
Rotura por
deformación
a
Figura 1.80.
Rotura por
fatiga
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7. Conceptos relacionados
con las fuerzas
Para conocer la relación de las fuerzas y cómo se transmiten sobre el conjunto y
sus partes, empezaremos conociendo el significado de fuerza, par y potencia.
7.1. Fuerza
Las fuerzas no se ven, solo se aprecian por los efectos que producen en los cuerpos sobre los que actúan:
• Originan una deformación en ellos.
• Modifican su estado de posición y movimiento.
0
10
20
30
Δl
2Δl
40
50
P
2P
a
Figura 1.81.
Podemos definir la fuerza como la causa capaz de producir o modificar el estado
de reposo o movimiento de un cuerpo o de originar en él una deformación.
Para medir una fuerza, utilizamos el dinamómetro. Se trata de un muelle fijo por
uno de sus extremos. En el otro extremo lleva un gancho que nos permite colgar
de él los diferentes cuerpos.
ACTIVIDADES
26. Un coche se mueve
por una carretera
horizontal y recta a
100 km/h. Si consideramos nulas todas las
resistencias que se
oponen al movimiento del vehículo, ¿se
necesita una fuerza
para mantener el coche a esa velocidad?
27. Sabemos que un cuerpo tiene distinto peso
según esté en la Tierra
o en la Luna. ¿Variará
la masa según dónde
se encuentre el cuerpo en el espacio? Razona la respuesta.
Al lado del muelle existe una escala graduada que nos servirá para medir los alargamientos del muelle al colgar diferentes cuerpos.
Si colocamos un cuerpo en el extremo libre del muelle, el muelle se alarga hasta
que se detiene en una determinada posición.
Si colgamos varios cuerpos sucesivamente del muelle, de manera que pesen dos, tres,
cuatro... veces más que el más ligero, observaremos que también el alargamiento del
muelle es dos, tres, cuatro... veces mayor que el alargamiento con el más ligero.
P = 2P = 3P = 4P = cte.
⌬l
2⌬l
3⌬l
4⌬l
Esto nos demuestra que una fuerza mayor produce un alargamiento mayor.
La relación entre las fuerzas y los alargamientos es una constante característica de
cada muelle, constante de elasticidad.
Para cuantificar cualquier fuerza o peso, podemos comparar la deformación que
provoca esta fuerza con la deformación de una fuerza de referencia que establezcamos como unidad para comprobar cuántas veces es mayor que esta unidad.
El peso es la fuerza con que la Tierra atrae a los cuerpos. Como unidad de peso
se estableció el de un litro de agua, al que se le denominó kilogramo fuerza (kgf).
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Instintivamente, se sabe que existe una relación entre fuerzas y movimiento. Sin
embargo, no se supo establecer una relación matemática entre ellas hasta que Isaac
Newton realizó el siguiente experimento:
Sobre una superficie totalmente plana y horizontal, colocó un cuerpo que se deslizaba sin rozamiento sobre esta superficie (véase la figura 1.82).
a = cte
∆l = cte
F
a
Figura 1.82.
Tirando, horizontalmente y en línea recta, del cuerpo con un dinamómetro (con
estiramiento constante), el cuerpo se mueve con un movimiento rectilíneo uniformemente acelerado (con aceleración constante).
Comprobó, con cuerpos de distinto peso, que los cuerpos más pesados necesitan mayores fuerzas para adquirir una determinada aceleración, mientras que
para los menos pesados se necesitan fuerzas menores para adquirir la misma
aceleración.
Masa es la resistencia que ofrecen los cuerpos a ser acelerados. Como unidad de
masa se estableció la de un cuerpo de un kilogramo de peso, 1 kgf, al que se le asignó
como valor un kilogramo masa, 1 kg.
Para que un cuerpo de masa m (kg), adquiera una aceleración a (m/s2) le debemos
aplicar una fuerza F = m · a (kg · m/s2).
1 kgf
a
1 kgf
Figura 1.83.
Así se estableció otra unidad de fuerza, el newton, equivalente a la fuerza a aplicar a
un cuerpo de masa 1 kg para que adquiera una aceleración de 1 m/s2.
1 N = 1 kg · 1 m/s2 = 1 kg · m/s2
De todo ello tenemos dos unidades para medir las fuerzas: el kilogramo fuerza
(kgf) y el newton (N). Y, según utilicemos el Sistema Técnico de Unidades o el
Sistema Internacional de Unidades, emplearemos el (kgf) o el (N), respectivamente.
El kilogramo fuerza deriva del Sistema Técnico de Unidades (ST).
El newton deriva del Sistema Internacional de Unidades (SI).
¿Qué relación hay entre el kilogramo fuerza y el newton?
Un cuerpo de masa 1 kg pende en el aire de una cuerda; el peso o la fuerza con
que tira la Tierra de él será de 1 kgf: F = 1 kgf.
Si lo soltamos, el cuerpo caerá al suelo con un movimiento uniformemente acelerado, con una aceleración g = 9,81 m/s2.
Utilizando la fórmula de Newton para calcular la fuerza con la que tira la Tierra
del cuerpo:
F = m · a = 1 kg · 9,81 m/s2 = 9,81 kg · m/s2 = 9,81 N
1 kgf = 9,81 N
1 N = 1 kgf
9,81
Para pasar de kgf a N, multiplicamos por 9,8 N/kgf, y para pasar de N a kgf, dividimos por 9,8 N/kgf.
ACTIVIDADES
28. En un plano horizontal,
sin rozamiento, tiramos
en horizontal de un
cuerpo con un dinamómetro, ¿qué pasará
para los siguientes
casos?: a) Si tiramos de
un kilogramo con una
fuerza de un newton
en horizontal, ¿qué
aceleración adquirirá?
b) Si tiramos de un kilogramo con una fuerza
de un kilogramo fuerza,
¿qué aceleración adquirirá? c) Para que tres
kilogramos adquieran
una aceleración horizontal de 9,81 m/seg2,
¿con cuántos kgf tenemos que tirar? d) Si tiramos de tres kilos con
una fuerza de 1 kgf,
¿qué aceleración adquirirá?
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¿Qué ventajas tiene un tipo de unidades u otro?
El kilogramo fuerza lo podemos utilizar para relacionar la fuerza con la deformación,
o para pesar cantidades de materia en la Tierra (en el espacio las cosas no pesan o
pesan menos, como en la Luna). Sin embargo, el newton, además, nos relaciona la
fuerza con la aceleración, y siempre que necesitemos estudiar un movimiento recurriremos a esta unidad.
Por todo ello, utilizaremos normalmente el newton porque el Sistema Internacional de Unidades es de obligado cumplimiento.
Todas las fuerzas que están en una misma dirección se pueden sustituir por una
equivalente cuyo valor es la suma de los valores de las que van en un sentido, menos las que van en el otro. Si este valor es positivo, la fuerza resultante tiene el
mismo sentido que las que sumamos. Y si tienen valor negativo tendrá el sentido
de las que restamos.
FTOTAL = Suma de los valores de las fuerzas en un sentido – Suma de los valores de las
fuerzas en el otro sentido = m · a.
Cuando el cuerpo no se mueve, o se mueve a velocidad constante, tendremos
a = 0 y, por tanto, FTOTAL = 0.
EJEMPLOS
Pasa a N los siguientes kgf: 56 kgf; 0,46 kgf; 131,8 kgf
Solución
56 kgf · 9,81 N/kgf = 549,3 N; 0,46 kgf · 9,81 N/kgf = 4,5 N
131,8 kgf · 9,81 N/kgf = 1.292,9 N
Pasa a kgf los siguientes N: 12 N; 78,32 N; 0,35 N
Solución
12 N
= 1,22 kgf;
9,81 N/kgf
78,32 N
= 7,981 kgf
9,81 N/kgf
0,35 N
= 0,035 kgf
9,81 N/kgf
Nota: La mejor manera de comprobar el resultado es multiplicando y dividendo con las unidades, para ver cuáles se
van y cuáles quedan.
ACTIVIDADES
29. Pasa los siguientes kilogramos fuerza a newtons:
0,24 kgf; 23 kgf; 68,24 kgf; 123,82 kgf; 1.528,28 kgf
30. Pasa los siguientes newtons a kilogramos fuerza:
0,59 N; 34 N; 28,4 N; 578,35 N; 1.592,37 N
Nota: Expresa todas las cantidades con sus respectivas unidades.
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7.2. Palanca
Con la palanca, lo que ganamos en fuerza lo perdemos en recorrido. El trabajo realizado es el mismo, no cambia.
Cualquier componente móvil de un mecanismo se comporta como una palanca que
recibe una fuerza y un movimiento por un punto, y los transmite a otro punto.
Una palanca es un componente rígido que puede girar alrededor de un punto.
En toda palanca podemos distinguir los siguientes elementos:
• Punto de apoyo, que es el punto A sobre el que puede girar la palanca.
• Brazo de empuje, que es la distancia AB, desde el punto de apoyo hasta el punto de empuje.
saber más
Leyes de la dinámica
Newton descubre las leyes de la
dinámica después de que Galileo
Galilei planteara la siguiente paradoja: Si se tiran, al mismo tiempo, desde la torre de Pisa una pluma y una
bola de plomo, ¿cuál crees que llegará antes al suelo si se desprecia la
resistencia del viento?
• Brazo de resistencia, que es la distancia AC, desde el punto de apoyo hasta el
punto de resistencia.
• Las palancas pueden ser:
1er género
Be E
R
Br
R · Br = E · Be
E
2° género
E
je
R
Br
o
raz
Be
B
de
B
u
mp
e
Be
Momento de un par de fuerzas
R · Br = E · Be
R
3er género
R
de
zo ia
Bra istenc
res
Br
A
Br
R · Br = E · Be
a
F
E = Fuerza de empuje
R = Fuerza de resistencia
E
Be
saber más
d
M=F·d
–F
C
Momento de una fuerza
respecto de un punto
R · Br = E · Be
O1
Figura 1.84. Palanca.
F
d
a
M=F·d
Figura 1.85.
7.3. Momento o par
Si sobre un volante de dirección ejercemos dos fuerzas iguales y de sentidos opuestos, el resultado de la suma de las dos fuerzas es cero, lo que no provocaría ningún
efecto sobre el volante; pero, lejos de esto, el volante gira, lo que nos indica que
hay algo que produce la rotación, este algo es el momento o par de las fuerzas.
Un concepto muy utilizado en mecánica es el de momento o par de una fuerza respecto a un punto:
El momento o par de una fuerza respecto a un punto produce un efecto de giro. Se define como el producto de la fuerza por la distancia de la fuerza al punto de giro.
Al producto del empuje por el brazo de empuje le llamamos par de empuje (CEMPUJE)
y al producto de la resistencia por su brazo, par de resistencia (CRESISTENCIA).
caso práctico inicial
En el apartado 7.3 se explica el
cálculo del momento que se produce en un volante cuando se aplica
una fuerza.
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Ley de la palanca
CEMPUJE = CRESISTENCIA
CEMPUJE, empuje por el brazo de empuje.
CRESISTENCIA, resistencia por el brazo de resistencia.
Partiendo de la ley de la palanca, según las unidades en que expresemos la fuerza
F y la distancia d, el momento C vendrá expresado en diferentes unidades:
• Sistema Técnico:
C = F(kgf) · d(m) = F · d(kgf · m)
• Sistema Internacional:
C = F(N) · d(m) = F · d(N · m)
Hay un múltiplo del (N · m) que se emplea en las llaves dinamométricas:
• El daN · m (decanewton metro).
1 daN · m = 10 N · m G 1 kgf · m
Los momentos se generan al aplicar una fuerza a una distancia del centro de rotación, y se transmiten de unos componentes a otros a través de un árbol sometido a torsión (árboles de transmisión), por el empuje entre dientes (engranajes) o
por la tracción o tiro (correas, cadenas, cuerdas, etc.).
Hay palancas o componentes en los que es más difícil identificar los puntos o brazos, que no se ven como en las palancas anteriores. Ejemplo: una polea, una rueda, un engranaje, etc.
ACTIVIDADES
31. Copia los dibujos en tu cuaderno y distingue en palancas los puntos de apoyo, puntos de empuje, puntos de
resistencia, brazos de potencia y brazos de resistencia, y clasifícalas según el género al que pertenecen.
a
Alicate
Carretilla
Torno
Cascanueces
Cubitera
Volante
Figura 1.86.
En toda palanca, el producto del empuje por el brazo del empuje es igual al producto de la resistencia por el
brazo de resistencia.
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EJEMPLOS
Unas tenazas de cortar alambre tienen el filo a 3 cm de la bisagra. Calcula el esfuerzo de corte cuando
se aplica sobre cada uno de los mangos un empuje de 25 kgf, sabiendo que tienen una longitud de 20 cm.
25 kgf
E = 25 kgf
3 cm
3 cm
20 cm
¿R ?
20 cm
25 kgf
a
Figura 1.87.
Solución
A una tenaza la podemos considerar como dos palancas, acopladas por la bisagra y simétricas.
En el dibujo de la figura 1.87, distinguimos los distintos puntos y brazos de una de estas palancas. Y deducimos los
siguientes valores:
• Empuje = 25 kgf
• Brazo de empuje = 20 cm
• Brazo de resistencia = 3 cm
Si los sustituimos en la ley de la palanca, nos queda:
25 kgf · 20 cm = R · 3 cm
donde, despejando R, resulta:
R=
25 kgf · 20 cm
= 166,6 kgf
3 cm
Dibuja la otra mitad de la tenaza y calcula la resistencia del otro filo.
CE = 10 kgf · m
Las ruedas motrices de un vehículo con tracción delantera giran con un
par, transmitido a través de los palieres, de 10 (kgf · m) cada una. ¿Con qué
fuerza empuja el motor al vehículo hacia delante?
Solución
r = 27,5 cm ¿R?
Cada rueda trabaja como una palanca, así que emplearemos la ley de la palanca.
El problema será identificar los puntos y brazos de esta.
El punto de apoyo es el centro instantáneo de rotación (donde se apoya al suelo).
El punto de resistencia es el eje (del que tira hacia delante del chasis). No distinguimos el empuje, ni el brazo de empuje, pero sabemos que el CEMPUJE = 10 kgf · m.
Brazo de
resistencia
C.I.R.
a
Figura 1.88.
Si aplicamos la ley de la palanca con los datos anteriores:
CEMPUJE = Resistencia · Brazo de resistencia
10 kgf · m = Resistencia · 27,5 cm
Resistencia =
10 kgf · m
10 kgf · 100 cm
=
= 36,3 kgf
27,5 cm
27,5 cm
Esta será la fuerza con la que una rueda tira del coche hacia delante. Como la otra rueda tira con otra fuerza igual, tenemos una fuerza total hacia delante:
FTOTAL = 72,6 kgf
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En el sistema de transmisión por poleas de la figura 1.89, sabemos que la polea conductora gira con un
par CEMPUJE = 35 kfg · m. ¿Cuál será el par que se transmitirá a la polea conducida?
CE = 35 kgf · m
14 cm
6 cm
a
Figura 1.89.
Solución
Se trata de dos palancas acopladas, que giran constantemente. Estudiaremos por separado cada una de estas poleas o palancas:
• Para la conductora:
Identificamos sus puntos y brazos y aplicamos la ley de la palanca:
CEMPUJE = Brazo de resistencia · Resistencia
CE = 35 kgf · m
Resistencia = CEMPUJE/Brazo de resistencia
6 cm
35 kgf · m
35 kgf · 100 cm
Resistencia =
=
= 583,3 kgf
6 cm
6 cm
¿R ?
a
• Para la conducida:
Figura 1.90.
Como la resistencia de la conductora es el empuje de la conducida, si la polea conductora tira de la correa con una fuerza F la correa tira de la conducida con la misma fuerza.
14 cm
CEMPUJE = 583,3 kgf · 14 cm = 8.166,2 kgf · cm =
= 8.166,2
kgf · m
= 81,66 kgf · m
100
E=R
En esta transmisión también hay una multiplicación del par transmitido.
a
Figura 1.91.
ACTIVIDADES
32. Se desea levantar una masa de 300 kg situada al final de una palanca de 2 metros de longitud, para lo
cual se coloca un punto de apoyo a 25 cm de un
extremo. ¿Qué esfuerzo se debe hacer en el otro
extremo de la barra para que el peso pueda ser levantado?
1,2
0,2
m
¿E?
33. Con una palanca de 2 metros de longitud, apoyada a
15 cm de su extremo, se desea elevar un peso de 600
kgf. Calcula la fuerza que es necesario aplicar.
34. Con la carretilla de la figura 1.92 queremos transportar una carga de 85 kg. ¿Qué fuerza debemos aplicar
sobre los manillares?
m
R = 85 kgf
a
Figura 1.92.
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7.4. Potencia
A la hora de subir una carga con dos grúas distintas, comprobamos que ambas lo
hacen pero una la sube a mayor velocidad o menor tiempo que la otra.
En ambos casos, las dos grúas suben la misma carga, pero con distinta velocidad
y tiempo. Cuanto mayor sea la velocidad con la que se desplaza una fuerza, mayor es la potencia de la máquina.
Potencia es el producto de la fuerza que se desplaza por la velocidad a la que se desplaza esa fuerza: P = F · v
De la fórmula anterior, según las unidades en que expresemos la fuerza F y
la velocidad v, la potencia P vendrá expresada, a su vez, en diferentes unidades.
• Sistema Técnico:
P = F (kgf) · v (m/s) = F · v (kgf · m/s)
• Sistema Internacional:
P = F (N) · v (m/s) = F · v (N · m/s) = F · v (vatios)
Ya que 1 N · m/s = 1 vatio.
Un múltiplo del vatio es el kilovatio:
1 kilovatio = 1.000 vatios
Otra unidad muy extendida en mecánica es el caballo:
1 CV = 75 kgf · m/s = 736 (vatios)
Para pasar de kgf · m/s a vatios o N · m/s, o al revés, se trata de pasar los kgf a N
o los N a kgf como vimos en el punto anterior.
1 kW = 1,36 CV
1 Cv = 0,736 kW
mg
s .
CV
kgf ·
Para pasar de CV a kgf · m/s, multiplicamos por 75
mg
s .
CV
kgf ·
Para pasar de kgf · m/s a CV, dividimos por 75
También podemos definir la potencia como la eficiencia en realizar un trabajo, es
decir, la potencia es igual al trabajo realizado dividido por el tiempo empleado en
realizarlo.
P = T (Trabajo)
t (tiempo)
Si el trabajo lo expresamos en julios y el tiempo en segundos, la potencia será en
vatios.
saber más
Constatar el resultado
La mejor manera de comprobar el
resultado es multiplicando y dividendo con las unidades, ver cuáles
se van con cuáles y cuáles quedan.
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EJEMPLOS
kgf · m
y a kW las siguientes cantidades: 12,5 CV; 0,34 CV
s
Pasa a
Solución
kgf ·
12,5 CV · 75
sm
s
CV
0,34 CV · 75 kgf ·
a
= 937,5 kgf ·
m
m
N
; 937,5 kgf ·
· 9,81 ·
= 9.196,87 W = 9,196 kW
s
s
kgf
m
m
m
N
= 25,5 kgf
; 25,5 kgf ·
· 9,81 ·
= 250,15 W = 0,250 kW
CV
s
s
kgf
Pasa a CV y a kW las siguientes cantidades: 136 kgf ·
m
m
; 308 kgf ·
s
s
Solución
m
s
= 1,81 CV;
m
kgf ·
s
136 kgf ·
a
75
m
s
= 4,1 CV;
m
kgf ·
s
308 kgf ·
CV
a
75
CV
136 kgf · m/s · 9,81 N/kgf = 1.334,1 vatios = 1,3341 kW
308 kgf · m/s · 9,81 N/kgf = 3.021,5 vatios = 3,0215 kW
Si aplicamos a la manivela de la figura una fuerza de F (kgf) y, al mismo tiempo, hacemos girar la manivela a un régimen de N (rev/min); calcula la potencia
que desarrollamos.
F = (kgf)
R (m)
Solución
Sabemos que la potencia P = F · v.
De esta expresión conocemos la fuerza F (kgf), pero no conocemos la velocidad v.
a
Figura 1.93.
Para calcular la velocidad, sabemos que se trata de un movimiento angular:
v = 2 · π · R (m/rev) · N (rev/min) = 2 · π · R · N (m/min)
que sustituimos en la fórmula de la potencia:
P = F (kgf) · 2 · π · R · N (m/min) = F · 2 · π · R · N (kgf · m/60 s) = F · 2 · π · R · N
60
(
Puesto que F · R = C, podemos afirmar lo siguiente:
Para un cuerpo que gira a N (rev/min), aplicándole un par C (kgf · m), desarrolla la potencia:
P= F·2·π·R·N
60
(
kgf · m
s
)
)
kgf · m .
s
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Con el torno de la figura 1.94 queremos elevar un cuerpo de 40 kgf de
peso. Si giramos la manivela con una velocidad angular de 20 rev/min, calcula la potencia que desarrollamos en la manivela (potencia motriz) y la potencia que desarrollamos al elevar el peso (potencia resistente).
¿E?
30 cm
9 cm
Solución
Como vimos en el ejercicio anterior, se trata de una palanca. Identificamos los brazos y los puntos y calculamos en este caso el empuje.
R = 40 Kgf
a
Figura 1.94.
Empuje · 30 cm = 40 kgf · 9 cm
Empuje =
40 kgf · 9 cm
= 12 kgf
30 cm
– Potencia motriz o potencia de entrada es la potencia que desarrollamos en la manivela.
PMOTRIZ = F · v = 12 kgf · v =
12 kgf · 2 · π · R · N
= 753,6 kgf · cm/s
60 s
– Potencia resistente o potencia de salida es la que desarrollamos al elevar el peso.
PRESISTENTE = 40 kgf · v
v es la velocidad con que sube el cuerpo, y es igual a la longitud de cuerda que se enrolla en la unidad de
tiempo.
Se trata de un movimiento angular.
v = 2 · π · 9 cm/rev · 20 rev/min = 2 · π · 9 · 20 cm/min = 1.130,4 cm/min =
1.130,4
= 18,8 cm/s
60
Sustituimos el valor de la velocidad para calcular la potencia resistente:
PRESISTENTE = 40 kgf · 18,8 cm/s = 753,6 kgf · cm/s
De los resultados anteriores, deducimos que la potencia que entra en un mecanismo es la que sale de este.
ACTIVIDADES
35. Si el motor de un vehículo le empuja con una fuerza de 57 kgf a una velocidad de 80 km/h, calcula la potencia que desarrolla el motor en CV y kW.
36. Calcula la potencia del motor que acciona un ascensor de 700 kgf de peso, sabiendo que tarda 28 s en efectuar un recorrido de 20 metros.
37. Un motor de 2 CV acciona una bomba hidráulica que sube agua a 6 metros de altura. Calcula el tiempo que
tardará en llenar un depósito de 10.000 litros (consideramos a la bomba como un ascensor que sube toda el
agua al mismo tiempo).
38. A una manivela le aplicamos un par de 6 kgf · m, a un régimen de giro de 30 rev/min. ¿Qué potencia desarrollamos?
39. Un motor Diesel nos proporciona un par de 35 kgf · m a 4.000 rev/min. Calcula la potencia (en CV) que desarrolla el motor a este régimen de funcionamiento.
40. Pasa a vatios las siguientes cantidades:
15 N · cm/s; 17,2 kgf · m/s; 25 DaN · m/min; 62 CV
41. Pasa a caballos las cantidades del ejercicio anterior.
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Unidad 1
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8. Estudio de los mecanismos según
sus fuerzas
Para el estudio de fuerzas, identificamos los distintos componentes, tales como
palancas, en las que distinguimos los brazos y puntos de cada una. Conocido el
empuje de una de ellas, calculamos la resistencia que pasará a ser el empuje de la
que le sigue, para calcular su resistencia, que pasará a ser el empuje de la siguiente hasta llegar a la resistencia del conductor final.
8.1. Engranaje
Es un conjunto mecánico compuesto de dos o más ruedas dentadas cuyos dientes,
enlazados entre sí, transmiten un movimiento circular de un árbol a otro.
Transmisión simple
En la figura 1.95 tenemos dos ruedas dentadas que engranan entre sí.
N2
N1
C1
¿C2?
R2
• La rueda dentada 1:
R1
– Tiene Z1 dientes.
Z1
Z2
R
a
La rueda dentada 1 tiene movimiento de rotación, y cada uno de sus dientes van engranando en los entrantes de la rueda dentada 2, a la que transmite su movimiento.
Figura 1.95.
– Su régimen de giro es N1.
– Se le aplica un par motriz C1.
• La rueda dentada 2:
– Tiene Z2 dientes.
– Su régimen de giro es N2.
– Queremos calcular el par que se transmite C2.
Para calcular el par transmitido a la rueda conducida, consideramos a las ruedas como
palancas acopladas continuamente, que giran, y estudiamos cada una por separado.
– Para la conductora:
C1 = R1 · Resistencia
,
Resistencia =
C1
R2
Como la resistencia de la conductora es el empuje de la conducida:
C2 = Resistencia · R2 = C1 ·
de donde tenemos:
R2
R1
R1
C
= 1
R2
C2
Relación de transmisión
Como vimos en el epígrafe 5.1, es la relación entre el régimen de giro de la conductora y la conducida.
Como demostramos, se puede expresar en función de las relaciones siguientes:
RT =
N1
Z
R
= 2 = 2
N2
Z1
R1
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Y ahora la podremos expresar además en función de las relaciones de par:
N
Z
R
C
RT = 1 = 2 = 2 = 2
N2
Z1
R1
C1
Si conocemos los dientes o los radios primitivos de las ruedas dentadas, podemos
calcular la relación de transmisión. Conocida, es posible hallar el par que se transmite a una rueda si conocemos el de la otra.
C2 = C1 · RT
Trenes de engranajes
Un tren de engranajes es una sucesión de transmisiones simples.
Según la disposición entre ellas, distinguimos varios tipos de trenes, como son:
• Tren de engranajes en serie. Es aquel en el que cada eje tiene solo un engranaje.
• Tren de engranajes en paralelo. Es un tren en el que todos los ejes tienen dos
engranajes solidarios entre sí.
• Tren en serie-paralelo. Es una combinación de los anteriores.
A la hora de estudiar un tren de engranajes, puede considerarse como una cadena de transmisiones simples y calcular así la relación de transmisión de cada una
de esas transmisiones.
La relación de transmisión total del tren es el producto de todas estas transmisiones simples.
saber más
Reducir y aumentar
Con una reducción se reduce la
velocidad y se aumenta la fuerza y
con una multiplicación al revés.
Relación de transmisión
RTT = RT1 · RT2 · RT3 · ... · RTN
EJEMPLO
Dado el siguiente tren de engranajes en serie, si conocemos los radios primitivos de cada una de las ruedas y el par de la conductora, calcula el par de la conducida.
¿C4?
C1
R1
a
R4
R3
R2
Figura 1.96. Tren de engranajes.
Solución
Se trata de un tren de engranajes en serie.
Está formado por tres relaciones de transmisión simples. Calculamos la relación de transmisión de cada una de estas transmisiones.
RT1 =
R2
C
= 2 ;
R1
C1
RT2 =
R3
C
= 3 ;
R2
C2
RT3 =
R4
C
= 4 ;
R3
C3
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A continuación calculamos la relación de transmisión total multiplicando separadamente las relaciones de transmisión simples de los radios y las relaciones de transmisión simples de los pares.
R
R
R
u
· u =
;
R
R
R
u u
RTT =
2
3
4
1
2
3
RTT =
C
C
C
u
· u ·
C
C
C
u u
2
3
4
1
2
3
Igualamos ambas expresiones y tenemos la relación de transmisión total en función de la relación entre los radios y
entre los pares.
RTT =
R4
C
= 4
R1
C1
Conocemos los radios y tenemos la relación de transmisión:
RTT =
R4
R1
También conocemos el par conductor C1, con lo que podremos calcular C4.
C4 = C1 · RTT
ACTIVIDADES
42. Dado el siguiente tren de engranajes en paralelo, si conocemos el número de dientes de cada una de las ruedas y el par de la conductora, calcula el par de la conducida.
C1
Z1
Z2
Z’3
Z4
Z’2
Z3
Z’4
Z5
¿C5?
a
Figura 1.97. Engranajes paralelos.
43. Dado el siguiente tren de engranajes serie-paralelo, si conocemos el número de dientes de cada una de las
ruedas y el par de la conductora, calcula el par de la conducida.
Z1
C 1 kgf · m
Z2
Z’3
Z’4
Z’5
Z’3
Z4
Z’5
Z6
¿C5?
a
Figura 1.98. Tren de engranajes serie paralelo.
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8.2. Cremalleras
EJEMPLO
Dada la figura 1.99 de cremallera siguiente, y conocido el par transmitido del
volante al piñón de ataque, calcula la fuerza que se transmite a la cremallera.
10 (kgf · m)
3 (cm)
Solución
Para calcular la fuerza, sabemos que el piñón trabaja como una palanca.
Conocemos el par motriz y queremos calcular la resistencia:
¿R ?
10 kgf · m = 3 cm · R
R=
10 kgf · m
10 kgf · 100 cm
=
= 333,3 kgf
3 cm
3 cm
a
Figura 1.99 Rueda y cremallera.
8.3. Tornillos sinfín
EJEMPLO
Dado el siguiente tornillo sinfín si conocemos el par aplicado al tornillo sinfín,
calcula el peso que sube.
C1 = 10 kgf · m
N1 = 120
Solución
r = 10 cm
La relación de transmisión del tornillo sinfín es:
¿C2?
Z = 34
N (régimen de la conductora)
Z
R1 = 1
=
1
N2 (régimen de la conducida)
En este tema tenemos otra relación entre pares, tal que:
C
Z
= 2
RT =
C1
1
rev
min
¿v?
a
Figura 1.100. Tornillo sinfín.
C 2 = 340 kgf · m
De donde, tenemos:
C2 = C1 · Z
C2 = 10 kgf · m · 34 = 340 kgf · m
10 cm
¿R ?
Para calcular el peso que puede elevar el torno, consideramos que se trata de una
palanca de la que conocemos el par de empuje C2 y queremos calcular la resistencia o peso que eleva.
340 kgf · m = 10 cm · R
R=
u
340 kgf · m
34.000 kgf · cm
=
= 3.400 kgf
10 cm
10 cm
u
a
Figura 1.101. Torno.
ACTIVIDADES
44. Demuestra a partir de la actividad anterior la ley de la conservación de la energía: la potencia motriz, o que
entra, es igual a la potencia resistente, que sale.
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8.4. Mecanismos de palancas
EJEMPLO
En el sistema de dirección de la figura 1.102, con los datos que aparecen,
calcula la fuerza que debemos aplicar en el volante para vencer una resistencia al giro en cada rueda de 14 kgf.
caso práctico inicial
En este ejemplo se da respuesta
a la cuestión 3.
20 cm
Mangueta
20
cm
r = 25 cm
Barra de
acoplamiento
Z = 14 dientes
Palanca
de ataque
30 cm
A
Palanca de
acoplamiento
Barra
de mando
15 cm
14 kgf
a
Palanca
de mando
Figura 1.102. Sistema de dirección.
Solución
Se trata de una cadena de transmisiones que iremos estudiando desde la rueda hasta el volante.
Mangueta
Barra de mando
E
E = 7 kgf
E = 7 kgf
30 cm
15 cm
14 kgf
E · 30 cm = 14 kgf · 15 cm
E = 14 kgf · 15 cm = 7 kgf
30 cm
Volante
C 1 = 10 (kgf
· cm
)
25 cm
Mecanismo sin fin
E
¿C 1?
C 1 = E · 25 cm
E=
20 cm
R
a
RT = Z =
7 kgf
C1 =
C2
7 kgf · 20 cm
=
= 14
C1
C1
10 kgf · cm
= 0,4 kgf
25 cm
7 kgf · 20 cm
140 kgf · cm
=
= 19 kgf · cm
14
14
C1 = 10 kgf · cm
Figura 1.103. Esquema de los mecanismos.
Todos los cálculos se han hecho para la rueda izquierda. Para la derecha sería lo mismo, ya que gira en la misma medida y la fuerza sería la misma. Por tanto, al volante tenemos que aplicarle una fuerza del doble de la que calculamos:
ETOTAL EN EL VOLANTE = 0,81 kgf
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EJEMPLO
Con el tornillo tensor del tema anterior queremos tensar un cable con una fuerza de 2.500 kgf. ¿Qué fuerza
debemos aplicar a la palanca con la que hacemos girar
al tornillo?
Rosca derecha
Rosca izquierda
R = 2.500 kgf
Solución
Sabemos que, con cada vuelta que da el tornillo, tira del cable la distancia que se contrae (el doble que el paso 2 · p). Si
gira a un régimen N (rev/min), la velocidad a la que se contrae será: v = N rev/min · 2 · p mm/rev
Aplicamos la ley de la conservación de la energía y sustituimos valores, con lo que nos queda:
50 cm
E
a
Figura 1.104. Tornillo tensor.
Pmotriz = E · v = E · 2 · π · 50 cm/rev · N rev/min = E · 2 · π · 50 · N cm/min
u
u
j E · 2 · π · 50 u
N cm/min
N · 2 mm/min
u = 2.500 kgf · u
u
2.500 kgf · 2 mm = 2.500 kgf · 2 mm
u = 1,59 kgf
2 · π · 50 cm
π · 1.000 mm
u
Presistente = 2.500 kgf · N rev/min · 2 · 1 mm/rev = 2.500 kgf · N · 2 mm/min
Pmotriz = Presistente
E=
ACTIVIDADES
45. En la dirección de cremallera de la figura 1.105. Calcula la fuerza que tenemos que aplicar en el volante, para
vencer la resistencia de giro, si para cada rueda la fuerza es de 14 kgf.
15 cm
Ø = 6 cm
Palanca de
arranque
30
cm
Mangueta
Bieleta
Piñón de
ataque
Barra de
mando
25 cm
a
Figura 1.105. Sistema de dirección.
Nota: A medida que los vehículos van siendo más pesados, se necesita más fuerza para girar las ruedas, por
lo que son necesarios volantes mayores, reducciones en la dirección mayores o direcciones asistidas hidráulicamente. Los volantes mayores no son cómodos y grandes reducciones disminuyen la velocidad de respuesta por lo que se tiende a utilizar direcciones asistidas.
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ACTIVIDADES FINALES
1. Localiza los elementos de guiado entre los componentes móviles: pistón-biela, biela-cigüeñal, cigüeñalbloque. Explica su forma de montaje y ajuste.
2. Calcula el módulo de una rueda dentada si tiene 50 dientes y un radio primitivo de 90 mm.
3. Si dos ruedas dentadas engranan, ¿tienen el mismo paso? Explícalo.
4. Demuestra que si dos ruedas dentadas tienen el mismo paso, también tienen el mismo módulo.
5. ¿Cómo extraerías un espárrago que no se desenrosca bien?
6. ¿Cuáles son las medidas nominales que caracterizan a cada una de las piezas siguientes? Si tuvieras que
pedir una pieza de estas, ¿qué medida le darías al almacenista?
Tornillo; tuerca; arandela; anillos seegers para ejes y agujeros; arandelas de retención; anillos de retención;
tornillos prisioneros; pasadores; abrazaderas; casquillos elásticos; ejes ranurados; retenes; fuelles o guardapolvos; rodamientos
7. ¿Qué tipo de correa trapezial deberíamos emplear en una transmisión, donde la polea menor gira a 2.500 rpm
y la potencia a transmitir es de 5,88 kW? ¿Y para 300 rpm y 20 CV?
8. ¿Qué diferencia hay entre una junta homocinética y no homocinética? ¿Cuáles conoces de un tipo u otro?
9. ¿Dónde encontrarías juntas elásticas en un vehículo?
10. ¿Dónde encontrarías juntas homocinéticas en un vehículo? ¿De qué tipo son?
11. Cambia a m/seg las siguientes velocidades: 23 km/h; 245 m/min; 23.400 m/h; 90 km/h; 346 m/min.
12. Sabemos que el tractor de la figura 1.106 se mueve en línea recta a 35 km/h. Calcula la velocidad angular
de las ruedas delanteras y traseras.
v = 35 (km/h)
3,6 m
Ø 80 cm
Ø 150 cm
Ø 150 cm
Ø 80 cm
a
Figura 1.106. Radio de giro (actividad 12).
C.I.R.
2,1 m
Ry = 15 m
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13. Si el mismo tractor coge una curva de radio de giro de 15 metros y la rueda delantera izquierda gira a las mismas revoluciones que en el ejercicio anterior, calcula las revoluciones a las que giran las demás ruedas. (Sabemos que la velocidad a la que se desplaza el tractor es la media de la velocidad lineal de las cuatro ruedas).
1,5 m
90
cm
14. En la bicicleta de la figura 1.107 la rueda trasera gira a 200 rev/min. Calcula la velocidad a la que gira la
rueda delantera, así como la velocidad a la que se desplaza la bicicleta.
90 cm
C.I.R.
a
20 m
Figura 1.107. Radio de giro (actividad 14).
b = 4,2 m
15. En el vehículo de la figura 1.108 la rueda delantera izquierda gira a 350 rev/min. Calcula la velocidad con
que giran las demás ruedas y la velocidad a la que se desplaza el vehículo.
Ø = 55 cm
V = 2,1 m
R4 = 18 m
a
Figura 1.108. Radio de giro (actividad 15).
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ACTIVIDADES FINALES (cont.)
16. Para tensar un cable utilizamos un tornillo tensor como el
de la figura 1.109. Se trata de dos tornillos, uno a derecha y otro a izquierda, de tal manera que ambos se enroscan o desenroscan al mismo tiempo. Considerando que el
paso de rosca es de 1 mm, calcula con qué velocidad contraemos el cable si lo hacemos girar a una velocidad media de 25 rev/min.
Rosca derecha
a
Rosca izquierda
Figura 1.109. Tornillo tensor.
17. Pasa a CV las siguientes potencias:
18.000 W; 6 kW; 358 kgf · m/s
18. Un motor alternativo desarrolla una potencia de 120 CV a 5.500 rev/min. Calcula el par que transmite en
kgf · m.
19. Si el motor del ejercicio anterior transmite un par de 110 kgf · m a 4.400 rev/min, ¿qué potencia desarrolla a este régimen?
20. El motor anterior tira del vehículo de 1.200 kg de masa a una velocidad de 70 km/h con una relación en el
cambio tal que el motor gira a 5.500 rev/min y desarrolla la potencia máxima de 120 CV. Por otra parte, a
esa velocidad la resistencia aerodinámica es de 50 kgf y la de rodadura de 26 kgf. Calcula:
a) La fuerza con la que tira el motor del vehículo.
b) La aceleración o reprís del vehículo en esas condiciones.
21. Un motor capaz de desarrollar una potencia
máxima de 115 CV a 5.200 rev/min está acoplado a un vehículo con ruedas de 45 cm de
diámetro, con la caja de cambios simplificada
y el grupo cónico-reductor de la figura 1.110.
Calcula:
a) El par que desarrolla el motor.
1
3
5
7
Del
motor
C1
b) La velocidad máxima y la mínima alcanzadas por el vehículo (para el régimen de
5.200 rev/min).
9
c) El par máximo y el mínimo transmitidos a
las ruedas.
2
d) Las fuerzas de impulsión máxima y mínima.
e) La potencia de salida o resistente para los
dos casos anteriores.
a
4
6
8
A las
ruedas
Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Z6
Z7
Z8
Z9
Z10
= 15
= 45
= 20
= 40
= 25
= 35
= 30
= 30
= 15
= 60
10
Figura 1.110. Tren de engranajes.
22. Clasifica los siguientes elementos, según el esfuerzo principal al que están sometidos: remache, árbol de
transmisión, pasadores, broca de taladro, viga de la construcción, destornillador, chaveta, cadena, pasador
o rodillo de cadena, columna de la construcción, correa, cable, manivela, cuerda, bulón.
23. Los elementos enumerados en la actividad anterior, ¿cómo crees que se romperían, por fatiga o por rotura? Razona la respuesta.
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EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. Un tornillo de cabeza hexagonal es un elemento:
a) Estructural.
b) De unión.
c) De impermeabilización.
d) De seguridad.
7. Para que dos ruedas engranen una con otra, es
necesario que las dos tengan:
a) El mismo módulo.
b) El mismo número de dientes.
c) El mismo diámetro primitivo.
d) El mismo diámetro exterior.
2. Las arandelas grower, ¿de qué material están
fabricadas?
a) Cobre.
b) Acero común.
c) Aluminio.
d) Acero elástico.
8. En el movimiento angular de un coche tomando una curva a la derecha, ¿qué rueda es la que
tiene menor velocidad angular?
a) Todas igual.
b) Las dos del lado izquierdo.
c) La delantera derecha.
d) La trasera derecha.
3. Las uniones elásticas o silentblocs utilizan un
vínculo intermedio flexible, ¿qué material se utiliza?
a) Caucho o goma.
b) Madera.
c) Aleación de hierro.
d) Amianto.
4. En las articulaciones de rótula siempre está presente:
a) Una unión esférica.
b) Una unión guiada de cola de milano.
c) Una unión con soldadura.
d) Todas las anteriores.
5. En la fabricación de cojinetes se utiliza material antifricción, ¿qué propiedad lo hace aconsejable?
a) La resistencia al desgaste.
b) La dureza.
c) La resistencia a la tracción.
d) El coeficiente de dilatación.
6. Si tenemos un rodamiento cuya denominación
es 32203 ZZ, ¿qué significado tienen las ZZ?
a) Que el elemento rodante son agujas.
b) Que dispone de dos protecciones, una a cada lado
del rodamiento.
c) Que soporta perfectamente los esfuerzos axiales.
d) Ninguna de las anteriores es correcta.
9. En un conjunto de piñón y ruedas dentadas
que engranan entre sí, ¿cómo son las velocidades lineales de sus circunferencias primitivas?
a) Mayor la del piñón.
b) Mayor la de la rueda.
c) Iguales las dos.
d) Ninguna de las anteriores.
10. Si una pieza se parte con una carga muy inferior
a la carga de rotura, cuando está sometida a
esfuerzos variables, diremos que se ha roto por:
a) Tracción.
b) Torsión.
c) Compresión.
d) Fatiga.
11. Tenemos dos volantes de dirección, uno tiene
el doble de diámetro que el otro. El esfuerzo
que tenemos que hacer en el pequeño para
producir el mismo momento o par será:
a) Igual.
b) Menor.
c) Mayor.
d) El doble.
12. ¿Cuál es la unidad de potencia en el S.I.?
a) Vatio.
b) CV.
c) HP.
d) kgf · m.
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PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
Sustitución de un rodamiento
• Prensa y extractores de rodamientos
• Juego de alicates
• Juego de llaves
OBJETIVOS
• Tubos de diferentes diámetros
y longitudes
Practicar el desmontaje y montaje de rodamientos, utilizando los útiles apropiados y cumpliendo las normas de seguridad.
• Plancha eléctrica
(placa de calentamiento)
PRECAUCIONES
• Aceitera
• No golpear directamente sobre las pistas de los rodamientos.
MATERIAL
• Utilizar equipo de seguridad individual.
• Mangueta de un vehículo
ACONSEJADO
PROHIBIDO
PRENSA
MONTAJE
Tubo apoyando
sobre el anillo
interior
Rotura
escamas
grietas en Punzón de
bronce
los anillos
Arandela gruesa
apoyando sobre
los 2 anillos
ACONSEJADO
MONTAJE EN CALIENTE (80° A 90°)
Jaula deformada
bolas dañadas
Tubo apoyando sobre
el anillo exterior
PRENSA
Tubo
MONTAJE EN FRÍO
Huellas de
las bolas en
las pistas
Tubo
Virutas en
los rodamientos
PROHIBIDO
Cuña
Mechero
80° a 90°
Dilatación del
anillo interior
Aceite
limpio
Revenido del acero y pérdida de la dureza
COEFICIENTE DE DILATACIÓN DEL ACERO
100 C6:
11,9 . 10–6
Soporte
aislante
Hornillo
Dilatación de todo
el rodamiento
Placa eléctrica con termostato
regulada entre 80° y 90°
Ej.: un anillo interior del rodamiento de ø interior 40 mm
se dilata, para 60° de: 40 x 11,9 x 10–6 x 60 = 3/100 mm
Montaje k5: apriete medio 1,15/100
Juego de montaje 3/100 – 1,15/100 = 2/100
Eje
Nitrógeno líquido
-196°
Con el frío el eje se contrae
y permite la colocación del
rodamiento
Diámetro del eje a baja temperatura
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HERRAMIENTAS
Sustitución de una correa
de servicios
• Equipo individual de herramientas
• Equipo de aire comprimido
• Tensiómetro
OBJETIVOS
MATERIAL
Saber realizar la sustitución y comprobación de las correas utilizadas en la transmisión de movimientos de los vehículos, utilizando los útiles de bloqueo, tensado
y herramientas adecuadas, y cumpliendo las normas de seguridad.
• Vehículo a motor equipado
con correas de servicio y distribución
• Kit o conjunto de sustitución
PRECAUCIONES
• Documentación técnica
• No realizar tareas con el motor en funcionamiento.
• Manual de reparación
• Antes de desconectar el cable de masa de la batería, comprobar si el vehículo
tiene montada una radio codificada. Si la tiene, asegurarse de que el propietario tenga constancia del código o que el aparato esté conectado a una fuente
de alimentación auxiliar o protector de memoria.
• Antes de comenzar el trabajo, desconectar siempre la conexión a masa de la batería.
• Girar siempre el motor en el sentido de rotación normal a menos que se especifique lo contrario.
• Cuando se gira el motor manualmente, hay que asegurarse de que no queden atrapados manos o dedos entre la
correa y la polea o tensores.
• Seguir las instrucciones de limpieza recomendadas por el fabricante. No se deben utilizar líquidos limpiadores sobre las correas, poleas, piñones o rodillos.
• Respetar los intervalos de tiempo para la sustitución y procedimientos de reemplazo.
• Mantener en su embalaje los materiales y piezas hasta que se necesiten. Almacenarlos en un ambiente sin humedad, buena temperatura y libre de contaminación de polvo, aceite y refrigerante.
• Utilizar las herramientas adecuadas y en buen estado.
DESARROLLO
1. Realizar el desmontaje de las protecciones para acceder a la misma.
2. Efectuar el destensado y posterior desmontaje (véase la figura 1.111).
3. Realizar un examen visual de la correa, que nos indicará las condiciones de funcionamiento. La correa no debe presentar muestras de manchas de aceite, refrigerante, grietas, ni faltas de material, síntomas de rotura o de deshilachado (véase la
figura 1.112).
a
Figura 1.112. Inspección visual.
a
Figura 1.111.
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Unidad 1
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PRÁCTICA PROFESIONAL 2 (cont.)
4. Antes de colocar una correa nueva, hay que asegurarse de que las poleas de transmisión están limpias y libres de
daño o posible desgaste. Asegurarse de que la correa de repuesto tenga un perfil de dientes correcto e idéntico
al retirado; en caso de ser distinto no es intercambiable. No torcer la correa de manera forzada, volver del revés o
doblarla con un radio inferior a 25 mm.
5. Asegurarse de que las poleas giran libremente y están correctamente alineadas (véase la figura 1.113).
6. Comprobar el funcionamiento libre de los mecanismos anexos tales como la bomba de agua, la bomba de aceite y el eje equilibrador. Comprobar el funcionamiento libre del rodillo tensor (véase la figura 1.114) y del rodillo
guía.
Desalineación
angular
a
Desalineación
paralela
Desalineación angular
y paralela
Figura 1.113. Desalineado de correas.
a
Figura 1.114. Rodillo tensor.
7. Respetar las flechas indicadoras de dirección y marcas sobre la superficie exterior para la colocación.
En caso de utilizar la correa usada, antes de desmontarla, marcar siempre
la correa con la dirección original de funcionamiento (véase la figura
1.115).
a
Figura 1.115.
8. Ajustar la tensión preescrita. Cuando la correa de tipo V se gasta mucho,
la base de la V puede tocar la garganta de la polea, evitando que los costados de la correa hagan buen contacto lateral con la polea (véase la figura 1.116).
Esto reduce la fricción y es causa de resbalamiento; una correa gastada
que comienza a tocar fondo se debe reemplazar.
Cuando la correa en multi-V controla varios componentes, los tensores
se utilizan para guiar la correa y mantener la tensión en toda la longitud
de la misma. El perfil del tensor se caracteriza en estos casos por una o
más pestañas.
a
Figura 1.117. Tensado.
a
Posición correcta
a
Posición incorrecta
Figura 1.116. Garganta.
Figura 1.118. Comprobación de tensado.
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Fundamentos de máquinas
63
El tensado se consigue actuando sobre el tensor de la correa (véase la figura 1.117).
El control de la tensión de la correa se puede realizar de las formas siguientes:
A) Visual, de tal manera que la correa pueda retorcerse manualmente 90º (véase la figura 1.118). Esta forma es
orientativa y no está recomendada por ningún fabricante.
B) Colocando el útil y midiendo la flecha, que debe coincidir con la prescrita por el fabricante (véase la figura
1.119).
C) Midiendo la frecuencia (véase la figura 1.120). Para ello, se acerca el sensor a la correa y con un pequeño impacto se hace vibrar, cuanto más tensada se encuentre mayor frecuencia emitirá. Ajustar la tensión a la frecuencia con la prescrita por el fabricante.
a
Figura 1.119. Correa.
a
Figura 1.120. Comprobación de tensado.
9. No ejercer palanca ni forzar la correa en sus poleas o piñones. Respetar todos los pares de apriete.
10. Una vez ajustada la tensión, girar el motor manualmente dos vueltas accionando sobre la tuerca del cigüeñal (véase la figura 1.121) y verificar que el montaje y el tensado han sido correctos (véase la figura 1.122).
a
Figura 1.121. Giro de motor.
a Figura 1.122.
Comprobación de que la tensión es correcta.
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Unidad 1
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MUNDO TÉCNICO
¿Es mejor la distribución por correa
o por cadena?
8 de septiembre, 2009
A nivel particular cada uno puede tener sus propias preferencias en este sentido, pero a nivel general y respondiendo a la pregunta que nos plantea un buen amigo,
debéis saber que la mejor distribución es sin duda alguna por cadena. Hasta no hace mucho tiempo este tipo
de distribución tenía la peculiaridad de que emitía un
pequeño ruido en todo momento, hoy día son totalmente silenciosas. No obstante, en muchas ocasiones
no se trata de poder elegir el tipo de distribución a la
hora de comprar un coche nuevo, ya que esto siempre
va unido al tipo de modelo en cuestión, y hoy día los
coches que disponen de distribución por cadena no
siempre están al alcance de todo el mundo.
Por otro lado, como ya sabéis, la forma más usual de llevar el movimiento del cigüeñal hasta los árboles de levas
que manejan la distribución es una correa dentada, que
podemos destacar de entre sus ventajas que aparte de
que su funcionamiento es silencioso, su coste de producción es bastante barato, pero no debemos olvidar que la
duración de su vida está de alguna forma contada, por
lo que necesitará sustitución cada cierto tiempo. Hay
quien asegura que este tipo de correas pueden alcanzar
de media 150.000 km, nosotros no aconsejamos para
nada que se realicen estos kilómetros con este tipo de
correas, de hecho en cualquier taller siempre os aconsejarán que la sustituyáis a partir de los 60, 70 o como mucho 80 mil kilómetros, intentar prolongar más la vida de
este tipo de correas quizás nos pueda acarrear una reparación realmente importante y cuantiosa.
La otra alternativa son las cadenas, que como sabéis
son motores con cascadas de piñones, engranajes
que suceden para alcanzar desde la parte baja del
motor a la culata, son hoy por decirlo de alguna manera marginales, ya que tienen menos posibilidades
de romperse, y correctamente tensadas no provocan
rozaduras en el motor y pueden perfectamente durar la vida completa del coche, y como ya hemos comentado antes, hoy día son considerablemente silenciosas.
http://cocheslujo.net/author/adrian/page/11
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Fundamentos de máquinas
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EN RESUMEN
FUNDAMENTOS DE MÁQUINAS Y MECANISMOS
Funciones mecánicas
elementales
ESTRUCTURAL
DE UNIÓN
• Rígida permanente
• Rígida desmontable
• Elástica o silenblocs
• Móvil
DE ESTANQUEIDAD
• Junta de estanqueidad
• Obturadores
• Fuelles o guardapolvos
Elementos
de guiado y apoyo
Movimientos
Mecanismos
de transmisión
COJINETES DE
DESLIZAMIENTO
ENGRANAJES
CORREAS Y POLEAS
COJINETES DE
RODADURA O
RODAMIENTOS
CADENAS
LINEAL
HUSILLO
ANGULAR
ACOPLAMIENTO
DE ÁRBOLES
COMPUESTO
PALANCAS
entra en internet
1. En las siguientes direcciones puedes encontrar
cuanto precises sobre cojinetes:
• http://www.es.schaeffler.com
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2. En esta página puedes encontrar innovaciones
y archivos tecnológicos sobre los engranajes:
• http://www.engranajesjuaristi.com
3. Busca en la siguiente dirección catálogos, noticias, notas de prensa y eventos sobre transmisión del movimiento:
• http://www.transmisiones.com
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Unidad 4
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2
Leyes de hidráulica
y neumática
vamos a conocer...
1. Magnitudes físicas de hidráulica y neumática
2. Leyes fundamentales de hidráulica
y neumática
PRÁCTICA PROFESIONAL
Realización de medidas de densidad, presión
relativa y absoluta, caudal, vacío (depresión),
temperaturas, etc.
MUNDO TÉCNICO
Experiencia de Torricelli
y al finalizar esta unidad...
Establecerás equivalencias entre los múltiplos
y submúltiplos del sistema métrico decimal.
Analizarás las distintas magnitudes empleadas
en los fluidos.
Establecerás las diferencias entre densidad,
viscosidad, presión absoluta y relativa.
Determinarás la relación que existe entre
estas magnitudes, con las distintas leyes que
rigen a los fluidos.
Resolverás ejercicios con cálculos de presión,
caudal, potencia, pérdida de carga, etc.
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Leyes de hidráulica y neumática
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CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
Miguel trabaja como profesional en una empresa dedicada al mantenimiento y reparación de vehículos autopropulsados.
Los trabajos que tiene que realizar implican:
• Aplicar las leyes de hidráulica y neumática.
• Determinar la relación que existe entre estas magnitudes con las
distintas leyes que rigen a los fluidos.
• Resolver ejercicios con cálculos de presión, caudal, potencia, pérdida de carga, etc.
• Diseñar instalaciones neumáticas.
• Realizar las comprobaciones: densidad, velocidad, pérdidas, etc.
Estos equipos como elevadores, grúas, gatos, prensas, etc., destinados a ayudar y hacer el trabajo más cómodo en la reparación de los vehículos, necesitan un mantenimiento. Para hacerlo de forma correcta, es necesario conocer su funcionamiento
y tecnología.
Para realizar estas tareas de mantenimiento, es necesario conocer
los conceptos en los que están basados, para ello seguiremos este
procedimiento:
• Comprobar temperaturas y densidades.
• Medir depresiones, presiones relativas y absolutas.
• Obtener la caída de presión en las instalaciones montadas,
mediante ábacos y tablas.
• Verificar caudales.
Llegan a la empresa vehículos para efectuar reparaciones, en
muchos casos hay que intervenir por la parte baja del vehículo planteándose la necesidad de elevarlos, y en otras, hay que desmontar
elementos de un peso elevado. Para ello es necesario disponer de
equipos y útiles. También llegan embalajes de recambios de gran
peso que hay que transportar, por tanto, se plantea el problema:
como elevar un gran peso realizando un pequeño esfuerzo.
• Determinar pérdidas de carga en las instalaciones y equipos de
aire comprimido.
• Sustituir lubricantes con la densidad requerida en cada caso.
• Utilizar equipos de medidas.
Por último, es necesario verificar el funcionamiento correcto
mediante la realización de medidas de: densidad, presión relativa y absoluta, caudal, vacío y temperaturas.
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
1. ¿Qué es la presión?
4. ¿Qué es el principio de continuidad?
2. ¿Qué es el caudal?
5. ¿Qué es el principio de Pascal?
3. ¿Qué es la potencia?
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Unidad 2
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1. Magnitudes físicas de hidráulica
y neumática
saber más
Sistema métrico decimal
Para pasar de cualquier unidad de
longitud a otra menor tenemos
que añadirle tantos ceros como
escalones bajemos y para pasar a
otra mayor tenemos que correr, a
la izquierda, la coma tantos espacios como escalones subamos.
Para pasar unidades de superficie
(longitud al cuadrado), haremos lo
mismo pero añadiendo o corriendo la coma el doble de veces.
Para unidades de volumen (longitud al cubo) lo mismo pero el triple
de veces.
km
En este punto estudiaremos las magnitudes que influyen en los fluidos, así como
las distintas unidades que se emplean en medirlas y la relación entre estas.
EJEMPLO
El volumen del recipiente
El volumen de un recipiente es una característica de este que podemos medir. Para
medirlo comparamos su volumen con el número de litros que puede contener. En
este caso hemos utilizado el litro como unidad. Por todo ello, deducimos que el
volumen es una magnitud física y el litro una unidad de esta.
1.1. Densidad
Se llama densidad de un cuerpo a la masa que dicho cuerpo tiene por unidad de
volumen.
hm
dam
m
dm
cm
mm
a
Como sabemos, magnitudes son todas aquellas características que podemos medir, para lo cual las comparamos con una cantidad, a la que llamamos unidad.
Figura 2.1.
Un cuerpo de masa m kilogramos y volumen V litros tiene una densidad cuyo
valor es:
d = m (kg/litro)
V
La densidad se mide generalmente en:
kg/m3 o kg/L
1.2. Viscosidad
saber más
Sistema anglosajón
1” pulgada = 25,4 mm
Para pasar de pulgadas a milímetros,
multiplicaremos por 25,4 mm/pulgada.
Para pasar de milímetros a pulgadas,
dividiremos entre 25,4 mm/pulgada.
La viscosidad es una propiedad de los fluidos, que se define como la resistencia
que ofrecen las moléculas que configuran el fluido al deslizarse unas sobre otras.
Cuanto mayor es la viscosidad de un líquido, mayor es también la resistencia que
este presenta al fluir.
La viscosidad se mide con un viscosímetro, que consiste en un sencillo tubo, terminado en un orificio calibrado, a través del cual se deja escurrir el líquido de prueba.
Según el tipo de viscosímetro que empleemos tenemos distintas unidades de viscosidad. El viscosímetro Engler es el más utilizado por los fabricantes de aceites,
sobre todo europeos.
Consiste en un recipiente de 200 cc de capacidad en el cual se introduce el aceite a ensayar, se le hace alcanzar la temperatura correcta y se le deja entonces escurrir totalmente, a través de una abertura inferior cuidadosamente calibrada. El
tiempo de escurrimiento se divide por el que emplean, en el mismo tipo de ensayo y en el mismo aparato, 200 cc de agua. El cociente se expresa en grados Engler.
Si la viscosidad es demasiado alta, aumenta la fricción; y en caso contrario, si la viscosidad es demasiado baja, aumentan las fugas internas al perder el efecto de sellado, lo que hace disminuir la eficacia de la bomba y aumentar las temperaturas.
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Leyes de hidráulica y neumática
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En 1950, la Sociedad de Ingenieros Automovilistas (SAE), de Estados Unidos, estableció una escala de viscosidades. La mayoría de los fabricantes de aceites se ciñen a ella.
Los aceites se designan por las siglas SAE seguidas de un número: 10, 20, 30, 40,
50, 60 o 70. A medida que el número es mayor el aceite es más viscoso.
En hidráulica utilizaremos normalmente un SAE 10 o SAE 10W40 hidráulico. Y
para engrasar, en neumática, emplearemos un SAE 10.
Obturador
Aceite
Agua
Marca del nivel
Se define presión como la relación o cociente entre la fuerza y la superficie sobre
la que actúa la misma:
p= F
S
Tobera calibrada
Probeta
Volumen de la
probeta 200 cm3
a
1.3. Presión
Termómetro
Figura 2.2. Viscosímetro Engler.
caso práctico inicial
Aquí se define el término presión.
Según el sistema de unidades empleado al valorar la fuerza, tenemos las siguientes unidades de presión:
• Sistema Técnico: 1 kgf/cm2
saber más
• Sistema Internacional: 1 N/m2 =1 Pa
Así pues, un fluido sometido a la presión de un pascal y en contacto con una superficie plana ejerce sobre cada m2 de dicha superficie una fuerza de 1 N.
1 kgf = 9,81 N
1kgf/cm2 = 105 N/m2 = 105 Pa
EJEMPLO
Dada la figura siguiente, si el émbolo soporta un peso de 200 kgf, calcula la presión que soporta el líquido del cilindro.
Solución
Si nos centramos en el conjunto pistón-peso vemos que sobre este actúa la fuerza de la gravedad con que la Tierra atrae el peso hacia abajo, F1, que será igual a la fuerza con que el líquido empuja al pistón hacia arriba, F2. Al no moverse el peso:
F1 – F2 = 0
200 kgf – F2 = 0
m = 200 kg
F1
F2 = 200 kgf
Ø = 0,1 m
Por tanto, el líquido empuja hacia arriba al émbolo con una fuerza de
200 kgf uniformemente repartida por toda la superficie S del pistón en
contacto con el líquido.
F2
Como sabemos:
¿p ?
F
p=
S
a
Figura 2.3.
2
π · Ø2
= 3,14 · 0,1 = 0,00785 m2
S=
4
4
p=
200 kgf
kgf
25.477 kgf
= 25.477 (kgf/m2) =
= 2,54
0,00785 m2
cm2
10.000 cm2
Lo que quiere decir que la fuerza que ejerce el líquido por cada cm2 de superficie del pistón es de 2,54 kgf.
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Unidad 2
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ACTIVIDADES
1. ¿Sabes cuál es la densidad del agua?
2. Clasifica de más a menos densos: el aire, el agua y el aceite.
3. Pasa a kg/litro las siguientes densidades: 1.000 kg/m3; 1.000.000 kg/dam3; 1.000.000 kg/hm3
4. Pasa a kg/m3 las siguientes densidades: 1 kg/dm3; 1.000 kg/cm3; 10.000 kg/mm3
5. Sabemos que el agua tiene más densidad que el aceite, ¿ocurre lo mismo para la viscosidad?
6. Calcula la presión que soporta el fluido en los siguientes casos. Exprésala en pascales y en kgf/cm2.
P1 = 100 kgf
Ø1 = 10 cm
¿P1?
a
P3 = 1.000 kgf
P2 = 500 kgf
Ø2 = 15 cm
¿P2?
Ø3 = 20 cm
¿P3?
Figura 2.4. Émbolos.
7. Si la presión que soporta el fluido, en los casos anteriores, es de p1 = 200.000 kgf/m2; p2 = 5.000.000 N/m2 y
p3 = 10.000 N/m2, respectivamente. Calcula el peso que sostienen en cada caso.
Presión atmosférica
1 cm
Como todos sabemos, la Tierra se halla envuelta de una masa de aire, a la que llamamos atmósfera.
La columna
pesa 1,03 kg
al nivel
del mar.
Luego
la presión
atmosférica
es de
1,03 kg/cm2
Pues bien, toda esa masa de aire, en la que estamos sumergidos, ejerce una presión sobre la superficie de la tierra y el mar, debida a su propio peso.
2
Una columna
de aire
de 1 cm2
de sección
y tan alta
como
la atmósfera
A 25 °C y al nivel del mar, la presión atmosférica vale 1,033 kg/cm2.
La presión atmosférica varía con la altitud. Está claro que a alturas elevadas, al haber menos longitud de columna de aire, el peso del aire que hay por encima será
menor, pues hay menos cantidad, y por tanto, la presión será menor.
La atmósfera técnica y el bar
a Figura 2.5. La presión atmosférica.
Si expresamos la presión atmosférica en kgf/m2 o N/m2, obtenemos números muy
grandes, que nos complicarían notablemente los cálculos. Por todo ello, en la
práctica se utilizan múltiplos de estos, como son:
• El kgf/cm2, al que llamamos la atmósfera técnica:
1 atmósfera técnica = 1 kgf/cm2
saber más
Unidades de presión
La presión de los ventiladores se
mide en mm cda y la de las bombas en m cda.
cda: columna de agua.
• El bar, que equivale a 100.000 pascales:
1 bar = 100.000 pascales
Por otra parte, 1 bar es prácticamente igual a 1 kgf/cm2. A partir de ahora consideraremos el bar igual al kgf/cm2.
1 bar = 1 kg/cm2 = 1 atmósfera técnica
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Propiedades de la presión en los fluidos
Entre las propiedades de la presión en los fluidos podemos enumerar:
1. La presión en todos los puntos de un mismo plano horizontal es la misma.
2. En un fluido en reposo, la fuerza debida a la presión es perpendicular a la superficie de contacto y hacia fuera.
3. Los fluidos solo trabajan a compresión.
¿Cómo se mide la presión atmosférica?
La primera medición de la presión atmosférica se le atribuye al físico italiano Torricelli, basándose en el siguiente hecho:
Consideremos un tubo abierto por los dos extremos y que contenga mercurio.
Las presiones en los puntos C y D debidas al peso del mercurio son iguales, pues
están en el mismo plano horizontal.
En los puntos A y B la presión debida al peso del mercurio es cero porque están
en la superficie del líquido.
La única presión en esos puntos es debida al peso del aire, es decir, la misma, por
la misma propiedad anterior.
Tomemos un tubo cerrado por un extremo, de 1 metro de longitud y 1 cm de sección, lleno de mercurio y un recipiente también con mercurio.
A
C
Introducimos el tubo lleno de mercurio boca abajo en el recipiente y observamos
que el mercurio del tubo baja un poco.
La única presión en el punto A es debida al peso del aire, es decir, la atmosférica.
B
0,5 m
2
0,5 m
A continuación, desarrollamos un experimento con relación a este punto.
a
D
Figura 2.6. E. Torricelli.
pA = pATMOSFÉRICA (que en principio desconocemos).
Las presiones en los puntos A y B serán iguales (están en el mismo plano horizontal).
pA = pB
Observa que, al estar el tubo cerrado por su parte superior, el peso del aire no actúa sobre el punto B y al mismo tiempo en la parte superior del tubo no hay aire,
sino vacío.
Para conocer la presión en el punto B, necesitamos conocer el peso del mercurio
contenido en el tubo.
Para ello tenemos:
• Densidad del mercurio: d = 13,6 g/cm3
Por tanto, la masa de la columna de mercurio vale:
1m
m = d · V = 13,6 g/cm3 · 76 cm3 = 1.033,6 g = 1,033 kg
1 cm2
B
A
D
C
0,5 m
que al estar en el campo gravitatorio terrestre, tiene un peso de 1,033 kgf.
760 mm
• Volumen de la columna: V = 1 cm2 · 76 cm = 76 cm3
De la fórmula de la presión, nos queda:
pB = F = 1,033 kgf/1cm2 = 1,033 kgf/cm2
S
a
Figura 2.7. E. Torricelli.
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Y, como vimos anteriormente:
pB = pA = pATMOSFÉRICA = 1,033 kgf/cm2
La presión atmosférica, a nivel del mar, es 1 atmósfera y equivale al peso de una
columna de mercurio de 760 milímetros.
Otra unidad de presión es el mm de mercurio (mmHg), empleada para medir pequeñas presiones.
760 mmHg = 1 atmósfera
EQUIVALENCIAS DE UNIDADES DE PRESIÓN
kg/cm2
Presión
Pascal
atm
-5
psi
-5
psf
-5
Pascal
-5
10
0,981 · 10
0,9678 · 10
14,22 · 10
2,045 · 10
1
1
0,981
0,9678
14,22
2.048
105
1 bar
1,019
1
0,987
14,50
2.088
1,0193 · 105
1 atmósfera
1,033
1,013
1
14,70
2.116
1,0332 · 105
0,07031
0,06896
0,06804
1
144
0,0703 · 105
48,826 · 10-5
47,888 · 10-5
47,26 · 10-5
69,44 · 10-4
1
47,876· 105
2
1 kg/cm
1 libra por pulgada cuadrada
1 libra por pie cuadrado
a
bar
-5
Tabla 2.1.
EJEMPLO
Los dos recipientes de la figura (de distinta sección) contienen petróleo, cuya densidad es 800 kg/m3. Calcula:
a) La fuerza que soporta el fondo para cada uno de los casos.
3m
b) La presión que ejerce el petróleo en el fondo para cada uno
de los casos.
5
2,
Solución
a) La fuerza que soporta el fondo será el peso de las columnas de petróleo en cada caso.
3m
Recipiente A
a
m
3m
2
m
1m
Recipiente B
Figura 2.8.
kg
· 3 m · 2,5 m · 3 m = 18.000 kg
m3
mA = d · VA = 800
FA = mA · g = 18.000 kg · 9,81
mB = d · VB = 800
m
= 176.580 N
s2
kg
· 1 m · 2 m · 3 m = 4.800 kg
m3
FB = mB · g = 4.800 kg · 9,81
m
= 47.088 N
s2
b) Para calcular la presión, sabemos que:
u
u
d·S ·h
uS
u
pA =
FA
m g
d · VA · g
kg
m
= A =
= d · SA · hA · g = d · hA · g = 800 3 · 3 m · 9,81 2 = 23.544 N/m2
m
SA
SA
SA
s
SA
pB =
FB
m g
d · VB · g
= B =
=
SB
SB
SB
B
B
·g
= d · hB · g = 800
B
kg
m
· 3 m · 9,81 2 = 23.544 N/m2
m3
s
De todo ello, sacamos que la presión no depende del fondo del líquido, sino de la profundidad y su densidad y de
la gravedad.
p=d·h·g
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Limitaciones en la aspiración de líquidos
Supongamos que en el extremo superior del tubo de la figura 2.7, de 1 metro de
longitud, colocamos una bomba aspirante muy potente y la hacemos funcionar.
La bomba hace vacío y el mercurio empieza a subir, hasta que se hace el vacío total y el mercurio llega a los 760 mm.
Cuando la presión de la columna de mercurio se iguala a la atmosférica local, es
porque se ha hecho el vacío total, por lo que el mercurio dejará de subir.
Con todo ello, a nivel del mar, no podemos aspirar mercurio en un desnivel mayor de 760 mm.
La fuerza que hace subir al mercurio es el empuje de la presión de la columna
de aire que está en la parte baja del tubo, punto B, y no la tracción del aire que
extraemos con la bomba, según la tercera propiedad de la presión expresada anteriormente.
Presiones absolutas y relativas
En las mediciones de presión se ha de diferenciar entre presión absoluta o barométrica y presión relativa o manométrica, según donde situemos el cero en
la escala.
La presión absoluta se mide con relación al vacío y la presión relativa se mide con
relación a la presión atmosférica local.
En neumática e hidráulica se utilizan siempre valores de presión relativa, es decir, presiones por encima de la atmosférica del lugar en que se efectúa la medición.
Se define como depresión (presión relativa negativa) a la diferencia entre el valor de la presión atmosférica y la presión absoluta, cuando esta es menor que la
atmosférica.
Depresión
Presión atmosférica (p0)
Presión absoluta
(pr)
Presión relativa
(pABS) = p0 + pr
Cero absoluto
a
Figura 2.9. Escalas de presión.
EJEMPLO
Un fluido empuja al émbolo de la figura con una presión absoluta pABS = 6,033 kgf/cm2 a 3.000 metros de
altitud, donde la presión atmosférica es p0 = 0,714 kgf/cm2. Calcula:
a) La presión relativa del fluido.
b) La fuerza con la que empuja al émbolo.
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Solución
¿F ?
p0 = 0,714 kg/cm
a) Como sabemos: pABS = pO + pr → pr = pABS – pO
2
Puesto que la presión atmosférica pO varía según la altitud y condiciones meteorológicas, también variará la presión relativa pr para una misma presión absoluta.
Ø = 6 cm
pABS = 6,033 kg/cm2
pr = 6,033 kgf/cm2 – 0,714 kgf/cm2 = 5,319 kgf/cm2
¿pr?
b) Para calcular la fuerza con la que empuja el émbolo, tenemos que considerar
la presión que soporta este por cada una de sus caras:
A 3.000 metros de altitud
a
Donde nos queda que la fuerza que actúa por cada una de las caras será:
Figura 2.10. Émbolo.
F = pABS · S
F’ = p0 · S
p0 = 0,714 kg/cm2
La resultante de estas fuerzas será:
FTOTAL = F – F’ = pABS · S – p0 · S
Si sacamos como factor común la S.
FTOTAL = ( pABS – p0) · S
pABS = 6,033 (kg/cm2)
A 3.000 metros de altitud
a
Como vemos, lo que hay dentro del paréntesis es la pr, y nos queda:
Figura 2.11. Presiones.
FTOTAL = pr · S
A la hora de calcular la fuerza que ejerce un pistón, es suficiente con conocer la presión relativa, puesto que de utilizar la absoluta tendríamos que conocer
la presión atmosférica en cada caso concreto.
F’
F
A 300 metros de altitud
a
Por todo ello, tanto en hidráulica como neumática, siempre se utilizarán manómetros para medir la presión relativa, que es la que nosotros emplearemos
siempre.
Figura 2.12. Fuerzas.
ACTIVIDADES
8. Pasa a kgf/m 2 y N/m 2 la presión atmosférica que, como sabemos, vale
1,033 kgf/cm2.
9. Expresa la presión de 1 bar, que equivale a 100.000 pascales, en kgf/cm2.
h
1
a
2
3
4
10. Con el dibujo de la figura 2.13, explica si la presión en todos los puntos de
un mismo plano horizontal es la misma. ¿En qué propiedad te basas?
5
Figura 2.13. Vasos comunicantes.
11. Con el dibujo de la figura 2.14, ¿cuál será el sentido de la presión del líquido
sobre el fondo? Razona la respuesta.
12. ¿Cuál sería la altura de la columna de mercurio si utilizáramos un tubo de
2 cm2 de sección? ¿Y si el tubo fuera de 15 cm2 de sección? ¿Depende la altura de la columna de la sección del tubo elegido?
F
F
F
F
F
a
13. Pasa la presión de las siguientes columnas de mercurio a kg/cm2:
F
Figura 2.14. Recipiente.
748 mmHg
770 mmHg
760 mmHg
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Leyes de hidráulica y neumática
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14. Calcula la altura de una columna de agua cuya presión sea de una atmósfera.
15. ¿Cuál sería el desnivel máximo al que podríamos elevar agua por aspiración al nivel del mar? Razona la respuesta.
16. ¿Cómo se extrae el agua en perforaciones con una profundidad mayor de 10 metros? ¿Con una bomba aspirante o una impelente (sumergida)? Razona la respuesta.
17. ¿Cómo se extrae el petróleo a kilómetros de profundidad? Investiga la respuesta.
18. ¿Qué medimos con un barómetro? ¿Y con un manómetro?
19. ¿Qué presión consideraste cuando hiciste los ejercicios de las figuras 2.3 y 2.4? Razona la respuesta.
1.4. Caudal
Se define como caudal a la cantidad de fluido que pasa por la sección de un conducto en la unidad de tiempo. Esta cantidad de fluido puede ser expresada en masa
o en volumen, debiendo distinguir el caudal másico o el caudal volumétrico.
caso práctico inicial
Definición de caudal.
• El caudal másico, Cm, se expresa en kg/s.
• El caudal volumétrico, Cv, en m3/s, aunque otras veces se emplea el litro/minuto o el m3/h.
Para pasar de un tipo de caudal a otro, si conocemos la densidad d = m del fluiv
do, nos queda:
(
)
Cm = m
t
Cv = v
t
Si dividimos las dos expresiones entre sí:
Cm = m = d → Cm = d → C = C · d
m
v
Cv
Cv
v
Si tenemos un tubo de sección S cm2, a través del cual fluye un líquido de densidad d g/cm3, con velocidad v cm/seg, al cabo de un segundo, el líquido que pasó a
través de la sección S es un cilindro de base S cm2 y altura h cm. El volumen de
líquido que pasa en un segundo vale:
V = S (cm2) · v (cm/s) = S · v (cm3/s)
Y la masa del líquido correspondiente a este volumen es:
u
u
m = S · v cm3/s · d g/cm3 = S · v · d (g/s)
luego:
Cv = S · v (cm3/s) ; Cm = S · v · d (g/s)
S (cm2)
V (cm/s)
a
Figura 2.15. Volumen.
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Unidad 2
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1.5. Potencia
Consideremos una sección en el tubo de la figura, donde el fluido se desplaza a
una velocidad v m/s y empuja a la sección que va delante de ella con una presión
p kgf/cm2.
Para calcular la potencia que transmite este fluido, aplicamos la fórmula de la potencia. Ya sabemos que:
P=F·v
De esta fórmula, conocemos la velocidad v a la que se desplaza el fluido y, para
calcular la fuerza que ejerce sobre el fluido que va delante, al que empuja, sabemos que:
p= F → F=p·S
S
p
S
Sustituimos en la expresión de la potencia:
v
P=F·v=p·S·v
a
Figura 2.16.
Por otro lado, sabemos que el caudal volumétrico es:
Cv = S · v
que sustituyendo en la expresión anterior:
caso práctico inicial
P = p · Cv
Distintos conceptos de potencia.
La potencia desarrollada por una bomba o compresor es igual al caudal de fluido
que bombea por la presión a la que lo bombea.
La potencia consumida por un receptor es igual al caudal de fluido que recibe por
la presión a la que lo recibe.
EJEMPLOS
Por una tubería de 20 cm de diámetro, circula una corriente de agua de 10 L/s. Calcula la velocidad de
la corriente.
Solución
Como sabemos, el caudal volumétrico es:
Cv = S · v
Si sustituimos valores, tenemos:
Cv = 10 L/s
S=
π · Ø2
= 315 cm2
4
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Despejamos v y nos queda:
v=
Cv
10 dm3/s
10.000 cm3/s
=
=
= 31,8 cm/s
2
S
314 cm
314 cm2
¿Qué caudal barre el émbolo de la figura si se mueve a una velocidad de 2 cm/s?
v = 2 cm/s
Ø = 5 cm
2 cm
a
Figura 2.17. Desplazamiento del émbolo.
Solución
Sabemos que, en un segundo, el émbolo se ha desplazado 2 cm, por lo que el volumen de líquido desplazado
en un segundo equivale al del cilindro de 5 cm de diámetro y 2 de altura.
Cv =
π · Ø2 · v
3,14 · 25 cm2
=
· 2 cm/s = 39,25 cm3/s
4
4
ACTIVIDADES
20. Pasa a L/min, los siguientes caudales volumétricos:
3 m3/h
0,46 m3/s
0,32 L/s
40.000 g/min
0,35 g/s
25 L/h
21. Pasa a kg/min, los siguientes caudales másicos:
3.000 kg/h
22. La velocidad de la corriente de un río, en una zona en que su sección es de 60 m2, es de 0,15 m/s. Calcula el
caudal en m3/min de agua que pasa por el río.
23. Calcula la potencia que transmite un caudal de aceite de 200 L/min a una presión de 200 kg/cm2.
24. Calcula la potencia que transmite un caudal de aire de 2 L/s a una presión de 6 kg/cm2.
25. Queremos comprimir aire a un caudal de 3 L/s con una presión de 8 kg/cm2, ¿qué potencia debe tener el compresor que empleemos?
26. Calcula la potencia consumida por un motor hidráulico que consume 250 L/min a una presión de 175 kg/cm2.
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2. Leyes fundamentales de hidráulica
y neumática
Tanto los circuitos hidráulicos como los neumáticos están regidos por leyes que establecen relaciones entre las distintas magnitudes estudiadas en el punto anterior.
2.1. Ley fundamental de los gases (ley de Boyle-Mariotte)
Las tres magnitudes que determinan las condiciones en que se encuentra un gas son:
• La presión
• El volumen
• La temperatura
Cuando varía una de las magnitudes, dos o las tres a la vez, decimos que el gas sufre una transformación.
Las transformaciones que sufre un gas, cuando varían la presión y el volumen manteniéndose constante la temperatura, se rigen por la ley de Boyle-Mariotte, que dice:
A temperatura constante, consideramos el producto de la presión a que está sometido un gas por el volumen que ocupa se mantiene constante.
La fórmula que representa dicha ley es:
p · V = cte. o bien p1 · V1 = p2 · V2
donde:
• p1 es la presión antes de la transformación.
• V1 es el volumen antes de la transformación.
• p2 es la presión después de la transformación.
• V2 es el volumen después de la transformación.
Siempre que empleemos esta fórmula, expresaremos la presión absoluta.
EJEMPLO
El pistón de la figura 2.18, en su posición de reposo, soporta una
presión p0 = 1 atmósfera y el gas que contiene ocupa un volumen
de V = 1 m3. Calcula el volumen que pasará a ocupar el gas, si aplicamos sobre el pistón una fuerza de 100 kgf.
100 kgf
Ø = 10 cm
V1 = 1 m3
a
¿V2?
Solución
El gas contenido en el cilindro sufre una transformación, al variar la
presión y el volumen que ocupa sin cambiar su temperatura, por lo
que emplearemos la ley de Boyle-Mariotte:
Figura 2.18. Compresión de gases.
De donde conocemos p1 y V1 directamente.
Pasamos a calcular p2.
p1 · V1 = p2 · V2
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Si, además de soportar la presión atmosférica, p0 = 1 atmósfera aplicamos una fuerza de 100 kgf:
p=
· F
100 kgf
100 kgf
=
=
= 1,27 kgf/cm2
S
π · Ø2
78,5 cm2
cm2
4
p2 = p0 + p = 1,033 kgf/cm2 + 1,27 kgf/cm2 = 2,3 kgf/cm2
Si sustituimos los valores anteriores en la fórmula de Boyle-Mariotte:
2
3
V2 = 1,033 kgf/cm 21 m = 0,45 m3
2,3 kgf/cm
1,033 kgf/cm2 · 1 m3 = 2,3 kgf/cm2 · V2;
2.2. Principio de continuidad
En un tubo cerrado, el caudal de fluido que circula por él es el mismo en cualquier
punto o tramo de su recorrido, aunque estos sean de distintos diámetros.
Consideremos el tubo representado en la figura 2.19 y en él las secciones S1 y S2.
Al cabo de un tiempo t, las partículas contenidas en dichas superficies habrán recorrido unas distancias e1 y e2, respectivamente.
Resulta evidente que los volúmenes barridos en ambos casos han de ser iguales.
Es por ello que podemos expresar:
V1 = V2
S1 · e1 = S2 · e2
Dividiendo por t los dos miembros de la igualdad:
S1 · e1 = S2 · e2
t
t
y considerando que el cociente e1 es la velocidad v1 que posee el líquido cuando
t
atraviesa la superficie S1, en tanto que e2 es la velocidad v2 del mismo cuando
t
atraviesa la superficie S2, obtenemos la denominada ecuación de continuidad:
S1 · v1 = S2 · v2 = cte.
Cv1 = Cv2
e1
e2
V1
V2
S2
S1
a
Figura 2.19.
caso práctico inicial
En este apartado se explica la ecuación de continuidad.
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EJEMPLOS
¿La sección recta interior de un depósito es 0,25 m2 y la del orificio de salida 37 cm2. Calcula la velocidad
con que sale el líquido cuando el nivel del mismo en el interior desciende a razón de 0,4 m/min.
Solución
Si el nivel baja a 0,4 m/min, en un minuto se desaloja el volumen contenido en un cilindro de base la sección del depósito y
altura el desnivel, que baja 0,4 metros.
S = 0,25 m2
0,4 m
V1
V1 = S1 · 0,4 m/min = 0,25 m2 · 0,4 m/min = 0,1 m3/min
Durante el mismo tiempo, todo ese volumen tiene que pasar
por el orificio de salida, que equivale al contenido en un cilindro de base la sección del orificio de salida y altura el desplazamiento que sigue el agua en 1 minuto a través de dicho orificio.
V2
V2 = S2 · v2 = 37 cm2 · v2
S = 37 m2
a
Por el principio de continuidad, sabemos que:
Figura 2.20.
V1 = V2; → 0,1
m3
= 37 cm2 · v2
min
m3
cm3
cm
m
m
min
min
v2 = 0,1
= 100.000
= 2.702
= 27,02
= 0,45
min
min
s
37 cm2
37 cm2
Los émbolos de la prensa hidráulica de la figura 2.21 tienen una superficie de 0,02 m2 y 1,2 m2. Si el émbolo pequeño se mueve hacia abajo a una velocidad de 4 m/s, calcula la velocidad a la que se eleva el
grande.
Solución
v = 4 m/s
El volumen de aceite que barre el émbolo pequeño tiene que ser
igual que el que barre el grande, puesto que el aceite es incompresible.
V1 = S1 · v1 = 0,02 m2 · 4
0,02 m2
m
m3
= 0,08
s
s
V2 = S2 · v2 = 1,2 m2 · v2
1,2 m2
a
Figura 2.21.
Por el principio de continuidad, tenemos que:
m3
m
cm
s
m
= 6,6
= 1,2 m2 · v2 → v2 = 0,08
→ v2 = 0,066
V1 = V2 → 0,08
s
s
1,2 m2
s
3
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2.3. Principio de Pascal
La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite íntegramente a todos
sus puntos y en todas sus direcciones.
F1 (N)
v1 (m/seg)
v2 (m/seg)
¿F ?
Si en la prensa hidráulica de la figura 2.22, aplicamos una fuerza sobre el émbolo
pequeño de F1 newton, la presión que soportará el líquido será:
S1 (m2)
p = F1 N/m2
S1
Como esta presión es la misma en todos los puntos del circuito, también será la
presión que soporta el líquido sobre el émbolo mayor.
De la expresión de la presión calculamos la fuerza que ejerce el líquido sobre el
émbolo mayor.
2
F = p · S2 = F1 (N/m ) · S2 (m2) = F1 S2(N)
S1
S1
O lo que es lo mismo:
Las fuerzas son inversamente proporcionales a las superficies sobre las que se aplican:
F = F1
S1
S2
a
S2 (m2)
Figura 2.22. Principio de Pascal.
caso práctico inicial
En este apartado se explica el principio de Pascal y una de sus aplicaciones.
2.4. Principio de conservación de la energía
Se aplica sobre el émbolo menor de la figura 2.22 una fuerza de F1 kgf, a una velocidad de v1 m/s. La potencia motriz o de entrada será:
Pmotriz = F1 · v1 kgf · m/s
Para calcular la potencia de salida o resistente: Presistente = F · v2
Calculamos v2 por el principio de continuidad: v2 = S1 · v1
S2
Y F por el principio de Pascal, tal que: F = F1 · S2
S1
Si sustituimos en la expresión de la potencia, nos queda:
Presistente = F · v2 = F1 · S2 · S1 · v1 = F1 · v1 = Pmotriz
S1
S2
De todo ello deducimos que, como en los mecanismos mecánicos, en los hidráulicos también se cumple el principio de conservación de la energía.
En un circuito neumático o hidráulico, al igual que en los mecanismos, la energía o potencia motriz (de entrada), es igual a la resistente (de salida).
Pmotriz = Presistente
EJEMPLO
Con un compresor que genera un caudal de 12 L/s a una presión de 8 atmósferas, queremos accionar un
cilindro a una velocidad de 6 m/s. Calcula:
a) La fuerza máxima que actúa sobre el pistón.
b) El diámetro de dicho pistón.
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Unidad 2
82
Solución
a) Se trata de un mecanismo neumático que transmite potencia de un compresor a un cilindro.
La potencia motriz o del compresor será: Pmotriz = p · Cv = 8 kgf/cm2 · 12 L/s = 8 kgf/cm2 · 12.000 cm3/s =
= 8 · 12.000 kgf · cm/s = 96.000 kgf · cm/s = 960 kgf · m/s
La potencia resistente o del cilindro será: Presistente = F · v = F · 6 m/s
Por el principio de conservación de la energía, tenemos:
960 kgf · m/s
= 160 kgf
Pmotriz = Presistente → 960 kgf · m/s = F · 6 m/s → F =
6 m/s
b) Si la presión del aire es de 8 kgf/cm2 y la fuerza que debe desarrollar de 160 kgf, la superficie del pistón será:
F
→ S = F = 160 kgf 2 = 20 cm2
p=
S
p
8 kgf/cm
Y por tanto, para el diámetro, nos queda: S =
π · Ø2
20 · 4 cm2
= 20 cm2 ; Ø2 =
= 25,47 cm2 ; Ø G 5 cm
4
π
ACTIVIDADES
27. Calcula el volumen que pasará a ocupar el gas en el ejercicio anterior si aplicamos sobre el pistón una fuerza
de 500 y 1.000 kgf.
28. Haz los cálculos de la actividad anterior expresando la presión en presión relativa. ¿A qué conclusión llegas?
29. A la hora de hacer el estudio sobre un circuito neumático, debemos distinguir entre caudal de aire libre y caudal de aire comprimido.
Si el caudal de aire libre, antes de comprimir, es de 190 litros/minuto, calcula el caudal de aire comprimido a
las siguientes presiones relativas: p2 = 4,9 kgf/cm;
p2 = 10,5 kgf/cm2;
p2 = 14 kgf/cm2
Estamos sobre el nivel del mar.
30. Por el conducto de la figura 2.23 sabemos que circula un caudal de 1.500 cm3/s. Calcula la velocidad del fluido en cada una de las secciones marcadas.
31. Si, en la prensa hidráulica del ejercicio anterior, el émbolo mayor se mueve hacia abajo con una velocidad de
4 m/s, calcula la velocidad con que se eleva el pequeño.
32. Dada la prensa hidráulica de la figura 2.22, calcula la fuerza que
podemos elevar si aplicamos sobre el émbolo menor una fuerza,
hacia abajo, de 80 kgf.
S3 = 0,1 m2
¿V1?
¿V2?
¿V3?
¿V4?
S2 = 0,25 m2
2
S4 = 0,4 m
S1 = 0,5 m2
a
33. ¿Qué peso podemos elevar en la prensa anterior si aplicamos sobre el émbolo mayor una fuerza de 80 kgf?
34. Calcula, en la prensa hidráulica de la figura 2.24:
Figura 2.23.
a) La velocidad y la fuerza sobre el pistón conducido.
V1 = 2 cm/seg
F1 = 50 N
S1 = 0,02 m2
a
Figura 2.24.
¿V2?
¿F2?
S2 = 1,2 m2
b) La potencia resistente. Comprueba que se cumple el principio de
conservación de la energía.
35. Un elevador hidráulico para camiones consiste en un cilindro tipo
buzo de 20 cm de diámetro. Si queremos elevar camiones de 20
toneladas a una altura de 2 metros en 30 segundos, calcula:
a) El caudal y la presión necesaria.
b) La potencia en caballos de la bomba necesaria.
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2.5. Velocidad de circulación
Para que el fluido circule por la tubería es necesario que lleve una velocidad y una
presión que compense los rozamientos que se producen cuando el fluido se traslada por ella, y al mismo tiempo, mantenga la velocidad de circulación.
Las velocidades recomendadas en las conducciones para dimensionarse se facilitan en la tabla siguiente, para la circulación del aceite. A partir de estas velocidades y el caudal necesario se hallan los diámetros.
VELOCIDADES DE CIRCULACIÓN DEL ACEITE, EN TUBERÍAS DE PRESIÓN
a
Presión
kg /cm2
0 - 10
10 - 25
25 - 50
50 - 100
100 - 150
150 - 200
< 200
Velocidad m/s
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
Tabla 2.2.
Para tubería de retorno (sin presión), se toma v = 2 m/s.
Para tuberías de aspiración o alimentación de la bomba se toma v = 0,5 a 1,5 m/s.
La siguiente tabla nos facilita el caudal máximo recomendado en tuberías de aire
a presión para longitudes no superiores a 15 m.
CAUDAL MÁXIMO RECOMENDADO EN TUBERÍAS DE AIRE A PRESIÓN PARA LONGITUDES NO SUPERIORES A 15 M
a
Diámetro nominal en rosca gas de las tuberías estándar
Presión
inicial
kg/cm2
1/8”
0,7
1,4
2,1
2,8
3,5
4,2
4,9
5,6
6,3
7,0
8,7
10,5
12,3
14,0
18,0
20,0
25,0
14
25
34
42
57
65
76
85
93
105
119
142
173
190
232
256
317
1/4”
3/8”
1/2”
3/4”
1”
1 1/4”
1 1/2”
2”
3.539
5.946
9.061
10.619
12.742
15.574
18.406
19.822
22.653
25.845
28.317
31.148
36.812
42.475
58.252
66.600
85.125
7.079
12.743
16.990
21.238
25.483
29.783
32.564
36.812
42.475
50.970
59.465
67.960
76.456
84.950
116.504
132.540
169.500
Caudal máximo recomendado (litros-minuto de aire libre)
65
108
142
198
241
269
325
368
396
425
510
651
708
793
1.098
1.300
1.725
156
255
340
453
566
651
765
849
963
1.048
1.274
1.416
1.699
1.982
2.664
3.000
3.850
340
566
849
1.048
1.274
1.557
1.699
1.840
1.982
2.124
2.973
3.398
3.828
4.247
5.814
6.460
8.075
708
1.133
1.557
1.982
2.407
2.831
3.398
3.681
4.247
4.814
5.663
6.513
7.362
9.061
11.651
12.960
16.250
1.133
1.840
2.831
3.539
4.248
4.814
5.380
6.513
7.079
8.495
9.911
11.326
12.742
14.442
20.388
23.100
28.875
Tabla 2.3.
El caudal máximo mantenido no debe exceder del 75 % del indicado.
Para longitudes mayores de 15 m, se debe elegir el diámetro inmediatamente superior.
Los diámetros para hidráulica están normalizados y son los mismos que para neumática.
2.548
4.247
5.663
7.079
9.203
9.911
12.743
13.450
14.158
15.854
20.388
24.069
26.901
29.732
33.495
37.400
47.000
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Unidad 2
84
2.6. Pérdidas de carga
DIÁMETRO NOMINAL
EN ROSCA GAS
DE LAS TUBERÍAS ESTÁNDAR
Diámetro de la tubería
Pulgadas
Milímetros
1/8”
5 x 10
1/4”
8 x 13
3/8”
12 x 17
1/2”
15 x 21
Pérdidas de carga mayores, en tubos
3/4”
21 x 27
1”
26 x 34
1 1/4”
33 x 42
1 1/2”
40 x 49
Con ayuda del ábaco 1 de la figura 2.25, podemos calcular la pérdida de carga por
metro en tuberías rectas de sección circular. Para ello, se traza una línea recta con
los valores del diámetro interior del tubo y del caudal hasta que corte con la línea de pérdida de carga.
2”
50 x 60
2 1/2”
66 x 76
3”
80 x 90
Para calcular las pérdidas de carga en neumática, se emplea el ábaco 2. A partir
de los valores de la presión de trabajo y del caudal se obtiene el punto 1. La intersección entre el diámetro nominal de la tubería, y la recta inclinada que parte del punto 1 da el punto 2. Por último, la recta horizontal que parte del punto
2 indica el valor de las pérdidas de carga.
saber más
CÁLCULO DE PÉRDIDA DE CARGA Y DIÁMETRO DE TUBERÍAS
EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN DE TRABAJO Y CAUDAL DE AIRE LIBRE
Golpe de ariete
20
50
40
30
100
200
500
400
300
1.000
1
Ábaco 1
DIÁMETRO
INTERIOR
DEL TUBO
mm
5
CAUDAL 6
l/min
800 8
PÉRDIDA
DE CARGA
bar Pa
10
5
2
1
0,5
0,1
0,05
0,01
500
100
50
600
500
400
10
300
200
20
30
100
80
60
50
40
30
20
10
9
8
7
6
5
40
50
60
80
100
0,5
0,4
0,3
0,1
0,2
2
0,1
0,2
0,3
0,05
0,04
0,4
0,5
0,03
0,02
0
0,01
1
2
0,005
0,004
3
4
5
PÉRDIDA DE CARGA EN kg/cm2 POR CADA 10 METROS DE TUBERÍA
2
1
Figura 2.25. Cálculo de tuberías.
5
4
3
10
5
d
50.000
40.000
30.000
20.000
100.000
Ábaco 2
PRESIÓN ABSOLUTA EN kg/cm2
El golpe de ariete se origina debido
a que el fluido es ligeramente elástico. En consecuencia, cuando se
cierra bruscamente una válvula o
un grifo instalado en el extremo de
una tubería de cierta longitud, las
partículas de fluido que se han
detenido son empujadas por las
que vienen inmediatamente detrás
y que siguen aún en movimiento.
Esto origina una sobrepresión que
se desplaza por la tubería a una
velocidad que puede superar la
velocidad del sonido en el fluido.
CAUDAL DE AIRE LIBRE EN litros/minuto
PRESIÓN DE TRABAJO EN kg/cm2
Se llama golpe de ariete a una
modificación de la presión en una
conducción debida a la variación
del estado dinámico del líquido. En
las paradas de las bombas, en el
cierre de las válvulas, etc., se produce esta variación de la velocidad
de la circulación del líquido conducido en la tubería.
5.000
4.000
3.000
2.000
Tabla 2.4.
Las pérdidas de presión ocurren en los fluidos internos como resultado de la fricción.
Estas pérdidas, que son importantes para el proyectista, pueden ocurrir en tubos rectos (pérdidas mayores) o en reductores, válvulas, codos, etc., (pérdidas menores).
10.000
a
Al circular un líquido por una tubería con sus longitudes, diámetros y accesorios,
se produce un rozamiento de las moléculas entre sí y contra las paredes de la tubería, por lo cual se experimenta una pérdida de presión a medida que el fluido
avanza en la conducción. A esta pérdida de presión es lo que llamamos pérdida
de carga, pérdida de presión o caída de presión.
0,003
1
0,002
10
15
0,001
20
25
0,0005
8’’
6’’ 5’’
4’’
3’’
2’’ 11/2’’ 11/4’’
1’’
3/4’’ 1/2’’
DIÁMETRO NOMINAL DE LA TUBERÍA
3/8’’
1/4’’
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Leyes de hidráulica y neumática
85
EJEMPLO
Calcula la pérdida de carga de una tubería conociendo los siguientes datos:
• Longitud de la tubería
45 m
• Diámetro interior de la tubería
26 mm
• Presión del aire
7 kgf/cm2
• Caudal del aire libre
4.000 L/min
Solución
Para solucionar este problema hay que hacer uso del ábaco 2 de la figura 2.25, tal como se indica en línea continua sobre el mismo.
La pérdida de carga hallada en la tabla es de 0,13 kgf/cm2 por cada 10 metros. Por cada metro será de 0,013
kgf/cm2.
PCarga = 45 m ·
0,013 kgf
kgf
= 0,585
cm2 · m
cm2
Pérdidas de carga menores, en singularidades
La primera fuente de pérdida de carga localizada la constituyen las curvas, debiéndose, como regla general, evitar las curvas de radio excesivamente pequeñas.
Los fabricantes suelen dar un valor que depende del tipo de accesorios, existiendo tablas y ábacos para este concepto. A veces, para simplificar, este valor se da
en longitud equivalente de tubería, lo que significa equiparar la pérdida de presión que se produce en una resistencia simple a la que se produciría en una longitud de tramo recto de tubería.
Un caso particular, en neumática, utilizando la tabla 2.5, lo podemos ver en el siguiente ejemplo.
PÉRDIDAS POR ROZAMIENTO EN ELEMENTOS UTILIZADOS EN TUBERÍAS (METROS EQUIVALENTES)
Diámetro de la tubería
Elemento de la instalación
a
1/4”
3/8”
1/2”
3/4”
1”
1 1/4”
1 1/2”
2”
Válvula de compuesta
0,009
0,009
0,010
0,013
0,017
0,022
0,026
0,033
Válvula en ángulo
0,240
0,240
0,286
0,352
0,450
0,590
0,690
0,880
Válvula cónica
0,427
0,427
0,568
0,706
0,900
0,875
1,380
1,795
Codo a 45°
0,015
0,015
0,023
0,029
0,037
0,048
0,057
0,073
Codo a 90°
0,042
0,042
0,051
0,064
0,079
0,107
0,125
0,158
T (recta en el interior)
0,015
0,015
0,021
0,033
0,046
0,055
0,067
0,090
T (salida lateral)
0,076
0,096
0,100
0,128
0,162
0,214
0,246
0,317
Tabla 2.5.
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Unidad 2
86
Pérdida de carga total
La pérdida total de presión en un circuito es evidentemente la suma algebraica de
las pérdidas de carga distribuidas y localizadas que aparecen en él, es decir, de las
pérdidas de carga existentes en los tramos de tubería, en las uniones, las ramificaciones, los cambios de sección, etc.
En una instalación bien proyectada, las pérdidas de carga totales, desde la bomba
o compresor al actuador, no deben rebasar del 3 % si es hidráulica y del 5 % si es
neumática.
EJEMPLO
Calcula la pérdida de carga en un codo de 45°, situado en la tubería de la última actividad resuelta.
Solución
Para realizar el cálculo debe hacerse uso del ábaco 2 de la figura 2.25, donde se establecerá la pérdida de carga por
cada 10 metros de tubería.
En la tabla 2.5 se toma el factor correspondiente a un codo de 45° y diámetro de 1”, correspondiente en este caso
a 0,037.
Para calcular la pérdida de carga, se multiplica la pérdida de carga por cada 10 m de tubería por el factor de la tabla 2.5, dando en este caso el siguiente valor:
pCarga = 0,13 · 0,037 = 0,00048 kgf/cm2
ACTIVIDADES
36. Queremos transmitir 12 L/s de aire a 8 atmósferas de presión por un conducto de 45 metros. Calcula el diámetro de la tubería que necesitaríamos.
A la hora de utilizar las tablas tenemos que considerar que los caudales son de aire libre y, como dato, tenemos el caudal de aire comprimido.
37. Determina el diámetro del tubo para el elevador hidráulico de la actividad 35.
38. En el elevador hidráulico de la actividad 35, calcula:
a) La pérdida de carga en el tubo si se trata de un tramo recto de 7 metros de longitud.
b) Si consideramos esta pérdida, ¿qué presión tiene que salir de la bomba y cuál será su potencia?
39. Haciendo uso del ábaco 2 de la figura 2.25, determina el diámetro de una tubería de la que conocemos los
siguientes datos:
• Longitud de la tubería
50 m
• Presión del aire
7 kgf/cm2
• Caudal del aire libre
1.500 L/min
• Pérdida de carga en los 50 metros 0,5 kgf/cm2
40. Calcula la pérdida de carga en una válvula cónica, situada en la tubería de la actividad 39.
41. Rediseña la instalación neumática de tu taller, con la misma distribución, recorrido de tubos y tomas que la
actual para un caso extremo como es el siguiente:
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Leyes de hidráulica y neumática
87
a) El consumo de aire será el máximo que nos proporcione el compresor, a la presión tarada.
b) Habrá una simultaneidad del 25%. Se dará servicio al mismo tiempo al 25% de las tomas, repartiendo por
igual el caudal máximo entre todas ellas.
Debemos considerar los siguientes detalles:
a) La pérdida de carga entre el compresor y cualquier toma no debe superar al 15% de la presión tarada.
b) Por comodidad utilizaremos para todos los tramos el mismo tubo y las mismas válvulas.
c) Consideramos la válvula de cierre, a la salida del compresor, de compuerta y las válvulas al final de cada
toma de servicio cónicas.
d) Despreciaremos las pérdidas de carga de las unidades de mantenimiento, si las hubiera, ya que no tenemos datos disponibles sobre ellas.
e) Para todo ello, emplearemos los datos disponibles en la tabla 2.3, el ábaco 2 de la figura 2.25 y la tabla 4.
1.º Hacer en una cartulina un croquis a escala de la instalación del taller. Acotar todos los tramos.
Válvulas cónicas
d
Válvula de cierre
Te
a
b
c
f
X tomas en esta rama
Y tomas en esta rama
Acumulador
Codo a 90°
a
Figura 2.26. Instalación neumática.
2.º Con la tabla 2.3 deducimos el diámetro mínimo de la tubería para el caudal máximo admisible, entre
el acumulador y las últimas válvulas simultáneas que funcionen en la rama más larga.
3.º Partiendo de este diámetro, hacemos todos los cálculos de pérdida de carga y comprobamos que la pérdida en el tramo más alejado es menor del 15%.
4.º De ser mayor, tendríamos que recurrir al tubo inmediatamente más grande hasta que la pérdida fuese
menor.
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Unidad 2
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ACTIVIDADES FINALES
1. Calcula la presión a la que se encontrará un buzo a las siguientes profundidades:
– 5 metros
– 15 metros
– 20 metros
2. Pasa los distintos caudales de aire libre a los caudales comprimidos a sus correspondientes presiones.
– 1.000 L/min a 8 kgf/cm2
– 3.000 L/min a 8 kgf/cm2
– 1.000 L/min a 4 kgf/cm2
– 6.000 L/min a 8 kgf/cm2
3. La sección recta interior de una botella de sifón es 50 cm2 y la del orificio de salida 0,7 cm2. Calcula la velocidad con que sale el líquido cuando el nivel del mismo en el interior desciende a razón de 4 mm/s.
4. En las prensas hidráulicas de la figura 2.27, calcula los valores que aparecen entre interrogaciones.
V1 = 5 m/min
F1 = 5 kgf
¿V2?
¿F2?
1
Ø2 = 10 cm
Ø1 = 10 cm
¿ Ø2?
Ø1 = 5 cm
¿P?
F2 = 200 kgf
V1 = 0,5 (m/min)
3
V1 = 5 m/min
F1 = 5 kN
V2 = 0,5 m/min
¿F2?
2
¿P?
V1 = 5 m/min
F1 = 5 kgf
Ø2 = 15 cm
F2 = 150 kgf
¿V2?
4
¿ Ø1?
Ø2 = 15 cm
V1 = 5 m/min
F1 = 5 kgf
¿ Ø1?
¿P?
a
Figura 2.27. Prensas hidráulicas.
5. Comprueba en los casos de la actividad anterior que se cumple la ley de conservación de la energía.
6. En una instalación hidráulica queremos transmitir un caudal a una determinada presión por una tubería
adecuada.
Si conocemos dos de estos tres valores, calcula el tercero que le corresponda.
Presión
Caudal del aire libre
2
a
Tipo de tubería
30 kgf/cm
¿—?
1 1/4’’
75 kgf/cm2
0,00715 m3/s
¿––?
¿—?
950 L/min
2 1/2’’
Tabla 2.6.
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Leyes de hidráulica y neumática
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7. Calcula la pérdida de carga en cada uno de los casos anteriores si en todos ellos el tramo de tubo mide 9
metros y la potencia necesaria de la bomba en CV.
8. En una instalación neumática queremos transmitir un caudal de aire libre a una determinada presión por
una tubería adecuada de más de 15 metros.
Si conocemos dos de estos tres valores, calcula el tercero que le corresponda.
Presión
Caudal del aire libre
6 kgf/cm2
2
a
Tipo de tubería
¿—?
3/4’’
3
10 kgf/cm
6,5 m /s
¿––?
¿—?
11.200 L/min
1’’
Tabla 2.7.
9. Calcula la pérdida de carga en cada uno de los casos anteriores si en todos ellos el tramo de tubo mide 35
metros. Calcula también los CV de las bombas necesarias.
10. Si en cada uno de los casos anteriores intercalamos una T (salida lateral), calcula la pérdida de carga en dicho elemento para cada uno de los tres casos.
11. ¿Cuál sería la pérdida de carga total en cada uno de los casos anteriores? ¿Qué presión necesitaríamos en
el compresor?
12. Tenemos un cilindro de doble efecto y vástago simple como el de la figura 2.28:
5 cm
Ø = 20 cm
P = 150 kgf/cm2
CV = 1,5
a
litros
min
CV = 1,5
litros
min
P = 150 kgf/cm2
Figura 2.28. Cilindro doble efecto.
Si lo accionamos con un caudal de 1,5 L/min a una presión de 150 kgf/cm2, halla:
a) La fuerza y velocidad que actúan sobre el émbolo en cada uno de los sentidos, hacia izquierda y derecha.
b) La potencia que desarrolla el pistón en cada uno de los casos anteriores. ¿Se cumple el principio de
conservación de la energía?
13. Rediseña la instalación neumática de tu taller, considerando una simultaneidad del 100%. En un caso extremo, extraeríamos la totalidad de aire que genera el compresor por todas las tomas al mismo tiempo y la
misma cantidad en cada una de ellas.
Tendremos las mismas consideraciones que en el último ejemplo de la presente unidad.
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Unidad 2
90
ACTIVIDADES FINALES (cont.)
14. Haz lo mismo que en la actividad anterior, pero en este caso cualquier toma debe de estar preparada para
recibir la totalidad del aire comprimido. Tendremos en cuenta las mismas consideraciones anteriores.
15. En el embrague hidráulico de la figura 2.29, halla:
a) La fuerza F2 aplicada sobre la bomba de embrague cuando se aplica una fuerza de 20 kgf sobre el pedal.
b) La presión en kgf/cm2 sobre la bomba del embrague.
c) La fuerza F1 aplicada sobre el bombín de accionamiento del cojinete de empuje.
d) La fuerza Fc transmitida al cojinete de empuje.
F20 kg
300
22 mm Ø
50
27 mm Ø
F2
F1
180
Bomba
a
Bombín
FC
45
Figura 2.29. Esquema de embrague.
16. En la dirección hidráulica de la figura 2.30 la resistencia al giro para cada rueda es de 14 kgf. Los demás
datos son los mismos que la actividad 25 de la unidad 4, con la diferencia de que a esta le añadimos un
sistema hidráulico, que consiste en un cilindro de doble efecto, con doble vástago en la barra de mando,
siendo el diámetro de la barra de 18 mm y el del émbolo de 3 cm. Si, por otro lado, la presión que actúa
por cada lado, según el sentido de giro, es de 2 kgf/cm2, calcula:
a) La fuerza que tenemos que ejercer sobre el volante para girar la dirección.
b) Compara los resultados con los de la dirección primera.
15 cm
30
Ø = 6 cm
cm
14 kgf
Ø = 3 cm
Ø = 18 mm
25 cm
a
Figura 2.30. Sistema de dirección.
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Leyes de hidráulica y neumática
91
EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. ¿Cuál de estas unidades es de densidad?
2
a) L/min, kg/cm .
c) El caudal de fluido que recibe por la presión a la
que lo bombea.
d) El caudal de fluido que bombea por la presión a
la que lo bombea.
b) kg/s.
c) g/cm3, kg/L, libra/pulgada cúbica.
7. La ley de Boyle-Mariotte dice que:
d) m/s.
2. ¿Qué presión ejerce una fuerza de 100 kg al aplicarla sobre la superficie de un émbolo de 100 mm
de diámetro?
a) A presión constante, la presión por el volumen se
mantiene constante, pV = cte., o p1V1 = p2V2.
b) A temperatura constante, la presión por el
volumen se mantiene constante, pV = cte., o
p1V1 = p2V2.
a) 1,27 kg/cm2.
b) 127 kg/cm2.
c) 1,27 kg/cm3.
d) 12,7 kg.
c) A volumen constante, la presión por el volumen
se mantiene constante, pV = cte., o p1V1 = p2V2.
3. ¿Qué presión miden los manómetros?
d) Se pueden relacionar los gases, el volumen, la
temperatura.
a) La absoluta.
b) La residual.
c) La relativa.
d) La de contacto.
4. La presión absoluta es igual a:
8. En una tubería sin pérdidas con 3 diámetros diferentes, el caudal que pasa por cada uno es:
a) El mismo.
a) La presión atmosférica + la presión relativa.
b) A más diámetro más caudal.
b) La presión atmosférica – la presión relativa.
c) La presión manométrica + la presión relativa.
c) Cuanto más pequeño es el diámetro más caudal
pasa.
d) La presión manométrica – la presión relativa.
d) No tienen influencia los diámetros.
5. El caudal se mide en:
a) kg/m3, L/m2, m2/s.
b) kg/cm2, m2/h, m2/s.
9. ¿Qué entiendes por pérdida de carga?
a) La pérdida de fluido en la tubería.
b) La pérdida de peso en la tubería.
c) Galones, barriles.
c) La pérdida de presión del fluido a lo largo de la
tubería.
d) kg/s, L/min, m3/h, m3/s.
d) Ninguna de las tres es correcta.
6. La potencia desarrollada por una bomba es igual
a:
a) El caudal de fluido que recibe por la presión a la
que lo recibe.
b) El caudal de fluido que bombea por la presión a la
que lo recibe.
10. Según el principio de Pascal, al aplicar sobre un
émbolo de 2 cm2 de superficie una fuerza de
10 kg, comunicado con otro émbolo de 200
cm2, la fuerza desarrollada es de:
a) 200 kg.
b) 1.000 kg.
c) 2.000 kg.
d) 100 kg.
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Unidad 2
92
PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
• Equipo individual de herramientas
MATERIAL
• Fuente e instalación de aire
comprimido
• Lubricantes
• Manómetros de medidas de presión
aplicados a compresión de motores
de gasolina y diesel, aceite,
combustible, turbo, etc.
• Termómetro
• Vacuómetro, bomba de vacío
• Equipo de diagnosis
Realización de medidas
de densidad, presión relativa
y absoluta, caudal, vacío
(depresión), temperaturas, etc.
OBJETIVOS
• Conocer las magnitudes de densidad, presión relativa y absoluta, caudal, depresión y temperatura.
• Utilizar equipos de medida de presión relativa y absoluta, caudal, depresión,
temperatura (se realizarán distintas mediciones con los equipos y material disponible, en ningún caso se realizará el estudio de los sistemas sobre los que se
harán las mediciones, éstos se estudiarán en los módulos correspondientes).
• Interpretar las características de los lubricantes según su aplicación.
• Cumplir las normas de seguridad.
PRECAUCIONES
• Colocar el manómetro de medida sin presión en el sistema.
• Realizar la medición según las condiciones especificadas.
• Evitar posibles fugas.
DESARROLLO
Medida de la densidad del anticongelante y viscosidad de los aceites
1. Medir la densidad del anticongelante de los motores que tengas en el aula taller. Prueba importante para determinar el estado del mismo y evitar que obstruyan las canalizaciones del circuito.
a
Figura 2.31. Comprobando densidad.
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Leyes de hidráulica y neumática
93
2. Interpretar la viscosidad de los aceites según la aplicación de los mismos. La viscosidad es la principal característica de los productos lubricantes. Es la medida de la fluidez a determinadas temperaturas.
VISCOSIDAD
El aceite al escurrir, encuentra
una resistencia que se define
como viscosidad o resistencia
a fluir.
ÍNDICE DE VISCOSIDAD
El índice de viscosidad es un
valor numérico, indicativo de la
variación de la viscosidad con
respecto de la temperatura.
Cuanto más alto es el índice,
más estable es la viscosidad del
aceite.
En igual tiempo
+100°C
+50°C
+50°C
+20°C
a
Carter
del cigüeñal
Trasmisión y eje
75
80
90
140
250
Fluido de transmisión
automática
Bajo índice
Número de
viscosidad SAE
5W
10W
20W
20
30
40
50
+20°C
Alto índice
+100°C
Tipo
de lubricante
Tipo A
Figura 2.32. Ensayo.
Presión de un cilindro
1. Medir la presión de compresión de un cilindro es fundamental cuando se presentan síntomas de pérdida de potencia del motor. Esta comprobación se debe realizar de la siguiente forma: quitar la bujía, inyector o bujía de precalentamiento.
2. Verificar a presión la estanqueidad del circuito (manguitos, abrazaderas, bombas, radiadores, juntas de culata). Es
necesario aplicar presión de aire a través del orificio de la bujía, inyector o bujía de precalentamiento, para localizar
averías.
a
Figura 2.33. Presión del cilindro.
3. Medir la presión de soplado de un turbo.
4. Medir la presión de tarado de un inyector.
a
Figura 2.34. Fugas.
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Unidad 2
94
PRÁCTICA PROFESIONAL (cont.)
a
Figura 2.35.
a
Figura 2.36. Presión de inyección.
5. Realizar alguna medida de presión absoluta con el equipo de diagnosis.
6. Verificar la depresión y estanqueidad de las electroválvulas y pulmones neumáticos.
a
Figura 2.37.
a
Figura 2.38.
7. Medir la temperatura de ebullición del líquido de freno, prueba importante para determinar el estado del mismo, para
ello es necesario obtener una muestra de las pinzas de frenos a través del purgador, que es donde está más degradado.
8. La humedad presente en el líquido de freno puede, en el curso de frenadas violentas o repetidas, transformarse en
vapor y hacer ineficaz la acción sobre el pedal de freno.
9. Los líquidos de freno deben respetar una temperatura de ebullición límite:
a
Figura 2.39.
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Leyes de hidráulica y neumática
95
10. Medir la temperatura del sensor NTC o PTC y verificar su funcionamiento según datos. Los medidores láser de
temperatura hacen posible una medición sin contacto por medio de la radiación infrarroja de un cuerpo. Todos estos medidores láser para temperatura poseen un rayo de luz piloto para su mejor orientación.
11. Medir la presión y caudal de combustible. 650 cm3 / 30 s.
a
Figura 2.40. Medida de la temperatura.
20° C
2,3 ÷ 2,7 K
40° C
1,1 ÷ 1,3 K
60° C
560 ÷ 630 K
V
5
4
3
2
80° C
310 ÷ 340 K
100° C
180 ÷ 195 K
a
Figura 2.41.
a
Figura 2.42.
1
°C
10
20
30
40
50
60
Pérdida de carga
1. Midiendo la presión en dos puntos distintos de la red de distribución de aire del taller, cuanto más nos alejamos de la
salida del compresor menor es la presión. Si colocamos un manómetro a la salida del compresor y otro en el extremo
más alejado, la diferencia entre las 2 mediciones nos dará la pérdida de carga que tenemos en esa conducción.
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Unidad 2
96
MUNDO TÉCNICO
Experiencia de Torricelli
En 1643, el físico italiano Evangelista Torricelli ideó un
procedimiento para medir la presión atmosférica.
¿Por qué el mercurio no descendió más? El tubo no se vació porque el aire exterior presionaba sobre el mercurio
de la cubeta (en cambio, en la parte superior del tubo se
produjo vacío). La presión ejercida por la atmósfera en el
punto Q es igual a la presión en R, ya que ambos puntos
están al mismo nivel en el mismo fluido. Es decir, que la
presión que la columna de aire ejerce sobre la superficie
libre del mercurio (PQ) es igual a la que ejerce la columna
de 76 cm de mercurio (Pa), entonces:
patm = pHg hHg = 13,6 g/cm3 · 76 cm =
= 1.033,6 g/cm2 = 101.293 N/m2 = 101.293 Pa
Este valor, que corresponde a la presión atmosférica normal, se llama atmósfera (atm). También se acostumbra a
dar la presión atmosférica en milímetros de mercurio
(torr) o en milibares (1mb = 0,75 torr).
1 atm = 760 mmHg = 760 torr
Esta experiencia logró explicar por qué había un límite de
profundidad para extraer el agua de las minas: la atmósfera no ejerce una presión ilimitada, solo alcanza a sostener una determinada altura de agua.
1. Llenó con mercurio
un tubo de 1 m
de longitud cerrado
en un extremo,
y lo tapó con el dedo.
La presión atmosférica varía según la altitud y también
debido a los vientos y tormentas. Suele tomar valores entre 720 y 770 mmHg. Una presión alta generalmente pronostica buen tiempo; y una baja presión atmosférica promete lo contrario. El aparato que permite medirla se
llama barómetro.
Poco después de la experiencia de Torricelli, Blaise Pascal
predijo que la presión atmosférica debe disminuir cuando se asciende por una montaña, ya que la columna de
aire soportada es cada vez menor. Su cuñado se encargó
de hacer la experiencia y comprobar la hipótesis en 1658.
A medida que ascendía al monte Puy-de Dome observó
el descenso de la columna mercurial del barómetro (que
desde entonces pudo ser usado también como altímetro).
Pero, ¿cuál es la relación entre la presión atmosférica y la
altura? Si la densidad del aire fuera uniforme, la presión
disminuiría proporcionalmente con la altura. Podríamos
afirmar, por ejemplo, que «la presión disminuye 1 torr por
cada 11 metros que nos elevamos». Pero tengamos presente que las capas más bajas de la atmósfera están más
comprimidas por lo que, conforme subimos, el aire se va
enrareciendo (se hace menos denso). Por lo tanto, cuanto más alto estemos, más se necesitará subir para que la
presión disminuya 1 torr.
http://www.portalplanetasedna.com.ar/presion.htm
2. Lo invirtió, lo sumergió
dentro de una cubeta
con mercurio y retiró
el dedo, cuidando
que no entrara aire
en el tubo.
3. El mercurio descendió
hasta una altura
de 76 cm. En la parte
superior del tubo
quedó vacío.
R·Q
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Leyes de hidráulica y neumática
97
EN RESUMEN
LEYES FUNDAMENTALES DE HIDRÁULICA Y NEUMÁTICA
Magnitudes
Densidad
Leyes de hidráulica
y neumática
Dimensionado para
conductos de fluidos
Leyes de hidráulica
y neumática
Velocidad de circulación
Pérdidas de carga
Viscosidad
Boyle-Mariotte
Presión
Principio de continuidad
• Absoluta
• Relativa
Potencia
• En tubos
• En curvas o accesorios
Principio de Pascal
Principio de conservación
de la energía
entra en internet
1. En la siguiente dirección puedes encontrar información
sobre el funcionamiento de los compresores:
• http://www.sapiens.itgo.com/neumatica
2. Busca en la siguiente dirección catálogos, noticias, notas de prensa y eventos sobre transmisión del movimiento:
• http://www.hotfrog.es
3. Busca en la siguiente dirección catálogos, noticias, notas de prensa y eventos sobre el sector.
También puedes realizar descargas de documentos de equipos didácticos:
• http://www.inncomex.com.mx/
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Unidad 4
98
3
Elementos de
neumática e hidráulica
vamos a conocer...
1. Elementos de neumática
2. Elementos de hidráulica
PRÁCTICA PROFESIONAL
Mantenimiento de una instalación
de aire comprimido
MUNDO TÉCNICO
Blaise Pascal
y al finalizar esta unidad...
Analizarás características, constitución
y funcionamiento de los elementos
hidráulicos y neumáticos.
Identificarás los elementos utilizados
en los circuitos hidráulicos y neumáticos.
Establecerás las diferencias entre los diversos
elementos hidráulicos y neumáticos.
Relacionarás los elementos hidráulicos
y neumáticos con la simbología.
Seleccionarás e interpretarás las características
de elementos hidráulicos y neumáticos.
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Elementos de neumática e hidráulica
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CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
• Mantener y reparar los circuitos hidráulicos y neumáticos.
proporcionar aire a presión a múltiples herramientas neumáticas
como pistolas de limpieza, conjuntos diversos de llaves, destornilladores, extractores, elevadores, equipos de sustitución y reparación de neumáticos.
• Seleccionar la documentación técnica y manuales de funcionamiento para la identificación, comprobación, mantenimiento y
reparación de los circuitos hidráulicos y neumáticos.
Para realizar este trabajo, se procede a revisar la instalación de aire
comprimido partiendo del puesto de trabajo hacia la fuente de
presión, siguiendo el proceso siguiente:
• Utilizar los equipos y herramientas necesarios para la realización
de las reparaciones y/o mantenimiento en los circuitos hidráulicos y neumáticos.
• Realizar una inspección visual de que no existen: roturas, estrangulamientos o deformaciones de la manguera.
Manuel trabaja como profesional en una empresa dedicada al
mantenimiento y reparación de vehículos autopropulsados. Los
trabajos que tiene que realizar implican:
• Realizar de forma correcta las reparaciones o mantenimientos
en los procesos descritos.
• Verificar si la herramienta funciona en otra toma de aire para
descartar si es avería de la herramienta o no funciona por falta
de alimentación de aire.
• Cumplir las normas de seguridad, salud laboral y medioambiental para las reparaciones y/o mantenimiento de los circuitos
hidráulicos y neumáticos.
• Observar la presión de la instalación en la unidad de mantenimiento. Si es correcta, comprobar el enchufe rápido y, si no es
correcta, seguir el proceso.
En la empresa se ha producido una avería que se manifiesta por la
falta de presión en las herramientas neumáticas que impide realizar el trabajo de forma correcta con la consiguiente pérdida de
tiempo e inseguridad.
• Comprobar la presión de aire del compresor, en caso de ser
correcta existirá una fuga en la instalación, por tanto, hay que
revisar las canalizaciones de forma visual o midiendo presiones
poniendo especial interés en las uniones, por otra parte, si no
existe presión en el compresor se procede a revisar el mantenimiento y verificar el compresor.
En una empresa dedicada al mantenimiento y reparación de
vehículos, existe una o varias instalaciones de aire comprimido para
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
2. ¿Qué función cumple la válvula limitadora de presión?
4. ¿Qué sistema se utiliza para conectar los equipos y herramientas a la red de aire comprimido?
3. ¿Cómo debe realizarse el montaje de la tomas de servicio?
5. ¿Por qué elementos está constituida una unidad de mantenimiento?
1. ¿Dónde se encuentra el filtro de aspiración?
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Unidad 3
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1. Elementos de neumática
La neumática es la tecnología que utiliza la energía acumulada en el aire comprimido. Esta energía se transforma en energía mecánica mediante los actuadores
(cilindros, motores, etc.).
En la actualidad, la neumática se utiliza masivamente en aplicaciones industriales debido a las excelentes cualidades que presenta, entre las que destacan:
saber más
• El aire atmosférico es un elemento abundante en la naturaleza.
Símbolos neumáticos
• Puede ser fácilmente transportado por canalizaciones, incluso a grandes distancias, siendo innecesarios los conductos de retorno.
En el anexo puedes encontrar los
símbolos neumáticos más utilizados
en automoción.
• Es compresible, lo que facilita el almacenaje y transporte en depósitos.
• No existe riesgo de explosión ni incendio en ambientes peligrosos.
• No hay problemas por las fugas, debido a la limpieza del aire, lo que lo hace especialmente importante en la industria alimenticia y farmacéutica.
• Un manejo fácil de sus elementos sin que entrañen peligrosidad.
Sin embargo, este tipo de mecanismos también presentan serias limitaciones:
• El aire comprimido debe ser tratado antes de su utilización, eliminando las impurezas y humedad.
• La compresibilidad del aire impide obtener velocidades regulares y constantes
en los elementos de trabajo.
• Cuando el aire ha realizado el trabajo, se vierte al exterior, produciendo ruido
que, en algunos casos, resulta molesto.
En un circuito neumático podemos distinguir los siguientes grupos funcionales:
grupo compresor, red de distribución, unidad de mantenimiento, válvulas y actuadores o elementos de trabajo.
1.1. Grupo compresor
El grupo compresor ha sido diseñado para ofrecer un caudal de aire limpio y seco
a una presión preestablecida, con el objeto de asegurar un funcionamiento eficiente de todas las máquinas y mecanismos.
Las presiones ideales de empleo del aire comprimido oscilan entre 4 y 8 bar, siendo lo habitual 6 bar. El corazón de cualquier circuito neumático es el grupo compresor.
El compresor
Es una máquina encargada de aspirar el aire a la presión atmosférica y comprimirlo
a una presión más elevada. El compresor recibe movimiento de un motor eléctrico por medio de poleas y correas de diversos tipos, se utiliza en aplicaciones industriales, o de un motor de combustión, en maquinaria móvil.
Tipos de compresores
Los podemos clasificar en:
a) Compresor de émbolo:
• De pistón.
• De diafragma.
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Elementos de neumática e hidráulica
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b) Compresores rotativos:
• De paletas o multicelular.
• De tornillo helicoidal.
• Compresores roots.
c) Turbocompresores:
• Axiales.
• Radiales.
6
9
3
4
5
8
7
2
1
1. Filtro de aire aspirado.
2. Grupo motocompresor.
3. Refrigerador.
4. Válvula antirretorno.
5. Acumulador de aire, depósito.
a
6. Válvula de seguridad. Limitador de presión.
7. Purgador manual.
8. Presostato.
9. Conjunto de filtro, indicador de presión,
engrasado.
Figura 3.1. Grupo compresor de aire.
Compresores de pistón
Su funcionamiento se basa en tomar aire por la válvula de aspiración en la carrera descendente del pistón, accionado por un cigüeñal, y expulsarlo a la zona de
alta presión, a través de la válvula de escape, mientras la de aspiración permanece cerrada. Suelen tener uno o varios cilindros.
a
Figura 3.2. Compresor de pistón.
De todos los tipos de compresores destacan los de pistón, que son los más empleados.
El cárter inferior, donde se aloja el mecanismo de biela y manivela, contiene aceite para la refrigeración y engrase de este mecanismo.
En la boca de entrada del compresor hay un filtro de aire. Consiste en una fina
malla, o un fieltro, que garantiza que las pequeñas partículas de polvo abrasivo o
viruta no entren en los cilindros. El filtro de entrada sirve para prevenir un desgaste excesivo de las paredes de los cilindros, los segmentos y las válvulas.
Durante el trabajo de compresión del aire, se produce un aumento de la temperatura de este. Posteriormente el aire es vertido a la red y en su circulación se produce un descenso de temperatura que conlleva una caída de la presión en esta,
a Figura 3.3. Compresores de pistón.
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perdiéndose así la capacidad de trabajo, lo que obliga a una refrigeración del cilindro. En los compresores pequeños bastan las aletas que lleva el cilindro por la
parte exterior. En los que son mayores, se instala además un ventilador, y en los
de alta presión, es necesaria la refrigeración por agua.
Cuando el aire entra desde la atmósfera y se comprime en un solo recorrrido, entonces el mecanismo se conoce como compresor de una sola etapa. Los grupos de
una sola etapa suelen admitir una presión de hasta 14 bar (1.400 kPa).
Figura 3.4. Compresor de diafragma.
a
En la figura 3.3 aparece un compresor de pistón de dos etapas y montaje en V. El aire
comprimido en el primer pistón, después de ser refrigerado, se introduce en un segundo cilindro de volumen inferior que lo vuelve a comprimir. Así se obtienen presiones de hasta 20 bar y, con tres etapas, se puede llegar hasta 220 bar (22.000 kPa).
Existen dos tipos de configuración para los compresores utilizados normalmente:
los portáliles y los estáticos. Un compresor portátil está diseñado para porporcionar movilidad al usuario y está equipado con asas y ruedas.
La configuración estática está provista de un depósito de aire más grande que el portátil y está fijado al suelo con tacos elásticos o silenbloc que absorban las vibraciones.
a
Figura 3.5. Compresor estáticos.
Compresor de diafragma o membrana
a
Figura 3.6. Compresor de paletas.
Su funcionamiento es similar al anterior, pero en vez de pistón utiliza una membrana sintética flexible de goma para producir la acción de bombeo. Su principal
ventaja reside en la imposibilidad de que el aceite lubricante pase al aire, al estar
interpuesta la membrana. Se emplea en la industria alimenticia, farmacéutica, etc.
Compresor rotativo de paletas o multicelular
Está constituido por un cárter cilíndrico en cuyo interior gira un rotor excéntrico
provisto de un cierto número de paletas deslizables en el interior de unas ranuras.
a Figura 3.7. Compresor de tornillos.
Cuando el rotor gira, la inercia mantiene a las paletas pegadas a la pared, mientras que la excentricidad hace que el volumen de las células varíe constantemente, comprimiendo el aire a medida que se acerca al orificio de salida.
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Las principales ventajas de este tipo de compresor son sus reducidas dimensiones,
su funcionamiento silencioso y un suministro de un caudal prácticamente uniforme (sin impulsos). Estos compresores suministran menores presiones, pero mayores caudales que los de émbolo.
Compresor de tornillos
Está formado por dos tornillos helicoidales, engranados entre sí, que arrastran en
su giro el aire (entre el hueco de sus dientes y el cilindro de recubrimiento) axialmente. Se utilizan en los equipos de aire acondicionado domésticos.
a
Figura 3.8. Compresores roots.
Compresor root
Como se ve en la figura 3.8, el aire es simplemente transportado de derecha a izquierda, sin modificar su volumen en el hueco comprendido entre ambos rotores y
la carcasa exterior. Se utilizaron en los primeros motores sobrealimentados o turbo.
Turbocompresores
Existen dos modelos de turbocompresores, ambos aptos para tratar grandes caudales. Uno es el turbocompresor radial, llamado así porque aspira el aire en su parte central para lanzarlo radialmente hacia la periferia por la acción de la fuerza
centrífuga. La aceleración del aire se produce en sentido radial. Una posterior disminución de su velocidad hace que su presión aumente hasta el límite deseado.
El segundo es el turbocompresor axial, en el que el aire circula paralelamente al
eje del mismo.
Ambos compresores pueden disponer de varios alabes en serie, especialmente diseñados para aumentar progresivamente la velocidad del aire.
Depósito o acumulador de aire
A la salida del compresor, se dispone de un depósito de acero y forma cilíndrica,
capaz de albergar una buena cantidad de aire comprimido. Esto supone una reserva de aire a presión necesaria para abastecer a los diferentes consumidores
cuando la demanda es superior a la producción del compresor, evitando caídas de
presión de la red. Al mismo tiempo que amortigua las pulsaciones del caudal de
salida del compresor, estas pulsaciones generan ondas de presión que pueden resultar perjudiciales para los aparatos consumidores.
Por lo general, los acumuladores están provistos de diversos accesorios, tales como
termómetro y manómetro, válvula de cierre y de vaciado del agua y válvula limitadora de presión. Con el termómetro y el manómetro controlaremos la temperatura y presión del aire en el acumulador.
Si no se cierra, el compresor funcionará toda la noche en caso de que una manguera se rompa o tenga pérdida de aire. Para evitar esto, disponemos de una válvula de cierre del depósito que aisla el depósito de la red de distribución.
Válvula limitadora de presión
Termómetro
Manómetro
Válvula de cierre
Compuerta
Válvula de vaciado de agua
a
Figura 3.10. Depósito de aire.
a Figura 3.9. Compresores radial y
axial.
caso práctico inicial
Todos los compresores están dotados con un filtro de aspiración de
aire para impedir la entrada de las
impurezas del aire.
caso práctico inicial
La válvula limitadora, también llamada válvula seguridad, es la encargada de proteger el compresor en
caso de sobrepresión.
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Debido al riesgo que supone una sobrepresión en el depósito, este dispone de una
válvula de seguridad, tarada a una determinada presión a partir de la cual se abre
la válvula por la que sale el aire y evita posibles explosiones.
Gracias a su gran superficie, el aire encerrado en el acumulador se refrigera, con
lo que la humedad se condensa en la parte inferior de él, acumulándose agua.
Conviene eliminar dicha humedad periódicamente para evitar que penetre en
la red de distribución. Para ello disponemos de la válvula de purga del depósito, que accionaremos manualmente, o de un colector automático de agua
que se abre automáticamente para descargar una cantidad de agua preestablecida. Para evitar pérdidas de presión del aire, el colector se abre y se cierra rápidamente.
La característica principal a la hora de decidirnos por un acumulador es su capacidad o volumen, que se mide en litros.
Sistemas de regulación
La presión suministrada por un compresor debe mantenerse dentro de unos límites prefijados de antemano, cualquiera que sea el caudal demandado por la instalación. Para realizar esta función, se dispone de un regulador de presión, cuya
acción se ejecuta actuando sobre el propio compresor, sobre el motor de arrastre
o sobre el circuito.
En los compresores arrastrados por un motor de combustión, cuando no resulte
práctico arrancar y parar el motor continuamente, es corriente el empleo de una
válvula presostática, que actúa cuando se alcanza la presión máxima en el depósito, abriéndose dicha válvula, que permite el paso del aire a través de un pequeño tubo que conduce al mecanismo de descarga. Este mantiene abierta la válvula de admisión del compresor, haciéndolo funcionar en vacío. Cuando la presión
desciende al mínimo, la válvula tarada se cierra, cortando el paso del aire por el
tubo y cerrando así la válvula de admisión, que queda liberada nuevamente permitiendo su funcionamiento normal.
En los compresores arrastrados por un motor eléctrico, el sistema de regulación
más empleado es el que actúa sobre el motor eléctrico. Para ello se dispone de un
presostato o interruptor de presión. Cuando la presión del sistema alcanza su nivel máximo, el interruptor se abre y corta la corriente que va al motor del compresor. Cuando la presión desciende a un nivel dado, el interruptor se cierra para
volver a arrancar el compresor.
caso práctico inicial
Función de la válvula limitadora de
presión.
En otros casos, se dispone de una válvula limitadora de presión, que permite
el vertido del aire hacia la atmósfera cuando se supera el valor de presión establecido.
ACTIVIDADES
1. Identifica los distintos componentes del grupo compresor de la instalación neumática del taller.
2. Busca en la placa de características o en el manual las características del grupo compresor.
3. ¿Qué sistema de regulación emplea el grupo compresor?
4. ¿Qué volumen o capacidad tiene el acumulador?
5. Haz una tabla de mantenimiento de un grupo compresor con el manual de este.
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1.2. Red de distribución
El sistema de distribución de aire conduce el aire comprimido del depósito del
compresor a distintos lugares de servicio (figura 3.12).
La red debe tener una inclinación del 2 al 3 % en dirección al acumulador o de
lo contrario en los bajantes hay que añadir pequeños depósitos auxiliares de
purgado provistos de grifo. Las tomas de servicio se efectúan siempre por encima de ellos (figura 3.11).
caso práctico inicial
Las tomas de servicio se deben
montar en circuito cerrado para evitar pérdidas de carga.
Las conexiones de los bajantes se harán por la parte superior de la conducción
principal para impedir, en lo posible, el paso de agua condensada.
En grandes instalaciones, la red de distribución debe ser del tipo cerrado o de doble circuito. Para este tipo de instalación se recomienda incluir un depósito de aire
adicional en el extremo opuesto del compresor, para así conseguir una presión
más estable.
Representación Representación
práctica
simbólica
Sentido de
circulación
Sistema
de tuberías
Receptor
de aire extra
Tomas
del sistema
Recipiente
para
condensación
Compresor
a
Figura 3.11. Red de distribución en circuito cerrado.
a Figura 3.12. Bajantes de la red
de distribución.
Tuberías
Las tuberías se utilizan para la conducción de fluidos a más o menos presión, constituyéndose de diversos materiales, según sea la presión y el fluido transportado.
El material empleado suele ser el plástico, el cobre y el acero. El cobre y el plástico se suelen comercializar en rollos y el acero en barras de 6 metros.
Progreso del perfil
1
4
3
2
3
4
5
6
2
1
Fabricación de tubos por perfilado
y soldadura eléctrica por costura.
Fabricación de tubos por extrusión
en caliente.
1. Rodillos perfiladores; 2.Rodillos soldadores;
3. Rodillos de presión; 4.Tubo soldado.
1. Portamatriz; 2. Matriz; 3. Contenedor;
4. Tocho perforado; 5. Pistón; 6. Émbolo.
a
Figura 3.13. Fabricación de tubos.
Conexión para
utilización
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Los tubos pueden construirse por extrusión en caliente o por soldado, siendo los
primeros los que ofrecen mejores cualidades. En los soldados se aprecia la costura por soldadura eléctrica continua a lo largo del tubo.
Las tuberías se designan por su diámetro exterior, estando ampliamente normalizadas según tres normas: la métrica, la whitworth y la de gas.
Mangueras
Las mangueras flexibles se reservan para las derivaciones finales. Sirven de unión
entre las tomas de servicio de la red de distribución y las herramientas o elementos de trabajo móviles a las que da servicio.
Figura 3.14. Mangueras con uno
y dos trenzados.
a
Las mangueras más simples suelen consistir en un conducto de goma recubierto
de un trenzado textil y una capa externa. Para mangueras más resistentes se utilizará un trenzado de acero y, a medida que se necesite que sean más resistentes, se
les añadirán más trenzados.
Elementos de conexión
Las uniones de los tubos entre sí y de los tubos a los actuadores, válvulas y accesorios, pueden hacerse por soldadura o por roscado, siendo el roscado la técnica
más empleada:
Figura 3.15. Tubos unidos por
casquillo.
a
• Uniones entre los tubos
En instalaciones neumáticas, cuando el material y el espesor del tubo lo permiten, los extremos de los tubos pueden roscarse por su exterior para unirlos entre
sí por medio de manguitos roscados interiormente a ambos extremos del tubo.
En instalaciones hidráulicas, un roscado en el tubo limita la resistencia a las altas presiones; por tanto, empleamos las tuercas de unión, como indican las figuras siguientes.
ANTES de apretar la tuerca
Tope
a
Cono interior
DESPUÉS de apretar la tuerca
Anillo de corte
Figura 3.16. Tuercas de unión.
Forma
de codo
Forma
de «te»
Forma
de «ele»
a
Rebaba visible
Figura 3.17. Tuercas de unión.
Forma
de cruz
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Hay una gran variedad de uniones basadas en el mismo principio que las tuercas de unión, que se emplearán según se necesiten.
Las medidas, tanto de la rosca macho como de la hembra, están normalizadas,
siendo sus diámetros las medidas nominales.
Cuando es necesario unir dos trozos de tubería flexible, puede efectuarse dicha
unión con piezas cilíndricas dotadas de unos resaltes adecuados para la sujeción
del tubo, tal como se ve en la figura 3.19. Estas piezas se conocen con el nombre de cánulas y se colocan entre los dos tubos asegurándose su unión con abrazaderas o bridas.
Para determinar el tipo
de rosca medir el diámetro
de las roscas exteriores
o el diámetro de las roscas
interiores.
Diámetro
exterior
a
Diámetro
interior
Figura 3.18. Tuercas de unión.
Cuando hay que efectuar conexiones de tubos flexibles con tubos rígidos se utilizan unos accesorios llamados cánulas con espiga roscada, como se muestra en
la figura 3.19.
Bridas de engatillar
Cánulas
Cánulas
con espiga roscada
Racor
Sentido
de rosca
Cuerpo
de válvula
a
Figura 3.19. Conexiones de mangueras.
a
Figura 3.20. Roscas.
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• Uniones de los tubos a los actuadores y las válvulas
Los tubos se acoplan a los demás elementos del circuito mediante los racores.
Estos enroscan en un agujero roscado del elemento.
A
B
C
A la hora de unir el otro extremo del racor al tubo, empleamos varios procedimientos.
E
D
A B C
Para tubos de plástico:
D
E
A. Junta tórica de estanqueidad
B. Diente de cierre
C. Contrapendiente de bloqueo
D. Casquillo elástico
E. Tubo de plástico
a Figura 3.21. Racores de conexión
rápida.
– Racores de conexión rápida. El sistema de funcionamiento es sencillo: el tubo
de plástico se introduce a presión dentro del racor hasta sobrepasar la junta tórica de estanqueidad, haciendo tope en el encaje interior del accesorio.
Al llegar al citado punto, el tubo está ya en disposición de trabajo, ya que el
diente de cierre le impide retroceder al estar sujeto por la contrapendiente
de bloqueo, la cual lo aprieta con mayor firmeza al recibir una presión contraria a la de entrada del tubo.
Cuando es necesario extraer el tubo del interior del racor se efectúa una presión hacia el interior sobre el casquillo elástico, el cual, al avanzar, produce
una apertura del diente de cierre dejando al tubo libre, con lo cual su extracción es sumamente fácil.
En otros racores, para asegurar la estanqueidad, una vez colocado el tubo, tiramos del casquillo elástico hacia fuera, gracias al anillo del que disponen.
– Racores cónicos para tubos de plástico. Hay que tener cuidado a la hora de
apretar la tuerca moleteada, aunque la forma especial del cono de conducción impide posibles cortes de tubo.
Macho
Hembra
30
a
Figura 3.22. Racores.
Casquillo
a
Figura 3.23. Racores cónicos.
a
Nipple
Figura 3.24. Racores macho y hembra.
– Racores desmontables para mangueras. Se unen a la manguera por el lado
del casquillo, encajándola entre este y el nipple o vástago, que a su vez están
roscados entre sí.
Por el lado opuesto al casquillo, se une a la herramienta o actuador móvil
mediante un roscado macho o hembra.
– Racores fijos para mangueras. Para uniones fijas de mangueras utilizamos
también las cánulas con espiga roscada, que vimos en la figura 3.19.
– Racores grapados o engatillados. Se unen rígidamente a la manguera con
un grapado o engatillado mediante máquinas para grapar.
Para tubos de acero:
a
Figura 3.25. Engatilladora.
• Racores cónicos para tubos metálicos. Están compuestos de tres piezas:
cuerpo, tuerca y férula.
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• Enchufes rápidos
Para la conexión a los distintos aparatos y herramientas, se dispone de enchufes rápidos en la red a intervalos regulares, que toman la forma representada en la figura 3.27.
En su posición de reposo, una válvula interior impide la salida del aire; pero
cuando se conecta el terminal macho, se desplaza esta válvula permitiendo
la salida del aire.
El terminal hembra dispone de un sistema de anclaje y fijación de la espira
que impide que se suelte accidentalmente una vez conectados. Para separarlos, es preciso desplazar axialmente la carcasa de cierre de la base, liberando
así las patillas de fijación del terminal macho.
a
La tuerca gira sobre
la férula en este punto
El tubo
no es arrastrado
Férula
auto-centrante
Figura 3.26. Racor para tubos
abocardados.
a
Figura 3.27. Enchufe rápido neumático.
En circuitos hidráulicos donde es necesaria la hermeticidad de los dos terminales, para no chorrear aceite, empleamos un enchufe rápido como el de la figura 3.28:
Cuerpo hembra
a
Cuerpo macho
Figura 3.28. Enchufe rápido neumático.
ACTIVIDADES
6. Sobre el circuito neumático del taller, comenta todos los detalles que puedes apreciar y que hemos tratado en
este punto.
7. Explica el proceso de montaje de los racores de conexión rápida y los cónicos para los tubos de plástico.
8. Explica el funcionamiento de los enchufes rápidos para circuitos hidráulicos.
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EJEMPLOS
Explica el proceso de montaje de las uniones roscadas.
Solución
Para montajes en serie, tener en cuenta que los extremos del tubo tengan colocado previamente el anillo de
corte.
a
Sujetar y cortar el tubo con el útil adecuado que facilite el corte a escuadra.
d
Realizar el roscado del tubo, utilizando la
terraja y portaterrajas adecuado, durante
el proceso de roscado engrasar adecuadamente.
g
Efectuar el apriete final al par correspondiente con la llave adecuada.
a
b
Eliminar las rebabas del tubo interior y
exteriormente.
e
Finalizar el roscado, extraer la terraja y
limpiar las virutas.
h
Resultado de la unión de ambos tubos.
Figura 3.29. Proceso de montaje de uniones roscadas.
c
Engrasar bien para facilitar la operación
de roscado.
f
Aproximar la tuerca de unión y apretar
manualmente.
j
Equipo de útiles para la realización de
roscado a mano.
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Explica el proceso de montaje de los racores desmontables en las mangueras.
Solución
Tubos de un trenzado
Fase 1. Corta la tubería a la longitud deseada mediante una sierra fina, muela de tronzar o cuchillo circular. Procura obtener un corte perfectamente a escuadra. Sujeta el casquillo a un tornillo de banco e introduce la tubería en sentido de rotación a izquierda, hasta que haga tope. Afloja 1/4 de vuelta.
1
Fase 2. Lubrica abundantemente el exterior del nipple o vástago, el mandril de montaje y el interior de la tubería.
2
Fase 3. Raccords macho: Introduce el mandril de montaje en el nipple y lubrícalo. Mete el útil de
montaje en el flexible, imprimiéndole un movimiento de vaivén longitudinal hasta que no ofrezca resistencia. Atornilla el nipple al casquillo mediante llave aplicada al hexagonal del raccord macho, hasta que haga tope con el casquillo.
3
Fase 4. Tuerca giratoria: Bloquea la tuerca giratoria mediante el mandril una vez introducido en
el nipple. Lubrícalo. Atornilla el nipple al casquillo aplicando la llave sobre el hexagonal del útilmandril de montaje, dejando una holgura de 1 a 1,5 mm entre la tuerca y el casquillo para que
dicha tuerca pueda girar libremente.
4
Tubos de dos trenzados
Fase 1. Corta la tubería a la longitud deseada. Tal como figura en el grabado, debe colocarse el casquillo en posición paralela al flexible con el fin de determinar fácilmente la longitud de cubierta de
caucho que debe quitarse para el montaje. Haz una incisión circular y luego otra longitudinal, procurando no dañar el trenzado de alambre de acero. Quita esta parte de cubierta de caucho mediante
5 unos alicates. Limpia las partículas de caucho adheridas al trenzado, mediante cepillo de alambre.
Fase 2. Sujeta el casquillo a un tornillo de banco. Introduce la tubería en sentido de rotación a izquierda, hasta que haga tope. Afloja 1/4 de vuelta.
6
Fase 3. Lubrica abundantemente la rosca del nipple y el interior de la manguera. No es necesario
utilizar mandril en las mangueras de doble trenzado de alambre de acero. Para los tubos de mayor diámetro interior deberá utilizarse grasa en lugar de aceite.
7
Fase 4. Atornilla el nipple al casquillo, dejando una holgura de 1 a 1,5 mm, especialmente en las
tuercas, para que estas puedan girar libremente.
8
Nota: El mandril no es necesario para el montaje de raccords a tubos flexibles de un diámetro interior a partir
de 1’’. El nipple puede ser roscado directamente al casquillo aplicando la llave en el hexagonal del raccord.
a
Figura 3.30.
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caso práctico inicial
1.3. Unidad de mantenimiento
Todos los equipos y herramientas se
conectan a la red de aire comprimido mediante la unidad de mantenimiento.
Antes de la conexión a una máquina o circuito, el aire debe ser acondicionado, instalando la llamada unidad de mantenimiento en cada toma de servicio
de la red de distribución.
caso práctico inicial
La unidad de mantenimiento estará constituida por un filtro, un regulador y
un engrasador. Los tres elementos se conectan uno a continuación del otro.
La unidad de mantenimiento está
formada por un filtro de aire con decantador de agua, una válvula reguladora de presión y un lubricador.
Con frecuencia, el filtro y la válvula reguladora de presión van agrupados en
una sola unidad, ofreciendo la unidad de mantenimiento un aspecto más compacto.
Unidad de mantenimiento
simplificada
a
Unidad de mantenimiento
en detalle
Figura 3.31. Unidad de mantenimiento.
El funcionamiento de sus componentes es como sigue:
Salida
Entrada
Filtro separador de agua
A
Sirve para eliminar impurezas que aún puede llevar el aire comprimido. Este
circula a través de un cartucho filtrante que retiene las partículas en suspensión y deposita el agua, que se acumula en el fondo del depósito, de donde se
elimina periódicamente por medio de la purga manual o automática.
D
V
P
Como es lógico, hay que realizar la limpieza periódica del filtro o proceder a su
sustitución, según los casos, para garantizar el correcto funcionamiento del
aparato.
G
T
Reductor de presión
Filtro
Flitro con separador
de agua
a Figura 3.32. Filtro separador de
agua.
Una vez filtrado, el aire pasa por el regulador de presión donde la presión es reducida a un valor constante. El valor ajustado puede leerse en un manómetro.
Para permitir un funcionamiento uniforme, la presión ajustada debe ser ligeramente inferior a la presión mínima de la red.
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Mediante el tornillo de ajuste (2) (véase la página 333) se aprieta más o menos el resorte (8), el cual actúa sobre la membrana (3), levantando el vástago
(6) y con él la junta (5), venciendo al mismo tiempo la acción del resorte (1).
El aire a presión que entra por P1 circula libremente hacia el punto P2. Si por
cualquier motivo aumenta la presión en el lado del consumo más allá del valor previsto, este aumento de presión impulsa hacia abajo la membrana (3),
cerrando el paso del aire. Cuando la presión disminuya, se volverá a abrir el
paso de aire del primario al secundario.
Engrasador
Los elementos neumáticos, al tener piezas móviles, deben recibir una pequeña
dosis de aceite para su lubricación constante. Para ello se utiliza el mismo aire
comprimido, que actúa de vehículo portador. El aparato lubricador que realiza
esta función actúa según el efecto Venturi. El engrasador va provisto de una
mirilla y un tornillo de regulación para controlar el goteo. Es importante que
el nivel de aceite de alimentación esté dentro de los límites indicados por el
constructor del aparato. No obstante, no debe exagerarse la lubricación, ya que
podrían obstruirse los conductos más pequeños de los elementos.
Para simplificar, en los esquemas de cualquier circuito, al grupo compresor, a
los correspondientes conductos de aire comprimido, a la unidad de mantenimiento y a la conexión del correspondiente circuito los representamos con un
pequeño círculo con un punto en el centro.
1
V
C
7
5
D
1.0
P1
P2
E
S
R
T
6
3
4
1.1 (2)
8
(1) P
2
a
Figura 3.33. Reductor de presión.
A
a
Figura 3.34. Engrasador.
a
R (3)
Figura 3.35. Toma de aire.
ACTIVIDADES
9. De los tres elementos de la unidad de mantenimiento de un circuito neumático, ¿cuáles no crees necesarios
en un circuito hidráulico?
10. ¿Sabrías explicar en qué consiste el efecto Venturi y cómo se aplica en un engrasador?
11. Comprueba en un engrasador del taller sobre qué actúa el tornillo de regulación para controlar el goteo.
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1.4. Válvulas o elementos de control
Las válvulas se emplean en cualquier circuito hidráulico o neumático para controlar las presiones, los caudales y las direcciones que debe tomar el fluido en cada
fase.
Podemos distinguir las válvulas distribuidoras, las reguladoras de caudal y las reguladoras de presión.
Válvulas distribuidoras
Con ellas desviamos el camino que ha de seguir el fluido, dependiendo de su posición, hacia uno u otro de los elementos receptores.
saber más
Directiva 98/12/CE
Según directiva 98/12/CE.
Denominación de las bocas de las
válvulas de frenos neumáticos.
1 (V) ..... Alimentación
11 (V1) 1.ª Alimentación.
12 (V2) 2.ª Alimentación.
2 (Z) ..... Salida
Las válvulas distribuidoras se designan según el número de vías y según el número de posiciones.
Se consideran vías a las conexiones u orificios que tiene la válvula o distribuidor,
por los que puede circular el fluido.
Las posiciones son las combinaciones o posturas que puede adoptar la válvula.
Cada válvula tiene generalmente dos o tres posiciones.
Para designar y representar las válvulas en los esquemas de circuitos se emplean
símbolos normalizados, según las normas CETOP (Comité Europeo de Transmisiones Oleohidráulicas y Neumáticas).
21 (Z1) Salida 1.
22 (Z2) Salida 2.
4 (S) ..... Señal
41 (S1) Señal o pilotaje 1
42 (S2) Señal o pilotaje 2
3 (E) ..... Escape
Como ejemplo, consideraremos la válvula de la figura 3.35 de tres vías y dos posiciones. Se designa de forma abreviada, como válvula 3/2 (tres vías, dos posiciones).
Para representarla, empleamos un bloque con tantos cuadros como posiciones
tenga (en nuestro caso dos).
Dentro de cada cuadro representamos por flechas las distintas direcciones del fluido. Las conexiones bloqueadas se señalan mediante líneas transversales dentro de
los cuadros.
Las conexiones con el exterior se indican en el cuadro de la posición de reposo.
Estas se señalan con letras mayúsculas (números):
• Para los conductos de trabajo y alimentación a los cilindros: A, B, C, … (2, 2.1,
2.2...)
• Alimentación del aire comprimido: P; (1)
1.0
• Escapes: R, S (3, 5)
• Líneas de pilotaje: Z, Y, X
1.1
(2) A
(1) P
a
R
(3)
Figura 3.36. Toma de aire.
La conexión de escape se representa por un triángulo, si este está adosado al cuadro. Y si está separado, posee rosca de conexión donde poder montar silenciadores, aparte de los elementos neumáticos.
Para ver el comportamiento de la válvula a partir del esquema, basta con desplazar el bloque en horizontal, dejando inmóviles las conexiones o trazos exteriores, hasta confrontar las conexiones con los conductos de otro cuadro, que
nos presentará otra nueva distribución de flujo (figura 3.36) para el avance del
cilindro.
Los accionamientos que hacen que se modifique la posición de las válvulas pueden ser manuales, mecánicos, neumáticos o eléctricos. Estos dos últimos procedimientos permiten un accionamiento a distancia.
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Los símbolos de los accionamientos se dibujan en la parte lateral de los cuadros
como sigue:
• Accionamiento manual: por pulsador, palanca, pedal y pedal con enclavamiento.
a
a
a
c
Pulsador
Pedal
ab
a
d
b
Palanca
a
Pedal con enclavamiento
Figura 3.37. Accionamiento manual.
• Accionamiento mecánico: por leva, rodillo y rodillo escamoteable.
Leva
Rodillo
escamoteable
Rodillo
a
b
c
a
Figura 3.38. Accionamiento mecánico.
En el accionamiento por rodillo, este es empujado por una leva. En el de rodillo
escamoteable, el accionamiento del rodillo es posible solamente en un sentido.
• Accionamiento neumático: en este caso, las válvulas cambian de posición
cuando se hace llegar presión a un conducto lateral, lo que produce el desplazamiento del distribuidor.
• Accionamiento eléctrico: las electroválvulas o válvulas electromagnéticas son
elementos mixtos que, mediante una señal eléctrica exterior, efectúan el desplazamiento del distribuidor.
A
B
Y
Z
S
R
P
A
B
Z
Y
R
R
R
P
S
a Figura 3.39. Accionamiento neumático.
P
a
A
Figura 3.40. Accionamiento eléctrico.
P
A
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La parte fundamental de la electroválvula es el electroimán, capaz de mover directamente el pistón. Se trata de un accionamiento directo.
R
R
A
B
B
P
P
a
A
Figura 3.41. Accionamiento eléctrico y neumático.
Para gobernar grandes caudales de paso, se requieren conductos amplios y los electroimanes necesarios para accionar los émbolos resultarían excesivamente grandes. En este caso, se utiliza otro tipo de válvulas, de accionamiento electro-neumático o servopilotadas.
Disponen de una derivación interna desde el conducto de presión (P) hacia el
asiento de la electroválvula, de manera que, al excitar el electroimán, se da
paso a la presión hacia el émbolo principal, que es accionado por medios neumáticos.
Válvulas reguladoras de caudal
Sirven para impedir o reducir el paso del fluido en los dos sentidos o en uno solo,
dejándolo libre en el contrario.
Las más importantes de este grupo son:
a) Válvulas de cierre.
b) Válvulas de retención.
c) Válvulas estranguladoras.
d) Válvulas estranguladoras de retención.
e) Válvulas de purga rápida.
f) Válvulas selectoras de retención.
a
Figura 3.42. Válvula de cierre.
g) Válvulas de simultaneidad.
• Válvulas de cierre. Sirven para abrir o cerrar, de forma total, el paso del
aire. Se emplean generalmente a la salida del grupo compresor.
• Válvulas de retención o antirretorno. Son válvulas de bloqueo que impiden el paso del fluido en un sentido determinado, permitiendo que circule
libremente en el otro sentido. La obturación puede lograrse por bola, disco,
cono, etc., impulsada por la propia presión de trabajo o bien con la ayuda
complementaria de un muelle.
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a
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Figura 3.43. Válvula antirretorno.
• Válvulas estranguladoras. Permiten modificar el caudal del fluido en cualquier sentido de circulación por medio de un dispositivo regulable de estrangulación.
• Válvulas estranguladoras de retención. Trabajan como una válvula de retención y otra estranguladora en paralelo, como indica su símbolo. En un sentido,
el fluido pasa libremente por la válvula de retención y, en el sentido contrario,
esta válvula lo retiene obligándolo a pasar por la válvula estranguladora, que
puede ser regulada por un tornillo.
Figura 3.44. Válvula estranguladora.
a
A
A
P
R
P1
A
P2
a
Figura 3.45. Válvula estranguladora de retención.
R
a
Figura 3.46. Válvula de purga rápida.
Este tipo de válvula se utiliza fundamentalmente en la regulación de la velocidad de los cilindros, lo cual puede lograrse regulando el flujo de alimentación
o el de escape, si bien este último es lo más adecuado, puesto que lo primero
tiene el inconveniente de que cualquier variación de carga supone una sensible modificación de la velocidad.
• Válvulas de purga rápida. Se instalan entre la válvula de mando y el correspondiente cilindro sobre el que esta actúa.
Su misión es que la purga de los cilindros se efectúe de forma rápida, sin pasar
por la vía de la válvula de mando (normalmente de poca sección).
Su funcionamiento (figura 3.46) es el siguiente: el aire que entra por el orificio
de alimentación (P) desplaza a la membrana de obturación, lo que bloquea el
escape (R) y conecta el orificio (A) para accionar al cilindro. Cuando cesa la
alimentación en (P), el aire a presión acumulado mueve la membrana hacia (P)
y escapa con rapidez por (R).
• Válvulas selectoras de retención (figura 3.47). Tienen dos conductos de entrada (X e Y) y uno de salida (A), dispuestos de manera que, cuando se aplica
presión por cualquiera de los conductos de entrada, el otro queda bloqueado.
P
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Esta válvula se emplea en los casos de mando doble de un cilindro para aislar
el conducto que no funciona en un determinado momento. Normalmente se
les llama válvulas O.
• Válvulas de simultaneidad. Como las anteriores, tienen dos entradas y una salida. El aire no podrá pasar por la válvula a no ser que estén conectadas bajo
presión ambas entradas.
Para que el aire salga, debe mandarse presión por las entradas P1 y P2, al mismo
tiempo. A estas válvulas se les llama válvulas Y.
A
P1
A
P2 P1
A
P2
X
Válvula «Y»
a
A
Y X
Y
Válvula «O»
Figura 3.47. Válvulas selectoras de retención y de simultaneidad.
Se utilizan cuando se necesitan dos condiciones para que entre en funcionamiento el actuador que gobierna y se emplean frecuentemente en dispositivos
de seguridad.
Válvulas reguladoras de presión
Están concebidas para mantener la presión entre límites preestablecidos.
Entre los tipos más extendidos hay que destacar:
• Válvula limitadora de presión. Esta válvula, llamada también de seguridad,
impide la elevación de la presión por encima del valor nominal admisible por
el sistema donde está conectada.
En caso de sobrepresión procede a liberar, hacia la atmósfera o al depósito del
fluido, según sea aire o aceite respectivamente.
• Válvula de secuencia. Se emplea en los circuitos para dar preferencia a ciertos consumidores, haciendo que los restantes solo puedan suministrarse cuando haya suficiente presión.
Se utilizan en el circuito neumático de los camiones, donde, al arranque, se
van llenando los calderines o acumuladores de los frenos de mano, los frenos
delanteros y los frenos traseros, en este orden.
• Válvula reductora de presión. Ya la nombramos en el apartado 1.3 donde
hablamos de la unidad de mantenimiento. Ajusta la presión a un valor determinado de trabajo en el circuito generalmente más bajo que la red general.
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EJEMPLO
La válvula rotativa de la dirección asistida de cualquier vehículo consiste en una válvula distribuidora como
se representa en la figura.
a) Deduce de qué tipo de válvula se trata.
b) Haz un esquema para cada posición y explica el funcionamiento del circuito.
c) Represéntala según las normas.
A
P
A
B
P
A
B
P
B
7
R
A. Trayectoria recta
a
R
R
B. Giro a la izquierda
C. Giro a la derecha
Figura 3.48. Válvula rotativa de dirección.
Solución
Al girar el volante se tuerce la barra de torsión (7) adoptando la válvula las siguientes posiciones: (A) cuando no se
gira; (B) cuando se gira a la izquierda y (C) cuando se gira a la derecha.
a) Se trata de una válvula de 4 vías y 3 posiciones, 4/3.
b) A la hora de representarla dibujamos un bloque con 3 cuadros (ya que tiene tres posiciones). Las vías o conexiones con el exterior las representamos en el cuadro del medio (abajo ponemos la de alimentación (P) y, la de retorno, (R). Y arriba las otras dos (A y B), una para cada lado del cilindro de la dirección).
– Trayectoria recta
(1) P
a
R (3)
Figura 3.49. Válvula en posición central.
En el cuadro central, posición de reposo, unimos entre sí las vías según vemos que pasa el aceite para esta posición; todas están unidas entre sí con una H.
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– Giro a la izquierda
Ponemos la válvula en otra posición y unimos las vías según vemos que pasa
el aceite, entra por un lado del cilindro y sale por otro, representado con dos
flechas en paralelo.
A
B
– Giro a la derecha
P
Volvemos a poner la válvula en el lado contrario y hacemos que el aceite accione al cilindro en sentido contrario, representado con dos flechas cruzadas.
Figura 3.50. Posición a la izquierda.
a
c) La representación de la válvula según las normas será:
A
B
P
a
R
Figura 3.51. Posición a la derecha.
a
R
A
B
P
R
Figura 3.52. Símbolo de la válvula.
ACTIVIDADES
12. Copia las figuras en tu cuaderno y de los símbolos normalizados de las siguientes válvulas, designa a cada
una de forma abreviada, número de vías/número de posiciones.
a
Figura 3.53.
13. Copia los dibujos y figuras en tu cuaderno y relaciona a cada una de las válvulas siguientes con su correspondiente símbolo.
1.
2.
4.
3.
R
R
A
A
A
R
A
P
P
P
P
(2)
(1) (3)
a.
a
Figura 3.54. Válvulas.
(2)
(1) (3)
b.
2
2
1 3
1
c.
d.
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14. Haz el esquema de un circuito neumático para un cilindro de simple efecto y otro de doble efecto, donde podamos regular las velocidades de avance y retroceso independientemente.
15. Dadas las siguientes válvulas distribuidoras, deduce de qué tipo se trata cada una y represéntalas esquemáticamente.
Z
R
R
A
A
P
P
a
Figura 3.55.
a
Figura 3.56.
A
B
A
R
B
R
Z
P
A
R
P
Z
R
P
A
P
A
Y
B
Z
P
S
P
S
a
R
R
A
B
Figura 3.57. Válvulas distribuidoras.
16. Haz el esquema de un circuito neumático para un cilindro de simple efecto, con un retroceso rápido, empleando una válvula de purga rápida.
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1.5. Elementos receptores o de trabajo
Son todos aquellos que, recogido el fluido a una presión determinada y con el
caudal preciso, realizan el trabajo mecánico deseado.
Podemos distinguir los cilindros y los motores, existiendo múltiples variedades de
uno y otro.
Cilindros
Los cilindros se pueden dividir en dos grandes grupos: de simple efecto y de doble
efecto. Los primeros realizan el esfuerzo activo en un solo sentido y el retorno depende de un muelle o membrana que devuelve el émbolo a su posición inicial. Los
cilindros de doble efecto actúan de modo activo en los dos sentidos.
Además, existen numerosas ejecuciones especiales que pueden considerarse variantes de los dos tipos básicos, destinadas a empleos muy particulares: cilindro de
membrana, cilindro en tándem, cilindro multiposicional, cilindro de impacto, etc.
• Cilindros de simple efecto: los más comunes tienen el retorno por muelle. El
aire comprimido alimenta la cámara posterior, lo que hace avanzar el pistón,
venciendo la resistencia del muelle. El retroceso se verifica al evacuar el aire a
presión de la parte posterior, lo que permite al muelle comprimido devolver libremente el vástago a su posición de partida.
En algunos casos particulares, la carrera de trabajo se confía al muelle comprimido, empleándose la presión del aire solo para lograr esta compresión. Se utiliza cuando la interrupción brusca de la energía neumática puede resultar peligrosa, tal como en los frenos de camiones y trenes.
En aplicaciones hidráulicas se utiliza frecuentemente el cilindro de tipo buzo, donde la entrada y el retorno del aceite se realiza a través del mismo conducto en el
que se acopla una válvula adecuada. Se utilizan en elevadores y gatos para levantamiento de automóviles. El movimiento de subida del émbolo es debido a la presión hidráulica, mientras que el de bajada lo realiza la acción del peso elevado.
Culata
anterior
Casquillo
guía
Muelle
Culata posterior
Alimentación
Pistón
carga
símbolo
De
la bomba
Vástago
Fuga
Camisa
Cilindro de simple efecto
a
carga
Al tanque
Salida
Entrada
Cilindro de tipo buzo
Figura 3.58. Cilindros de simple efecto.
• Cilindros de doble efecto: al dar aire a la cámara posterior del cilindro y evacuar simultáneamente el aire de la cámara anterior, el vástago del cilindro
avanza y, cuando se realiza la función inversa, el vástago retrocede.
En los cilindros de doble efecto, debido a la presencia del vástago en una de las
cámaras, la superficie eficaz del émbolo queda reducida, por lo cual el esfuerzo
obtenido es mayor en la carrera de avance que en la de retroceso, por lo que se
les llama también cilindros diferenciales. Por la misma causa, el movimiento
del émbolo es más lento en el avance.
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Una variante de estos cilindros son los de doble vástago, en los que el émbolo
tiene dos vástagos, uno a cada lado, de modo que cuando uno avanza el otro
retrocede. Estos cilindros se utilizan en casos en los que es necesario obtener la
misma fuerza en los dos sentidos de movimiento. Otras veces, por razones de
espacio, la detección de fin de carrera debe hacerse sobre el vástago auxiliar y
no sobre el de trabajo.
Un problema que se presenta en el funcionamiento de los cilindros, cuando se
trabaja con velocidades considerables, es el choque del émbolo contra la culata cuando llega al final del recorrido. Para evitar estos choques se utiliza un sistema de amortiguación de fin de carrera, que puede realizarse de manera interna o externa al cilindro.
6
5
1
1.
2.
3.
4.
5.
6.
a
2
3 4
Casquillo guía
Camisa de cilindro
Émbolo
Anillo guía del émbolo
Vástago
Cabezas
Cilindro doble vástago
Figura 3.59. Cilindros de doble efecto.
La amortiguación interna se realiza por medio de un émbolo amortiguador situado sobre el vástago, y un cilindro adicional, así como el sistema de regulación del fluido de escape, que actúa como colchón. Cuando el émbolo amortiguador penetra en el cilindro amortiguador, cierra el aire residual contenido en
este, que se ve obligado a salir por un regulador de caudal que permite el escape controlado del fluido para conseguir que el émbolo llegue lentamente al final del recorrido. Para permitir que el cilindro pueda realizar la carrera contraria, se instala una válvula de retención de forma que durante el escape esté
cerrada y en la admisión se abra para permitir la entrada del fluido.
La amortiguación externa se realiza por medio de muelles, amortiguadores hidráulicos, estrangulamiento de conductos de escape, etc.
Como es lógico, la amortiguación puede hacerse en uno o los dos sentidos. Los
esquemas de la figura 3.60 representan cada uno de los casos posibles.
Amortiguación
simple fija
a
Amortiguación
doble fija
Figura 3.60. Cilindro con amortiguación.
Amortiguación
simple regulable
Amortiguación
doble regulable
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• Cilindros especiales. Con esta denominación se agrupan los cilindros para
aplicaciones específicas tanto hidráulicas como neumáticas.
Pueden destacarse los siguientes tipos:
– Cilindro de membrana. El pistón es sustituido por una membrana fijada a la
camisa en su periferia y al vástago en su parte central, de manera que, en posición de reposo, quede plegada dicha membrana, para extenderse en el accionamiento, como se muestra en la figura 3.61.
Figura 3.61. Cilindro de membrana.
a
Se utiliza principalmente en neumática y concretamente en la industria alimentaria o farmacéutica, para evitar el aceite de lubricación que transporta
el aire.
– Cilindro en tándem. Está constituido por dos cilindros de doble efecto acoplados en serie, formando una sola unidad. Con ello, aplicando la misma
presión simultáneamente sobre los dos émbolos, se obtiene una fuerza doble
a la del cilindro del mismo diámetro.
Se utiliza cuando se requieren fuerzas considerables de accionamiento y no
es posible utilizar cilindros de un diámetro mayor, debido al espacio disponible en la máquina.
Posiciones de maniobra
1 2
3
4
P PP
P
P
P
P
P
a
Figura 3.62. Cilindro en tándem.
– Cilindro multiposicional. Está formado por una combinación de al menos dos cilindros de doble efecto, dispuestos con las tapas posteriores encaradas.
P
P
PP
Figura 3.63. Cilindro multiposicional.
a
En ellos son posibles más de dos posiciones definidas de maniobra, según el
émbolo y la cara del mismo a la que se aplique presión, pudiendo hacerse
combinaciones que permitan cuatro, seis u ocho posiciones.
En la figura 3.63 se ha representado uno de cuatro posiciones.
– Cilindro de impacto (figura 3.64). Se emplea cuando se desea que el pistón
produzca un fuerte impacto sobre la pieza a actuar. Consiste en un cilindro
de doble efecto al que se ha añadido una cámara de aire.
C C'
A
a
B
Figura 3.64. Cilindro de impacto.
Al dar presión a la cámara A el émbolo se traslada hacia la izquierda. Al dar
presión a la cámara B, si la fuerza que actúa sobre la superficie C es mayor
que la actuante en la cámara A, el émbolo se mueve hacia la derecha. En ese
instante, queda libre toda la superficie del émbolo en su cara de accionamiento y la fuerza de empuje aumenta, haciendo que el pistón se mueva
bruscamente hacia la derecha.
Con el aumento de velocidad se desarrolla una importante energía cinética,
que se aprovecha en el impacto.
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– Cilindro de cable (figura 3.65). Como se ve, los extremos del cable están fijados a ambos lados del émbolo. Con este tipo de cilindro es fácil conseguir
grandes desplazamientos y se utiliza preferentemente para el gobierno de
puertas correderas.
– Cilindro de eje giratorio. Es un tipo de cilindro que convierte el movimiento lineal del émbolo en giratorio de un eje. En el vástago del émbolo se
forma una cremallera que acciona el piñón que gira con el eje.
a
Figura 3.65. Cilindro de cable.
Motores
Su funcionamiento y tipos son exactamente iguales a los compresores: transforman la energía de presión del fluido en movimiento circular. El efecto es el contrario al obtenido con las bombas y compresores y su construcción resulta similar
a ellos, fabricándose motores de paletas, pistones, engranajes, etc.
Los motores de paletas son los más empleados, siendo su utilidad muy extendida
como órgano de transmisión en maquinaria de obras públicas.
Estos motores permiten una variación continua de la velocidad de rotación y del
par, ocupan poco espacio, son muy fiables, tienen un amplio campo de velocidades, exigen poco mantenimiento, etc.
a Figura 3.66. Cilindro de eje giratorio.
saber más
Aire comprimido
Puedes encontrar información
sobre el primer vehículo de aire
comprimido en la página web
www.motordeaire.com.
Motor radial
Motor de paletas
Trivella
Autobetonier
a
Dúmper
Figura 3.67. Motores neumáticos.
ACTIVIDADES
17. ¿Por qué en los cilindros de un solo vástago la fuerza en un sentido es menor que en el otro? ¿Y la velocidad?
18. Explica el funcionamiento de los cilindros con amortiguación regulable.
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2. Elementos de hidráulica
La hidráulica es el conjunto de aplicaciones técnicas que utiliza el agua para
transmitir fuerzas y movimientos. En aplicaciones industriales, el líquido generalmente empleado es el aceite, del que deriva el nombre de oleohidráulica. Aunque generalmente por extensión se les llama también circuitos hidráulicos.
La hidráulica ha encontrado una gran acogida dentro de la transmisión de
potencia y accionamiento de mecanismos en innumerables aplicaciones. Ello
se debe a las claras ventajas que ofrece frente a los mecanismos mecánicos.
Las ventajas de los sistemas hidráulicos son:
• Transmisión de grandes fuerzas en espacios reducidos.
• Es posible el almacenamiento de energía.
• Fácil regulación de las fuerzas y velocidades.
• Control a distancia de los elementos de mando (mediante electroválvulas).
• Fiabilidad o larga duración de los elementos (debido a la autolubricación).
• Protección contra sobrecargas (mediante limitadores de presión).
Como inconvenientes en la utilización de la hidráulica pueden citarse entre
otros:
• Las altas presiones del fluido (100, 200 y más kg/cm2), en caso de avería y rotura de conducciones, pueden causar accidentes graves a las personas.
• El rendimiento energético es normalmente bajo, menor que en neumática,
debido a pérdidas de carga, por lo que se aplica en la transmisión de altas potencias.
• Es más lenta y sucia que la neumática.
• Posibilidad de impactos bruscos en los cilindros al final de carrera (golpes de
ariete).
En un circuito hidráulico podemos distinguir los siguientes grupos funcionales: grupo bomba, red de distribución, válvulas y actuadores o elementos de
trabajo.
Grupo bomba o toma de fuerza
Lo forman un conjunto compacto de elementos capaces de proporcionar un caudal a la presión necesaria para mover los distintos actuadores. Está formado por
un tanque o depósito, una bomba, el motor de arrastre, filtros, un manómetro, las
válvulas precisas, etc.
Tanque o depósito
Fabricado en chapa de acero, almacena fluido requerido. En general, su capacidad es de dos o tres veces la cantidad que mueve la bomba en un minuto.
Al mismo tiempo, dispone de un espacio suficiente para que el aire pueda separarse del fluido, permitiendo igualmente que los contaminantes se sedimenten y se disipe el calor generado en el sistema.
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En el fondo del depósito se dispone de un tapón de drenaje (6) para el vaciado total del mismo. En una de sus paredes laterales, dispone de unos visores
de máximo y mínimo (8 y 9), y de una tapa desmontable (3) que facilita la
limpieza.
En la parte superior se sitúan un respiradero (1) provisto de filtro de aire, con objeto de evitar el vacío, los conductos de aspiración (5) y retorno (2), así como el
tapón de llenado (4) provisto de tamiz.
4
1
retorno
bomba
8
5
2
3
7
6
cámara
de retorno
1. Respiradero
2. Conducto de retorno
3. Tapa desmontable
4. Tapón de llenado
a
Figura 3.68. Grupo bomba.
a
Figura 3.69. Depósito.
Bomba
La bomba se encarga de aportar el caudal necesario a todo el sistema. La fuerza de
giro la toman de un motor, eléctrico o térmico, que hace girar al eje y este a su vez
a todo el mecanismo interno, encargado de impulsar el líquido.
Atendiendo al caudal que bombean, las bombas hidráulicas se dividen en dos
tipos:
• Bombas de caudal fijo
Estas bombas suministran una cantidad determinada de fluido en cada carrera o
revolución. Su caudal es independiente de la presión de salida, lo que las hace
muy adecuadas para la transmisión de potencia.
Estrangulando la salida de una bomba de caudal fijo, la presión del aceite alcanza valores tales que provocarían la parada del motor de arrastre o la rotura de cualquier órgano de la bomba, si no colocaramos una válvula limitadora de presión.
El caudal que es capaz de suministrar es constante para un determinado régimen
de giro.
10
cámara
de aspiración
cesta de tamiz
5. Conducto de aspiración
6. Tapón de drenaje
7. Visor de mínimo
8. Visor de máximo
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• Bombas de caudal variable
Las bombas de caudal variable tienen la propiedad de poder variar el caudal emitido sin disminuir la velocidad de giro.
Son las más empleadas en los sistemas hidráulicos modernos. Se utilizan para presiones superiores a las que pueden otorgar las bombas de caudal fijo.
Atendiendo a su forma constructiva, las bombas hidráulicas se dividen en tres tipos:
• Bombas de engranajes
Engranaje
conducido
Al puerto
de entrada
S
Engranaje
impulsor
P
Hacia el puerto
de salida
Presión
de bomba
Presión
atmosférica
Figura 3.70. Bomba de engranajes con dentado exterior.
a
Son las más difundidas, sencillas y económicas, pudiendo distinguirse las de
engranaje con dentado exterior o dentado interior.
La bomba de engranajes con dentado exterior trabaja según el principio de desplazamiento. El engranaje A, al ser accionado en la dirección de la flecha, hace
que el engranaje B gire en sentido contrario.
El espacio S (cámara de aspiración) está unido al depósito. Al girar, los dientes se separan dejando huecos entre ellos y la carcasa (cámara de dientes). La
depresión que se produce, hace que se absorba líquido del depósito, el cual
llena las cámaras de dientes, que lo transportan, rozando la pared interior de
la carcasa, al espacio P (cámara de presión).
En la bomba de engranajes con dentado interior, el piñón se acopla al eje
de arrastre, montado excéntrico sobre la carcasa. Con este piñón engrana
la corona dentada, que es arrastrada por él, girando libre en la carcasa. Con
esta disposición, las cámaras de bombeo se forman en los huecos entre dientes, de manera que con el giro de los engranajes el aceite es aspirado por un
conducto e impulsado por el otro.
• Bomba de paletas
Trabaja como los compresores de paletas, vistos en el punto anterior.
• Bomba de pistones
Esta bomba destaca por su capacidad para proporcionar altas presiones. Las
hay de dos clases, dependiendo de cuál sea la posición de los émbolos o pistones:
– De pistones axiales.
– De pistones radiales.
Las bombas de pistones radiales trabajan como los motores de pistones radiales vistos en el punto anterior.
Las bombas de pistones axiales se utilizan más que las anteriores.
Están constituidas por una serie de pistones alojados en sendos cilindros
formados en la carcasa o cuerpo de la bomba y unidos por su extremo inferior a una placa basculante, empujada por una plataforma situada oblicuamente respecto al eje de arrastre, al que está solidario. Para conjugar el
giro de la plataforma con el no giro de la placa, se intercalan entre ellas
bolas que ruedan sobre unas pistas circulares de la plataforma, como si fuera un rodamiento axial.
Con el giro del eje, y debido a la colocación oblicua de la placa de arrastre, los pistones son animados de un movimiento alternativo en el interior
de sus correspondientes cilindros.
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La carrera de los pistones depende del ángulo que forma la plataforma de
arrastre con respecto al eje.
En otro tipo de bomba, más evolucionada, podemos variar el ángulo de la
plataforma, consiguiéndose con ello modificar el caudal. Este tipo de bombas de caudal variable mantienen la presión constante independientemente del régimen de giro y del caudal demandado.
Las bombas axiales, tanto de caudal fijo como variable, son muy empleadas en todos los sistemas de aire acondicionado de los vehículos.
En la tabla que se ofrece a continuación están indicados los parámetros de
las bombas de caudal fijo más difundidas en el mercado.
a
Tipo
de bomba
Margen de
revoluciones
r.p.m.
Volumen
de expulsión
(cm2/rev)
Presión
nominal
(bar)
Bomba
de engranajes
exteriores
500 - 3.500
1,2 - 250
63 - 160
Bomba
de engranajes
interiores
500 - 3.500
4 - 250
160 - 250
Bomba
helicoidal
500 - 4.000
4 - 630
25 - 160
Bomba
de aletas
celulares
960 - 3.000
5 - 160
100 - 160
Bomba
de émbolos
axiales
. . . - 3.000
100
200
750 - 3.000
25 - 800
160 - 250
750 - 3.000
25 - 800
160 - 320
Bomba
de émbolos
radiales
960 - 3.000
5 - 160
160 - 320
Tabla 3.1. Bombas hidráulicas.
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Acumulador
El acumulador hidráulico tiene por función absorber un determinado volumen de
fluido y devolverlo al circuito en el momento que este lo precise.
Al acumulador hidráulico puede encontrársele en el circuito hidráulico bajo diferentes formas, como son:
1. Acumulador de peso.
2. Acumulador de resorte.
3. Acumulador de pistón.
4. Acumulador de vejiga.
5. Acumulador de membrana.
Nitrógeno
2
3
4
1
5
a
Figura 3.71. Tipos de acumuladores.
Las funciones que el acumulador hidráulico realiza en un circuito pueden ser estas:
a
Acumulador de energía
Acumulador de suspensión
Anti-pulsaciones
Amortiguador de golpe de ariete
Figura 3.72.
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1. Acumulador de energía: acumular energía, conservarla sin pérdida y distribuirla
con la potencia deseada.
2. Acumulador de suspensión: suprimir los choques y vibraciones en los vehículos asegurando una suspensión verdadera del peso sobre un colchón de aire.
3. Anti-pulsaciones: absorber las sobrepresiones producidas por las pulsaciones de
una bomba u otro órgano regulando el caudal y la presión en el circuito.
4. Amortiguador del golpe de ariete: absorber la energía transmitida por el líquido en los choques hidráulicos producidos, por ejemplo, por el cierre de una válvula, frenando bruscamente un líquido que se estaba desplazando a gran velocidad en una canalización.
A la hora de catalogar un acumulador hidráulico, los clasificamos según la capacidad de aceite en litros que puede alojar y la presión a la que puede mantener dicho aceite.
Simbología
Esta es la simbología existente sobre todos los tipos de acumuladores hidráulicos:
Símbolo del acumulador
tipo peso
Símbolo del acumulador
tipo muelle
Símbolo del acumulador
general de gas
Símbolo del acumulador
tipo vejiga
Símbolo del acumulador
tipo cilindro neumático
Símbolo del acumulador
tipo membrana
a
Figura 3.73. Simbología de tipos de acumuladores.
ACTIVIDADES
19. Identifica los distintos componentes de la toma de fuerza de la dirección asistida de un vehículo y de la maqueta de hidráulica, si la hay en los talleres.
20. ¿Qué tipo de bomba emplea cada una?
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ACTIVIDADES FINALES
1. Haz una clasificación de los distintos compresores y ordénalos de mayor a menor presión y de mayor a
menor caudal.
2. Explica el funcionamiento de los distintos sistemas de regulación y en qué casos se utilizan cada uno de ellos.
3. Haz una clasificación de las conexiones entre tubos y demás componentes.
4. Explica el proceso de montaje de las siguientes uniones roscadas y, si dispones de medios, realízalas.
evW
evW
evT
ge-ed
we
te
evT
evW
evL
evW
evL
evW
a
Figura 3.74.
5. Si dispones de medios, realiza el montaje de racores para mangueras, tanto desmontables como fijos.
6. Si dispones de medios, realiza el montaje de racores de conexión rápidos y cónicos para tubos de plástico.
7. Haz una clasificación de los distintos tipos de válvulas.
8. ¿Para qué funciones emplearías las siguientes válvulas? Represéntalas según las normas.
a) Válvula 2/2, normalmente cerrada. Sirve como válvula de paso y cierre de un conducto (accionamiento
eléctrico).
b) Válvula 3/2, normalmente cerrada. Se emplea para mandar cilindros de simple efecto (accionada con pedal).
c) Válvula 4/2. Se utiliza para gobernar cilindros de doble efecto (accionada con palanca).
d) Válvula 5/2. Tiene el mismo empleo que la anterior.
e) Válvula 4/3, posición central de bloqueo. Se emplea cuando un cilindro de doble efecto debe quedar
bloqueado en un punto intermedio de su recorrido (accionada con palanca).
f) Válvula 4/3, posición central de desbloqueo. Se emplea cuando un cilindro de doble efecto debe quedar desbloqueado en un momento de su actuación. ¿Dónde has visto que se emplea esta válvula?
9. Haz una clasificación de los distintos acumuladores. Como acumulador de peso, ¿qué tipo de cilindro podríamos emplear empotrándolo en el suelo?
10. Queremos construir una bomba de émbolo.
a) ¿Cómo podríamos hacerla de simple efecto, si disponemos de un cilindro de simple efecto, dos válvulas
de retención, una T y demás elementos de unión?
b) ¿Cómo podríamos hacerla de doble efecto, si disponemos de un cilindro de doble efecto, 4 válvulas de
retención, 4 Tes y demás elementos de unión?
Haz el esquema de cada una.
Nota: Una bomba de simple efecto aspira en una carrera e impele en la otra. Una de doble efecto aspira e
impele en una carrera y en la otra.
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EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. ¿Qué elementos transforman la energía acumulada en el aire en energía mecánica?
a) Las válvulas.
b) Los depósitos.
c) Las tuberías.
d) Los actuadores.
2. ¿Qué tipo de compresor aspira aire por la válvula de aspiración y lo envía al circuito de alta
presión a través de la válvula de escape?
a) De tornillo.
b) De roots.
c) De paletas.
d) De pistón.
3. Los compresores accionados por motor térmico
están previstos de un sistema que evita superar
la presión de trabajo, ¿de cuál se trata?
a) Válvula de seguridad.
b) Válvula de timbrado.
c) Válvula de purga.
d) Válvula presostática.
4. La red de distribución de aire comprimido en su
trazado será:
a) Horizontal.
b) Inclinada hacia el acumulador.
c) Inclinada hacia el lugar de servicio.
d) Es independiente de cualquier posición.
5. La unidad de mantenimiento general está constituida por:
a) Filtro, válvula de retención y engrasador.
b) Filtros, distribuidores y actuadores.
c) Filtro, regulador y reductor de presión.
d) Filtro, regulador y engrasador.
6. ¿Qué elementos neumáticos se utilizan para
controlar la dirección que debe tomar el fluido
en cada fase?
a) Reguladores.
b) Limitadores de presión.
c) Distribuidores.
d) Ninguna de las anteriores.
7. ¿Qué números se utilizan para señalar en los
esquemas la presión y el escape?
a) 4; 4, 8.
b) 2, 3, 5.
c) 1; 3, 5.
d) 1, 2, 3.
8. ¿Qué pictograma se utiliza para simbolizar un
accionamiento manual por pulsador de una
válvula?
a)
b)
c)
d)
9. En los cilindros que funcionan a velocidades
considerables, ¿qué sistema se utiliza para evitar que el pistón golpee con las culatas?
a) Válvula antirretorno.
b) Cilindro de doble efecto.
c) Válvulas reguladoras de caudal.
d) Amortiguadores de fin de carrera.
10. ¿Qué tipo de bombas hidráulicas son las más
utilizadas y sencillas?
a) Engranajes.
b) Paletas.
c) Pistones.
d) Tornillos.
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PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
MATERIAL
Mantenimiento de una instalación
de aire comprimido
• Aula taller equipada con instalación
y distribución de aire comprimido
OBJETIVO
• Equipo individual de herramientas
Saber mantener en óptimas condiciones la instalación de aire comprimido (de la aspiración del compresor a las herramientas neumáticas), siguiendo las normas de seguridad.
PRECAUCIONES
• Desconectar la corriente eléctrica para manipular en el compresor.
DESARROLLO
Mantenimiento de la unidad compresora y de almacenamiento:
Filtro de aspiración
Presostato
y manómetro
Nivel de aceite
Placa identificativa
Válvula de seguridad
a
Válvula de descarga
Figura 3.75.
1. Comprobar el estado y la tensión de las correas.
2. Comprobar el nivel de aceite del compresor.
3. Comprobar la marcha y paro con el presostato.
4. Realizar purgas periódicas del condensado en el depósito.
5. Realizar la limpieza o sustitución de los filtros de aspiración.
6. Comprobar la estanqueidad del depósito.
7. Comprobar el accionamiento de la válvula de seguridad. La válvula de seguridad con muelle funciona automáticamente,
en caso de sobrepresión el asiento de la válvula se levanta, abriendo el orificio de escape; se vuelve a cerrar cuando las
condiciones de presión vuelven a la normalidad. El caudal de la válvula debe ser superior al caudal del compresor.
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Elementos de neumática e hidráulica
8. Comprobar que se realizan las revisiones oficiales y el retimbrado periódico R. D. 1244/1979.
9. Comprobar que dispone de placa identificativa del aparato con:
a. Presión de diseño o máxima de servicio.
b. N.º de registro del aparato.
c. Fecha de la 1ª prueba y sucesivas.
Mantenimiento de la red de distribución
a
Figura 3.76.
1. Comprobar la válvula de descarga: a) Que gira suavemente en todo su recorrido. b) Que la estanqueidad es perfecta.
2. Comprobar la estanqueidad de los conductos, especialmente en las curvas, empalmes, reducciones, tapones, conectores rápidos, abrazaderas y enrolladores de tubo, etc. Palpando con el dedo húmedo.
3. Realizar las purgas de condensados en los purgadores de red colocados en las zonas más bajas.
4. Las tuberías que conducen aire comprimido deben de estar pintadas en color verde discreto (UNE 48103).
5. La canalización principal debe tener una pendiente del 1 al 3 % hacia los puntos más bajos.
6. Comprobar que los conductos no están en contacto con cables eléctricos o piezas metálicas.
Mantenimiento de las unidades de tratamiento
1. Filtro del aire comprimido: debe revisarse periódicamente el nivel de agua condensada, que no debe sobrepasar
nunca la altura marcada; sustituir o lavar el elemento filtrante.
2. Comprobar que el regulador de presión regula en todo el rango de presiones desde 0 a el máximo
3. Lubricador. Verificar el nivel de aceite y, si es necesario, añadir hasta el nivel marcado. Los filtros de plástico y los recipientes de los lubricadores no deben limpiarse con disolventes, dado que pueden dañarlos. Para los lubricadores, utilizar únicamente aceites minerales de la viscosidad y componentes adecuados.
4. Regular mediante el tornillo de ajuste, el n.º de gotas que se suministra al aire que circula por el lubricador.
5. Comprobar la ausencia de fugas en la unidad.
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Unidad 3
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MUNDO TÉCNICO
Blaise Pascal
(Clermont-Ferrand, Francia, 1623-París, 1662) Filósofo, físico y matemático francés. Su madre falleció
cuando él contaba tres años, a raíz de lo cual su padre se trasladó a París con su familia (1630). Fue un
genio precoz a quien su padre inició muy pronto en
la geometría e introdujo en el círculo de Mersenne, la
Academia, a la que él mismo pertenecía. Allí Pascal se
familiarizó con las ideas de Girard Desargues y en
1640 redactó su Ensayo sobre las cónicas (Essai pour
les coniques), que contenía lo que hoy se conoce
como teorema del hexágono de Pascal.
La designación de su padre como comisario del impuesto real supuso el traslado a Ruán, donde Pascal
desarrolló un nuevo interés por el diseño y la construcción de una máquina de sumar; se conservan todavía varios ejemplares del modelo que ideó, algunos
de cuyos principios se utilizaron luego en las modernas calculadoras mecánicas.
En Ruán, Pascal comenzó también a interesarse por
la Física, y en especial por la hidrostática, y emprendió sus primeras experiencias sobre el vacío; intervino en la polémica en torno a la existencia del horror
vacui en la naturaleza y realizó importantes experimentos (en especial el de Puy de Dôme en 1647) en
apoyo de la explicación dada por Torricelli al funcionamiento del barómetro.
La enfermedad indujo a Pascal a regresar a París en el
verano de 1647; los médicos le aconsejaron distracción e inició un período mundano.
Pocos meses antes, como testimonia su correspondencia con Fermat, se había ocupado de las propiedades del triángulo aritmético hoy llamado de Pascal
y que da los coeficientes de los desarrollos de las sucesivas potencias de un binomio; su tratamiento de
dicho triángulo en términos de una «geometría del
azar» lo convirtió en uno de los fundadores del cálculo matemático de probabilidades.
En 1658, al parecer con el objeto de olvidarse de un
dolor de muelas, Pascal elaboró su estudio de la cicloide, que resultó un importante estímulo en el de-
sarrollo del cálculo diferencial. Desde 1655 frecuentó Port-Royal, donde se había retirado su hermana
Jacqueline en 1652.
Adatado de
http://www.biografiasyvidas.com/biografia/p/pascal.htm
a
Máquina de calculat de Pascal
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Elementos de neumática e hidráulica
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EN RESUMEN
ELEMENTOS DE NEUMÁTICA E HIDRÁULICA
GRUPO COMPRESOR
• Compresor
• Depósito o acumulador de aire
• Sistema de regulación
RED DE DISTRIBUCIÓN
• Tuberías
• Mangueras
• Elementos de conexión
NEUMÁTICA
UNIDAD DE MANTENIMIENTO
• Filtro separador de agua
• Reductor de presión
• Engrasador
VÁLVULAS O ELEMENTOS DE CONTROL
• Distribuidoras
• Reguladoras de caudal
• Reguladoras de presión
ELEMENTOS RECEPTORES O DE TRABAJO
• Cilindros
• Motores
HIDRÁULICA
BOMBA O TOMA DE FUERZA
• Bomba
• Depósito
entra en internet
1. En la página siguiente puedes encontrar información de noticias y productos del sector.
• http://www.cepsa.com
2. Busca en la siguiente dirección catálogos, noticias
y eventos acerca de los elementos hidráulicos.
• http://www.repsolypf.com
3. En las siguientes direcciones puedes encontrar
y realizar descargas de documentos acerca desmontaje, montaje y verificación de elementos
hidráulicos.
• http://www.monografias.com
• http://www.hre.es
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Unidad 4
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4
Circuitos hidráulicos
y neumáticos básicos
vamos a conocer...
1. Estructura de circuitos hidráulicos
y neumáticos básicos
2. Tipos de mandos en circuitos neumáticos
o hidráulicos
3. Diseño de circuitos hidráulicos y neumáticos
secuenciales
PRÁCTICA PROFESIONAL
Realización del montaje de un circuito
neumático
MUNDO TÉCNICO
Los últimos segundos antes del accidente
y al finalizar esta unidad...
Establecerás la relación entre los distintos
elementos o grupos funcionales que forman
un circuito.
Analizarás las distintas posibilidades de
mando para gobernar un circuito.
Interpretarás los esquemas de cualquier
circuito.
Diseñarás circuitos partiendo del diagrama de
fases de trabajo.
Resolverás problemas prácticos con el circuito
que convenga.
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Circuitos hidráulicos y neumáticos básicos
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CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
Los trabajos que tiene que realizar implican:
Para realizar este circuito, es necesario llevar a cabo una serie de
operaciones para desarrollar la solución más adecuada, para ello
seguiremos este procedimiento:
• Mantener y reparar los circuitos hidráulicos y neumáticos.
• Plantear el problema a resolver.
• Interpretar esquemas de circuitos de hidráulica y neumática básica para descubrir su funcionamiento.
• Diseñar el circuito con la estructura y ubicación correcta de los
elementos.
• Resolver problemas prácticos.
• Designar los elementos del circuito con la numeración normalizada.
Antonio trabaja como profesional en una empresa dedicada al
mantenimiento y reparación de vehículos autopropulsados.
• Diseñar circuitos partiendo del diagrama de fases y trabajo.
• Representar el diagrama de fases de trabajo de forma gráfica.
• Realizar el montaje del circuito utilizando las herramientas y utillaje específico necesario.
• Desarrollar el diagrama de fases de trabajo de forma simbólica.
• Determinar el tipo de rodillo a colocar en los fines de carrera de
los elementos de trabajo.
• Efectuar los montajes, pruebas, comprobaciones de funcionamiento y diseños propuestos de los circuitos.
Como ejemplo, en la empresa hay que realizar una tarea, para ello,
es necesario diseñar el siguiente circuito neumático:
2.2
1.0
2.3
2.1
1.1
1.3
1.3
2.0
1.2
2.3
2.2
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
1. ¿Cómo se estructura el circuito?
2. ¿Cómo se representan los distintos elementos neumáticos del circuito?
3. ¿Para qué se utiliza el diagrama simbólico?
4. ¿Que representa el diagrama de fases de trabajo de forma
gráfica?
5. ¿Qué diferencia hay entre las válvulas 1.3 y 2.3?
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Unidad 4
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1. Estructura de circuitos hidráulicos
y neumáticos básicos
1.0
1.2
1.3
1.1
Al mismo tiempo podemos clasificar los componentes de cada uno de estos
circuitos según la función que realizan en los grupos funcionales que ahora
exponemos.
0.1
a
En el mecanismo neumático o hidráulico pueden distinguirse el circuito de
mando y el circuito de trabajo o potencia. En el circuito de mando se procesa
la información, mientras que en el de trabajo se transforma la energía.
Figura 4.1.
1.1. Elementos de producción y distribución del fluido
Son los elementos que producen y transportan el aire o aceite comprimido, y
están formados por bombas, compresores y tuberías de diferentes tipos.
En los circuitos neumáticos estos elementos se simbolizan con un círculo y un
punto en su interior, como en la figura 4.1.
En los circuitos hidráulicos se simbolizan con un motor acoplado a una bomba y un tanque o depósito debajo. Los conductos de retorno se sustituyen por
un tanque a la salida de cada conducto o bien por la letra R, como en las figuras 4.2 y 4.3.
M
a
1.2. Elementos de mando
Son las válvulas distribuidoras, accionadas manualmente, que pilotan las válvulas de gobierno (mando indirecto) o actúan directamente sobre el elemento de
trabajo (mando directo).
Figura 4.2.
1.3. Elementos de entrada de señales
Son un conjunto de elementos que recogen señales exteriores que definen la situación de la máquina o equipo en cada momento, y las convierten en señales
neumáticas o hidráulicas que son enviadas bien a los elementos de tratamiento,
bien directamente a los elementos de gobierno.
Estos elementos son los finales de carrera, los detectores de proximidad, etc.
Los elementos de entrada se sitúan en las posiciones precisas de la máquina, en
función de las condiciones particulares de cada caso.
1.4. Tratamiento de señales
M
Son un conjunto de elementos que permiten combinar diferentes señales procedentes de los elementos de entrada o mando para producir otras de salida.
a
Figura 4.3.
Las señales de salida actúan directamente sobre los elementos de gobierno.
Aparte de esta misión, los elementos de tratamiento también se ocupan de la regulación de caudal, presión, etc.
Los elementos que componen este grupo son las válvulas limitadoras de presión,
antirretorno, selectoras, de simultaneidad, etc.
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Circuitos hidráulicos y neumáticos básicos
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1.5. Elemento de gobierno
Es el elemento que, accionado por los elementos de entrada de señales, de mando o de tratamiento de la información, actúa directamente sobre el elemento neumático de trabajo. Está constituido por válvulas distribuidoras.
Normalmente, el elemento de gobierno se sitúa directamente acoplado al elemento de trabajo o en sus proximidades.
1.6. Elemento de trabajo
Es el elemento acoplado al sistema a accionar, encargado de aplicar físicamente
la energía acumulada en el fluido para realizar las operaciones correspondientes.
Lo forman los motores o cilindros.
1.7. Sistema a accionar
Es la parte de la máquina que debe asumir el cambio o movimiento bajo los efectos del correspondiente elemento de trabajo. Ejemplos de esto son: palancas, barras de acoplamiento, palas, cintas transportadoras, etc.
El circuito de mando puede trabajar con presiones más bajas que las aplicadas al
circuito de potencia, disponiéndose en estos casos de los correspondientes reguladores de presión en el circuito de mando.
Elementos de trabajo
caso práctico inicial
Para realizar cualquier circuito los
elementos deben de colocarse de
forma ordenada.
Tratamiento
de señales
Mando
Elementos
de gobierno
Señales
Producción y distribución
a
Figura 4.4.
ACTIVIDADES
1. De los distintos grupos funcionales enunciados en esta unidad, ¿cuáles forman el circuito de potencia y cuáles
el de mando?
2. Clasifica todos los elementos de la unidad 3, según pertenezcan a cada uno de los grupos funcionales mencionados.
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Unidad 4
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2. Tipos de mandos en circuitos
neumáticos o hidráulicos
• Atendiendo a la acción de mando, este se divide en directo e indirecto:
– El mando es directo cuando la acción del operador incide directamente sobre los elementos de mando o de gobierno que actúan sobre los distintos órganos de trabajo.
– El mando es indirecto cuando la acción del operador se aplica sobre unos
órganos de mando que gobiernan (pilotan), a su vez, a los elementos de
gobierno.
• Según el grado de autonomía, el mando puede ser manual, semiautomático
y automático:
– En el mando manual, todas las señales de entrada son introducidas por el
operario, a base de pulsadores, palancas o pedales. Cada movimiento del
órgano de trabajo se efectúa por separado, tras la correspondiente señal
previa.
– En el mando semiautomático, el ciclo de trabajo se efectúa sin interrupción,
aunque su repetición depende de una acción de mando del operador.
– El mando automático permite la repetición indefinida del ciclo de trabajo.
A continuación se van a mostrar algunos circuitos básicos, gobernados manualmente, para el mando de cilindros de simple y doble efecto, que nos ayudarán a
entender circuitos más complejos, semiautomáticos y automáticos, que estudiaremos posteriormente.
2.1. Circuitos de mando manual
Mando de cilindros de simple efecto
• Mando directo:
1.0
– Desde un punto
• Mando indirecto:
1.1
A (2)
– Desde un punto
– Desde dos puntos distintos
(1) P
a
Figura 4.5.
R (3)
– Desde dos puntos simultáneamente
• Mando con regulación de velocidad:
– Regulación del avance
– Regulación del retroceso
– Regulación de avance y retroceso
– Retroceso rápido
a) Mando directo
Por medio de una válvula 3/2, de accionamiento por pulsador, como se muestra en la figura 4.5, el pistón avanza mientras se presiona el pulsador. Al soltarlo, retorna a su posición de partida empujado por el resorte.
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b) Mando indirecto
– Desde un punto
En la figura 4.6 se muestra un ejemplo de mando indirecto por medio de una
válvula 3/2 que pilota a otra 3/2. De esta forma, el mando del cilindro puede
estar muy lejos del cilindro.
1.1
– Desde dos puntos
En la figura 4.7 se presenta un ejemplo de mando de un cilindro de simple
efecto desde un pulsador o desde un pedal, indistintamente, intercalando una
válvula selectora de circuito.
En la figura 4.8 el cilindro se mueve solo cuando sean presionados, simultáneamente, los dos pulsadores. Este mando se emplea como mecanismo de seguridad en prensas, guillotinas, etc., para obligar a que el operario tenga que
ocupar sus dos manos y evitar accidentes.
1.0
(1) P
a
Figura 4.6.
1.6
1.2
1.4
P
P
a
1.2
Figura 4.7.
a
Figura 4.8.
c) Mando con regulación de velocidad
La figura 4.9 muestra el circuito básico para la regulación de la velocidad de
avance del pistón de un cilindro de simple efecto, haciendo pasar el aire a través de una estrangulación variable. El retroceso es más rápido al pasar el aire
por la válvula de retención.
La figura 4.10 presenta la regulación de la velocidad de retroceso del pistón, y
la figura 4.11 la regulación de la velocidad de avance y retroceso.
La figura 4.12 muestra el mecanismo para retroceso rápido de un cilindro de
simple efecto, que intercala entre el distribuidor y el cilindro una válvula de escape rápido (el aire de escape no tiene que pasar por el conducto estrecho del
distribuidor).
1.0
1.0
1.0
1.0
1.1
P
a
Figura 4.9.
1.1
A
A
P
R
a
Figura 4.10.
1.1
R
P
a
Figura 4.11.
1.1
A
A
P
R
a
Figura 4.12.
R
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Unidad 4
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Mando de cilindros de doble efecto
1.0
• Mando directo:
– Desde un punto
• Mando indirecto:
1.1
– Desde un punto
– Desde dos puntos
(1) P
a
– Desde dos puntos simultáneamente
Figura 4.13.
1.0
• Mando con regulación de velocidad:
– Regulación de la velocidad
– Aumento de la velocidad
a) Mando directo
1.1
Las figuras presentan algunos ejemplos que no precisan explicación.
– Por medio de una válvula 4/2 (figura 4.13).
(1) P
a
Figura 4.14.
– Por medio de una válvula 5/2 (figura 4.14).
1.0
– Por medio de una válvula 4/3, con posición intermedia de bloqueo (figura
4.15).
– Por medio de una válvula 4/3, con posición intermedia de desbloqueo (figura 4.16).
1.1
b) Mando indirecto
(1) P
a
El mando del cilindro desde un punto se efectúa como en la figura 4.17, con el
empleo lógico de dos válvulas 4/2 y 3/2, pilotada y de mando respectivamente.
Figura 4.15.
1.0
La figura 4.18 presenta un circuito en el que el retroceso del vástago puede
mandarse desde dos puntos distintos, mediante dos pulsadores.
La figura 4.19 presenta el mando de un cilindro de doble efecto en el que la salida del vástago puede mandarse desde un pedal o desde un pulsador.
1.1
El mando condicional o desde dos puntos simultáneamente se puede obtener
mediante el montaje de dos válvulas 3/2 que pilotan una válvula 4/2, intercalando una válvula de simultaneidad (figura 4.20).
(1) P
a
Figura 4.16.
X
(1)
a
Figura 4.17.
a
Figura 4.18.
(1)
(1) P
a
Figura 4.19.
Y
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P (1)
a
Figura 4.20.
a
P (1)
Figura 4.21.
c) Mando con regulación de velocidad
Al igual que los cilindros de simple efecto, en los cilindros de doble efecto, la
velocidad puede regularse a distintos valores, por medio de válvulas de estrangulación del caudal, colocadas en la alimentación o en el escape y combinadas
convenientemente con válvulas antirretorno.
1.1
Asimismo, la velocidad puede ser regulada en los dos sentidos del movimiento
o en uno solo de ellos.
La figura 4.21 presenta los casos de estrangulación sencilla (en una sola carrera) de la alimentación y del escape.
1.0
La figura 4.22 representa una estrangulación del escape en los dos sentidos de
marcha (en ambos casos, la estrangulación variable permite elegir entre diferentes gamas de velocidades).
P (1)
a
Figura 4.22.
a
Figura 4.23.
El aumento de la velocidad de avance en ambos sentidos se puede lograr con
la aplicación de válvulas de escape rápido. Estos elementos permiten obtener
el vaciado más rápido de la cámara correspondiente y, por consiguiente, al ofrecer menor resistencia al avance del émbolo, crece la velocidad de este.
2.2. Circuitos de mando semiautomático o automático
Mando de un cilindro de doble efecto con retroceso automático
a) Por final de carrera
Al accionar el pulsador, se pilota la válvula de gobierno y el vástago sale. Al
llegar a su final, acciona por medio de la leva la válvula final de carrera, la cual
pilota a la válvula de gobierno en sentido contrario, iniciándose el retroceso del
vástago hasta la posición de partida, en la cual permanece hasta que recibe de
nuevo la orden de marcha por medio del pulsador (figura 4.23).
b) Por válvula de secuencia
En algunas aplicaciones, la inversión del movimiento del émbolo se obtiene
por medio de un dispositivo que sustituye a la válvula de fin de carrera. Dicho
dispositivo actúa en función de la presión y su principal componente es una
válvula de secuencia.
La figura 4.24 muestra un esquema de ubicación de esta válvula 1.5, conectada con
la carrera activa del cilindro. Al actuar sobre 1.2, se activa el distribuidor 1.1, que
aplica la presión a la cámara trasera del cilindro, comenzando su movimiento de
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avance con la presión necesaria para vencer los rozamientos. Al final de su recorrido, la presión aumenta hasta el valor máximo, alcanzando el valor de tarado de
la válvula de secuencia 1.5, la cual activa la 1.3, quien a su vez acciona el distribuidor 1.1 que conmuta su posición poniendo la cámara trasera a escape y aplicando la presión a la cámara delantera para invertir el movimiento del émbolo.
Movimiento de vaivén de un cilindro de doble efecto
a) Por final de carrera
Al dar aire al sistema con el accionamieno de la válvula de palanca, y al estar accionado el final de carrera (de replegado), se pilota la válvula de gobierno y el vástago sale. Al llegar al final, se acciona el final de carrera (de desplegado), el cual pilota el distribuidor en sentido contrario, iniciándose el retroceso del vástago hasta
la posición de partida y comenzando a continuación un nuevo ciclo (figura 4.25).
1.0
1.5
1.3
1.2
1.1
0.1
a
Figura 4.24.
a
Figura 4.25.
ACTIVIDADES
3. En tu cuaderno, haz un organigrama, con sus grupos funcionales, como el de la figura 4.4, para un circuito manual
con mando directo y otro manual con mando indirecto.
a
4. ¿Se podría accionar directamente un cilindro de simple
efecto desde dos puntos distintos con solo dos válvulas
3/2? Razona la respuesta.
5. Explica el funcionamiento de los circuitos de las figuras
4.13, 4.14, 4.15 y 4.17.
6. ¿Cuál de estos circuitos se emplea en la dirección asistida de un coche?
7. ¿En qué tipo de circuitos clasificarías a los dos circuitos siguientes (figura 4.26)? Explica cómo funcionan.
8. En la figura 4.22, explica cómo conseguir el aumento
de la velocidad en un sentido o en ambos con la aplicación de válvulas de escape rápido que permitan obtener un vaciado más rápido.
a
Figura 4.26.
b
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3. Diseño de circuitos hidráulicos
y neumáticos secuenciales
Hasta ahora hemos estudiado circuitos hidráulicos y neumáticos simples con un
solo actuador (cilindro o motor).
Se dice que un automatismo es secuencial cuando dispone de varios actuadores
(cilindros motores) cuyos movimientos se efectúan en un orden determinado.
3.1. Representación de los circuitos
En general, los esquemas normalizados dibujan los cilindros en posición horizontal, uno a continuación del otro, siguiendo la secuencia de trabajo sin tener en
cuenta la posición real en la máquina.
Debajo de cada cilindro se coloca su correspondiente válvula de gobierno.
Normalmente cada cilindro tiene su propia válvula de gobierno. Se debe a
que cada cilindro puede tener tamaños muy diferentes y precisar su propia regulación de velocidad, lo que resultaría casi imposible con una válvula de gobierno común.
Asimismo es corriente que cada cilindro tenga dos finales de carrera, uno para detectar la posición replegado «–» y otro la de desplegado «+». El accionamiento
por los vástagos de los correspondientes finales de carrera se señala con un trazo
y la numeración de la válvula accionada.
Todos los componentes han de quedar perfectamente identificados y la forma más
usual de hacerlo es la numeración decimal de los mismos.
En principio, se clasifican los elementos en dos grandes grupos:
– Grupo 0: elementos comunes para todo el circuito (compresor, unidad de mantenimiento, etc.).
caso práctico inicial
Todos los elementos existentes en
el circuito deben de estar ordenados y numerados correctamente.
– Grupos 1, 2, 3: elementos asociados a cada cilindro o motor.
A su vez, los elementos asociados a cada cilindro o motor se subdividen en 4 grupos, colocados en el esquema de arriba abajo:
Para el cilindro 1, por ejemplo:
1.0:
Elemento de trabajo (el cilindro en cuestión).
saber más
1.1:
Órgano de gobierno.
Señalización de cambios
1.2, 1.4:
Elementos de mando de la fase de salida del vástago (elementos
pares).
1.3, 1.5:
Elementos de mando de la fase de entrada del vástago (elementos impares).
Cuando en una misma fase cambian de posición dos o más cilindros, se indicará entre paréntesis las
maniobras que se inician simultáneamente.
1.01, 1.02:
Elementos de tratamiento de señal.
3.2. Diagrama de fases de trabajo
Se entiende por fase al cambio de estado de un componente cualquiera (cilindros
o válvulas), a partir de su posición de reposo a la opuesta. La representación del
cambio de estado de los componentes neumáticos o hidráulicos puede hacerse de
varias maneras.
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a) Forma simbólica
1+, 2+, 2–, 1–, 3+, 3–
caso práctico inicial
En este ciclo o secuencia hay 6 fases:
Es muy importante conocer el diagrama de fases de trabajo para
desarrollar la secuencia de trabajo
de todos los elementos y ubicar las
válvulas correctamente.
1.ª El cilindro 1 se despliega.
4.ª El cilindro 1 se repliega.
2.ª El cilindro 2 se despliega.
5.ª El cilindro 3 se despliega.
3.ª El cilindro 2 se repliega.
6.ª El cilindro 3 se repliega.
1.0
3.2
2.2
1.1
caso práctico inicial
1.3
2.3
3.0
3.3
2.1
1.3
a
2.0
1.2
2.3
2.2
Figura 4.27.
b) Forma gráfica
Representamos para cada cilindro en unos ejes coordenados. En abscisas se ponen las fases totales de trabajo, 6 en este caso, y en ordenadas el estado, – o +.
Se dibujan los diagramas de cada cilindro uno debajo de otro (figura 4.28).
El diagrama de fases de trabajo
de forma gráfica nos muestra la
secuencia de trabajo de todos los
elementos.
1
2
3
4
5
6
7=1
1
1
A
A
0
1
0
1
B
B
0
1
0
1
C
C
0
0
Espacio-fase
a
Espacio-tiempo
Figura 4.28. Diagramas.
EJEMPLO
Dado el circuito de la figura 4.30, desarrolla el diagrama de fases de dicho circuito.
Solución
Se trata de un circuito de 3 cilindros con una válvula de gobierno cada uno, 5 finales de carrera y una válvula
de mando, la 1.2.
El pulsado de 1.2 inicia la primera fase (avance del cilindro 1.0, actuando sobre sus finales de carrera, que prepararán a otro cilindro para la siguiente fase):
• 1.ª fase: 1.2+, 1.0+, 2.3–, 2.2+
En la segunda fase, avance del cilindro 2.0, que actúa sobre sus finales de carrera:
• 2.ª fase: 2.0+, 3.3–, 3.2+
En la tercera fase, avance del cilindro 3.0, que actúa sobre sus finales de carrera:
• 3.ª fase: 3.0+, 1.3+
En la cuarta fase, retroceso del cilindro 1.0, que actúa sobre sus finales de carrera:
• 4.ª fase: 1.0–, 2.2–, 2.3+
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En la quinta fase, retrocede el cilindro 2.0, que actúa sobre sus finales de carrera:
• 5.ª fase: 2.0–, 3.2–, 3.3+
En la sexta fase, retrocede el cilindro 3.0, que actúa sobre sus finales de carrera:
• 6.ª fase: 3.0–, 1.3–
Al final de esta fase, termina la secuencia. Pulsando el mando 1.2, iniciaríamos otra nueva.
El diagrama de fases de cada uno de los cilindros quedaría de la forma siguiente:
+
1+, 2+, 3+, 1–, 2–, 3–
1.0
+
2.0
+
3.0
-
Fases
Fases
1
a
2
3
4
5
6
Fases
Figura 4.29.
ACTIVIDADES
9. De los circuitos de las figuras 4.23, 4.24 y 4.25, ¿cuáles son semiautomáticos y cuáles automáticos? Explica
por qué.
10. Haz un circuito con movimiento de vaivén de un cilindro de doble efecto con dos válvulas de secuencia de
presión, en lugar de dos finales de carrera. Explica el funcionamiento.
11. En tu cuaderno copia las figuras e identifica cada uno de los componentes del siguiente circuito, según la numeración decimal.
1.0
2.3
1.1
2.0
3.3
2.1
1.3
a
2.2
1.2
3.2
3.0
1.3
3.1
2.3
2.2
3.3
3.2
Figura 4.30.
12. Enumera a cada uno de los componentes de todos los circuitos vistos hasta ahora, empleando el criterio de
la numeración decimal.
13. Realiza el diagrama de fases de cada uno de los circuitos automáticos o semiautomáticos estudiados en el
punto anterior.
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14. Dado el circuito de las figuras 4.31, 4.32 y 4.33. Copia las figuras en tu cuaderno y desarrolla el diagrama de
fases de cada circuito.
1.0
2.3
2.2
2.0
1.3
1.1
2.1
1.3
a
1.2
2.2
2.3
Figura 4.31.
1.0
1.4
2.0
2.2
1.6
1.3
2.1
1.1
1.6
1.3
2.2
1.4
1.2
a
Figura 4.32.
1.0
3.3
3.2
2.0
3.5
3.0
3.4
2.1
1.1
3.1
3.3
1.3
Figura 4.33.
3.2
1.2
3.6
a
1.3
3.4
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3.3. Obtención de esquemas
Como hemos visto en el punto anterior, la obtención del diagrama de fases de
un circuito a partir del esquema de dicho circuito no entraña gran dificultad, y
nos servirá como un entrenamiento para el proceso inverso, la obtención del esquema a partir del diagrama de fases, que es precisamente donde pueden surgir
dificultades.
A la hora de diseñar un circuito, determinamos las fases de trabajo y su desarrollo (movimiento de cada cilindro y relaciones entre los mismos). A partir de ahí,
obtendremos el esquema con un método intuitivo y sistemático, como se detalla
a continuación, para un ejemplo práctico.
En la obtención de esquemas pueden surgir dificultades añadidas como veremos
en la actividad siguiente.
EJEMPLOS
Diseñar el esquema de un circuito con dos cilindros que nos produzca la secuencia 1+, 2–, 1–, 2+.
Solución
En primer lugar se dibujan los elementos de trabajo
(dos cilindros en este caso) en la posición que corresponda al comienzo del ciclo (posición de reposo).
A continuación dibujamos los distribuidores de gobierno, que controlan los movimientos de estos cilindros conectados a ellos, y dos finales de carrera
por cada cilindro, enumerados según la figura 4.34.
El cilindro 2.0 está desplegado en reposo, puesto que la
primera fase que experimenta es de repliegue. El conexionado entre cilindros, válvulas de gobierno y finales de
carrera se hace tal y como si estuvieran en reposo.
1.0
2.0
1.1
1.3
a
2.1
1.2
2.3
2.2
Figura 4.34.
En segundo lugar, conociendo la secuencia de fases de los cilindros 1+, 2–, 1–, 2+, deducimos también la secuencia de fases de los finales de carrera, que hagan compatible su funcionamiento con el de los cilindros.
Nos ayudaremos de la última actividad resuelta.
Hemos de pulsar 1.2 (que será un pulsador manual), pero 1.1 recibe presión por el otro lado por lo que no se
acciona el cilindro 1.0. Así hemos de partir con el final de carrera 1.3 desactivado (figura 4.35) e iniciar la primera fase (avance del cilindro 1.0) actuando sobre sus finales de carrera (que prepararán el retroceso del cilindro 2.0).
• 1.ª fase: 1.2+, 1.0+, 2.2–, 2.3+
En la segunda fase, retrocede el cilindro 2.0, que actúa sobre sus finales de carrera (que prepararán el retroceso del cilindro 1.0).
• 2.ª fase: 2.0–, 1.3+
En la tercera fase, se produce el retroceso del cilindro 1.0, que actúa sobre sus finales de carrera (que prepararán el avance del cilindro 2.0).
• 3.ª fase: 1.0–, 2.3–, 2.2+
En la cuarta fase, se termina la secuencia con el avance del cilindro 2.0, que desactivará el final 1.3 para poder
gobernar al distribuidor 1.1 con el pulsador 1.2 e iniciar el ciclo otra vez.
• 4.ª fase: 2.0+, 1.3–
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Unidad 4
152
El esquema sería el siguiente:
2.2
1.0
2.3
2.0
2.1
1.1
1.3
a
1.3
1.2
2.2
2.3
Figura 4.35.
El esquema dispone de un pulsador y tres finales de carrera, y corremos el riesgo el alterar la secuencia si pulsamos
1.2 durante el proceso.
Para evitar este inconveniente, nos valdremos de otro final de carrera que anule al pulsador durante el funcionamiento
del circuito. El pulsador solo funcionará cuando haya terminado la última fase de la secuencia (cilindro 2.0 desplegado).
2.2
1.0
2.3
1.3
1.4
2.1
1.1
1.3
2.0
1.4
2.3
2.2
1.2
a
Figura 4.36.
Con esto nos quedaría la siguiente secuencia de fases:
(1.2+, 1.0+, 2.2–, 2.3+), (2.0–, 1.4–, 1.3+), (1.0–, 2.3–, 2.2+), (2.0+, 1.3–, 1.4+)
Obtén el esquema de la secuencia: 1+, 2+, 2–, 1–
1.0
Solución
2.0
Dibujamos los elementos de trabajo, de gobierno y finales de carrera y los unimos entre sí para la posición
de reposo (figura 4.37).
2.1
1.1
1.3
a
Figura 4.37.
1.2
2.3
2.2
En segundo lugar, conociendo la secuencia de fases
de los cilindros, 1+, 2+, 2–, 1–, deducimos también
la secuencia de fases de los finales de carrera, que
haga compatible su funcionamiento con el de los cilindros. con lo que nos queda la siguiente secuencia:
(1.2+, 1.0+, 2.2+, 2.3–) (2.0+, 2.3+, 2.2–) (2.0–,
1.3+) (1.0–, 2.2–)
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Circuitos hidráulicos y neumáticos básicos
1.0
153
2.2
2.0
a
2.3
2.3
1.2
caso práctico inicial
El rodillo abatible detecta las
posiciones ligeramente adelantadas a las extremas
2.1
1.1
1.3
1.3
2.2
Figura 4.38.
Esta secuencia es compatible con el funcionamiento correcto del circuito, pero conviene comentar dos particularidades:
1. ¿Cómo podemos pasar de 2.2+ a 2.2- solo con el avance del cilindro 2.0 si este cilindro no actúa sobre este fin
de carrera?
a
Figura 4.39.
Para resolver este problema, sustituiremos este final de carrera normal por otro final de carrera con rodillo abatible, situado de modo que detecte posiciones ligeramente adelantadas a las extremas. Con este ligero adelanto conseguimos que el final de carrera envíe su señal correspondiente casi en su posición extrema, pero que en
esta ya no envíe ninguna señal. Además, cuando el cilindro inicia su movimiento opuesto, no activará al final de
carrera, porque es de rodillo abatible (figura 4.39).
ACTIVIDADES
15. Diseña el esquema de un circuito con la secuencia: 1–, 2–, 1+, 2+
16. Diseña el esquema de un circuito con la secuencia: 1+, 2–, 3–, 1–, 2+, 3+
17. Obtén el esquema de la secuencia: 1–, 2+, 1+, 2–
18. Obtén el esquema de la secuencia: 1+, 2+, 3+, 2–, 3–, 1–
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Unidad 4
154
ACTIVIDADES FINALES
Dibuja el esquema de los siguientes circuitos y su diagrama de fases:
1. Un cilindro de simple efecto, con avance lento y su retroceso a toda la velocidad posible.
El mando es manual por pulsadores y es posible dar la orden de marcha desde dos lugares diferentes.
2. Un cilindro de doble efecto que puede hacerse avanzar desde dos lugares diferentes. El retroceso se produce automáticamente cuando ha alcanzado su posición desplegada.
3. Dos cilindros actúan simultáneamente por medio de un mando manual por pulsadores. A través de un
pulsador, se produce el avance lento de uno de ellos y rápido del otro. Por medio de otro pulsador se produce el retroceso a la inversa. Cada cilindro tiene su propia válvula de gobierno.
4. Un cilindro realiza una secuencia 1+, 1–, cuyo inicio puede ordenarse desde dos pulsadores diferentes. El
avance es rápido y el retroceso lento.
5. Dos cilindros inician su avance simultáneamente por medio de un pulsador. El avance de uno de ellos es
lento y el del otro es normal. Cuando han alcanzado los dos su posición extrema, retroceden automáticamente a velocidad lenta.
6. Dos cilindros inician su avance simultáneamente a velocidad lenta por medio de una señal de mando procedente de un pulsador.
Cuando han alcanzado ambos su posición extrema, inicia su retroceso uno de ellos. Al acabar este, lo inicia el otro.
Dibuja el esquema y el diagrama de fases de las siguientes secuencias:
7. Dos cilindros realizan la secuencia 1+, 1–, 2+, 2–. La señal de inicio puede provenir de dos lugares diferentes.
El retroceso será rápido en ambos cilindros. Los finales de carrera podrán ser del tipo de rodillo abatible, si
fuera necesario.
8. Tres cilindros con la secuencia 1+, 3+, 2+, 3–, 2–, 1–.
9. Dos cilindros con la secuencia 1+, 2+, 2–, 1–.
10. Dos cilindros con la secuencia 1+, 1–, 2+, 2–.
Realiza el diagrama de fases y el esquema
de los siguientes mecanismos:
A
a
Figura 4.40.
11. Un objeto A es empujado lentamente
hasta un tope y prensado por un cilindro. Allí, una barra pivotante, accionada por otro cilindro, le realiza una
marca con un punzón y retrocede.
Cuando este cilindro ha vuelto a su
posición inicial, inicia su rápido retorno el otro (figura 4.40).
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Circuitos hidráulicos y neumáticos básicos
155
12. Un objeto A se sitúa en el fondo de dos rampas,
como se ve en la figura 4.41. Tras una señal, se
produce la siguiente secuencia: los dos cilindros
inician simultáneamente un avance lento y comprimen durante cierto tiempo a dicho objeto.
Luego inicia su retroceso rápido uno de ellos y,
cuando ha llegado a su posición inicial, el otro
retrocede a velocidad normal.
A
a
Figura 4.41.
13. Para que unos rodillos desciendan uno a uno se ha construido el sistema de la figura 4.42. Tras una señal
de inicio, avanza el cilindro 2.0 y es seleccionado un rodillo. Luego retrocede el 1.0 y el rodillo desciende
hasta un tope con amortiguador. A continuación el 3.0 retrocede y cae el rodillo. Posteriormente, la plataforma vuelve a subir y los otros cilindros toman su posición inicial de modo adecuado.
2.0
1.0
3.0
a
Figura 4.42.
14. Un cilindro acerca hacia la derecha un soporte en
el que hay colocada una pieza de cobre en forma
de L. Allí, dos cilindros le harán en cada cara una
marca por presión. Primero se la hace el vertical y
luego el horizontal. Hechas las dos marcas, el cilindro grande hace retroceder el soporte con la
pieza (figura 4.43).
Pieza
a
Figura 4.43.
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Unidad 4
156
ACTIVIDADES FINALES (cont.)
15. Se desea estampar unas piezas regulares y prismáticas, contenidas en un almacén vertical. Una vez efectuada la operación, se deben depositar en un recipiente (figura 4.44).
Cilindro B
Estampado
Cilindro A
Alimentación/Sujección
a
Cilindro C
Expulsión
Figura 4.44.
16. Una aplicación de la hidráulica, muy extendida en actividades agrícolas, es el empleo de una catapulta
para cargar un remolque o camión de pacas.
Cuando cargamos una plataforma con una paca, un brazo articulado la lanza a gran velocidad a lo alto
del camión, donde habrá otro operario que las vaya apilando. A continuación, el brazo retrocede hasta
volver a ser cargado por otra persona.
Resortes
Cilindro
a
Figura 4.45.
Diseña el circuito hidráulico del mecanismo.
Lista de componentes:
– Cilindro de simple efecto.....................1
– Válvula distribuidora pilotada 3/2 ........1
– Final de carrera con válvula 3/2............2
– Válvula estranguladora de retención....1
Resortes
Cilindro
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Circuitos hidráulicos y neumáticos básicos
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EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. Un circuito neumático o hidráulico está formado
por...
a) Un circuito de mando y un circuito de trabajo.
b) Un circuito de mando.
c) Por elementos indistintamente.
d) Un circuito de trabajo.
2. Los elementos de mando son…
a) Válvula estranguladora.
b) Válvula mando.
c) Válvula gobierno.
d) Válvula selectora.
7. En algunas aplicaciones de circuitos automáticos,
la válvula de final de carrera se puede sustituir por
una válvula de...
a) Válvulas distribuidoras accionadas manualmente.
a) Secuencia.
b) Válvulas distribuidoras pilotadas.
b) Final de carrera con rodillo abatible.
c) Las válvulas que actúan directamente sobre el elemento de mando.
c) Limitadora de presión.
d) Las válvulas que actúan directamente sobre el elemento neumático.
3. Los elementos de gobierno son…
a) Válvulas que actúan directamente sobre el elemento neumático.
b) Válvulas distribuidoras accionadas manualmente.
c) Válvulas de mando accionadas automáticamente.
d) Válvulas distribuidoras pilotadas.
4. Los elementos de trabajo son los encargados de..
a) Aplicar físicamente la energía acumulada en el fluido para realizar operaciones.
b) Realizar la puesta en funcionamiento del circuito
neumático.
c) Accionar las bombas o cilindros de trabajo.
d) Regular la presión de trabajo del circuito neumático.
5. Que válvula se emplea en los mecanismos de
seguridad?
a) Simultaneidad.
d) Reguladora de presión.
8. ¿Qué significa en la representación de un circuito
la numeración 1.2?
a) El elemento de mando de la fase de salida del vástago.
b) El elemento de mando de la fase de entrada del
vástago.
c) El elemento de trabajo.
d) El elemento de tratamiento de señal.
9. ¿Qué significa en el diagrama simbólico de fases
el signo +?
a) Que el elemento de trabajo se despliega.
b) Que el elemento de trabajo se repliega.
c) Que el elemento de trabajo permanece en reposo.
d) Que el elemento de trabajo funciona automáticamente.
10. ¿Cómo realiza el rodillo abatible el accionamiento de la válvula de final de carrera?
b) Selectora.
a) Detecta las posiciones ligeramente adelantadas a
las extremas.
c) Estrangulación.
b) Detecta las posiciones extremas.
d) Limitadora.
c) Detecta las posiciones extremas de la misma forma que el rodillo normal.
6. La velocidad del elemento de trabajo se regula
mediante una...
d) No detecta las posiciones.
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Unidad 4
158
PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
MATERIAL
Realización del montaje
de un circuito neumático
• Fuente e instalación de aire
comprimido
OBJETIVOS
• Equipo individual de herramientas
• Panel de simulación con su respectivo
conjunto de componentes
y canalizaciones
• Conjunto de elementos con
su respectivo conexionado
• Interpretar un esquema neumático, reconociendo cada uno de los elementos
que lo integran y el funcionamiento del mismo.
• Aplicar normas y simbología correcta para representar circuitos.
• Resolver el problema utilizando el menor número de elementos posibles.
• Seleccionar los elementos de forma correcta aplicando la simbología del circuito.
• Ubicar y distribuir los elementos de forma correcta respetando las normas.
• Realizar el conexionado de los elementos neumáticos respetando las normas
establecidas.
• Verificar el funcionamiento de un circuito.
• Cumplir las normas de seguridad.
PRECAUCIONES
• Regular correctamente el regulador de la fuente de presión.
• Realizar la unión de elementos correctamente.
• No accionar nunca los rodillos de las válvulas con las manos al tratar de localizar averías ya que se corre el peligro de
dañarse los dedos.
• Poner en funcionamiento el circuito respetando la distancia de seguridad.
DESARROLLO
1. Planteamiento del problema
Es necesario doblar los bordes de una chapa mediante una herramienta de forma (troquel), accionada neumáticamente. Después de la sujeción de la pieza, el cilindro de doble efecto 1.0 efectúa el doblado inicial y, a continuación,
el cilindro 2.0 efectúa el doblado final. El mecanismo se pone en funcionamiento mediante un pulsador. Diseñar el
circuito de tal forma que, después de la orden de puesta en marcha, se efectúe un ciclo completo resultando que
cada vez que pulsemos el botón obtengamos una pieza.
El vástago del cilindro 1.0 y 2.0 debe salir lentamente y entrar rápidamente (figura 4.46).
Esquema de situación
Doblado inicial 1.0
Doblado inicial 2.0
a
Figura 4.46.
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Circuitos hidráulicos y neumáticos básicos
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2. Analizar el problema a resolver
Partiendo del resultado que deseamos obtener buscaremos posibles soluciones.
3. Diseñar el circuito para resolver el problema
Diagrama de fases de forma simbólica y gráfica.
1+,1-,2+,2-
a
Figura 4.47.
Colocación de las válvulas
1 fase cilindro 1.0 se despliega de forma manual mediante 1.2+.
2 fase cilindro 1.0 se repliega de forma automática con 1.3+.
1 fase cilindro 2.0 se despliega de forma automática mediante 2.2+.
2 fase cilindro 2.0 se repliega de forma automática con 2.3+.
Por tanto, colocamos:
1.3+ al final del elemento de trabajo 1.0 para replegarlo.
2.2+ al principio del elemento de trabajo 1.0 para desplegar elemento de trabajo 2.0.
2.3+ al final del elemento de trabajo 2.0 para replegar elemento de trabajo 2.0.
Verificar el funcionamiento teórico desarrollando el diagrama de fases.
1.2+ (1.0+1,3+), (1.0-, 2.2+, 2.3-), (2.0+,2.2-,2.3+), (2.0-, 2,3- )
En la fase de despliegue del 2.0, la válvula 2.2- debe quedar libre porque si está ocupada, se produciría el bloqueo
y parada del circuito; así no sería posible la siguiente fase con el repliegue del 2.0.
En ese caso hay que recurrir a un accionamiento abatible o rodillo escamoteable.
1.0
Al ser accionada en esta dirección,
la válvula actúa
2.2
1.3
2.0
1.02
2.3
2.02
Al ser accionada en esta dirección,
la válvula no actúa
Z
1.1 A B
a b
P
1.2 A
a b
P
a
Figura 4.48.
R
R
2.1 A B
a b
Z
Y
P
P
A
2.2
a b
A
1.3
a b
R
P
R
Y
R 2.3
a
A
b
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Unidad 4
160
PRÁCTICA PROFESIONAL (cont.)
4. Seleccionar los elementos
Preparar el material y seleccionarlo de forma ordenada.
1 Fuente de aire comprimido.
1 Unidad de mantenimiento.
2 Cilindros de doble efecto.
2 Válvulas de estrangulación con antirretorno.
2 Válvulas distribuidoras 4/2.
1 Válvula distribuidora 3/2, cerrada en reposo.
1 Válvula distribuidora 3/2, cerrada en reposo.
2 Válvulas distribuidoras 3/2, cerradas en reposo.
5. Colocarlos sobre el panel simulador
Colocar los elementos y realizar la distribución según el esquema de montaje (figura 4.49).
3
3
2
1
2
3
1
2
2.0
1.0
F=0
F=0
2
3
2
1
3
2
1
3
5
a
Figura 4.49.
100%
100%
4
4
2
3
1
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Circuitos hidráulicos y neumáticos básicos
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6. Realizar el conexionado de los elementos neumáticos (figura 4.50).
Realizar el circuito mediante el conexionado de los elementos neumáticos respetando las normas establecidas.
3
3
2
1
2
3
1
2
2.0
1.0
F=0
F=0
2
3
2
1
1
3
3
5
a
Figura 4.50.
7. Poner en funcionamiento el circuito
Verificar el funcionamiento mediante 1.2.
100%
100%
4
4
2
3
1
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Unidad 4
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MUNDO TÉCNICO
Los últimos segundos antes del accidente
En los pocos instantes antes de un inminente accidente se puede hacer mucho para impedir el accidente o
por lo menos evitar que el accidente tenga consecuencias graves. Con la denominación de «Predictive Safety Systems» (PSS) Bosch ha desarrollado sistemas de seguridad para el tráfico, previsores, que reaccionan
inmediatamente, para proteger a los ocupantes del vehículo y los demás usuarios de la carretera.
Seguridad previsora
¿Cómo se pueden evitar los accidentes graves? ¿Qué posibilidades existen para asistir al conductor por parte de
la técnica? Los investigadores en Bosch se ocupan de forma intensa de estas preguntas.
1. En una primera fase constructiva del PSS (PBA), se prepara el equipo de los frenos del coche para un inminente frenado a fondo, para que el recorrido hasta la
parada sea lo mas corto posible.
Un conocimiento básico de la investigación de los accidentes es:
2. Si el conductor no percibe el peligro por sí mismo y no
reacciona, la técnica le advierte del peligro, mediante
un breve frenazo sensible y / o señales acústicas / ópticas y / o un breve tensado del cinturón de seguridad.
Esta función estará disponible en una segunda fase
constructiva (PCW).
cuanto antes se reconozca el peligro de un accidente,
tantas más posibilidades tiene el conductor para reaccionar. Y otro conocimiento: muchos conductores no son
capaces de hacer todo «bien» en el segundo de reacción.
Por ejemplo no frenan con suficiente rapidez y regalan así
valiosos metros del recorrido necesario para el frenado.
Para estas situaciones, la solución de Bosch se llama PSS Predictive Safety Systems. La técnica inteligente alerta
temprano al conductor, lo asiste y, en casos de emergencia interviene de forma autónoma, para suavizar las consecuencias del accidente.
Los Predictive Safety Systems (PSS) de un vistazo
Un sensor de radar, altamente desarrollado, supervisa
continuamente la zona delante del coche. El software de
PSS analiza las informaciones del «ojo electrónico» y reconoce temprano una situación peligrosa.
Cuando se produce el peligro de accidente, el sistema inicia, más rápidamente de lo que podría hacerlo un automovilista, medidas de seguridad eficaces en tres pasos.
3. En una tercera fase constructiva, en caso de un accidente inevitable, el sistema inicia automáticamente
un frenado de emergencia, si el conductor no reacciona a tiempo. (PEB)
El futuro ya está aquí
Algunos dirán que ésta es música del porvenir, pero los «ángeles de la guarda» electrónicos del Predictive Safety System
de Bosch procurarán pronto que haya más seguridad en las
carreteras y calles de Europa: la primera fase constructiva del
sistema, el Predictive Brake Assist (PBA), se estará empleando por primera vez ya a comienzos de este año. La ulterior
fase del desarrollo Predictive Collision Warning (PCW), pronto estará madura para la fabricación en serie.
http://www.robert-bosch-espana.es/content/language1/ html/
734_2924.htm?section= CDAF31A468D9483198ED8577060384B3
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Circuitos hidráulicos y neumáticos básicos
163
EN RESUMEN
CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS BÁSICOS
Estructura
• Distribución
y producción
del fluido
• Elementos
de mando
• Entrada de señales
• Elementos
de gobierno
• Elementos
de trabajo
Tipos de mandos
Según la acción
de mando
• Directo
• Indirecto
Diseño
Según
la autonomía
Representación
de los circuitos
• Manual
• Semiautomático
• Automático
Diagrama fasorial
de fases de trabajo
• Forma simbólica
• Forma gráfica
Obtención
de esquemas
entra en internet
1. Busca en la siguiente dirección el simulador didáctico FluidSIM en versión demo, descárgalo
para realizar los ejercicios de la unidad.
• http://www.festo.com
2. En esta página puedes encontrar y realizar descargas de documentos relacionados de equipos
didácticos.
• http://www.alecop.es
3. En la página siguiente puedes encontrar información de noticias, productos, reportajes, foros,
eventos, recursos y empleo.
• http://www.rodacid.es
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Unidad 4
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5
Suspensión
convencional
vamos a conocer...
1. Principios físicos
2. Elementos de suspensión
3. Tipos de suspensión
4. Intervenciones en el sistema de suspensión
PRÁCTICA PROFESIONAL
Sustitución de un amortiguador en una
suspensión McPherson
MUNDO TÉCNICO
LosamortiguadoresSalvanVidas.com
y al finalizar esta unidad...
Analizarás los elementos elásticos y de
amortiguación.
Identificarás los elementos que integran
las suspensiones convencionales.
Establecerás las diferencias constructivas
entre los diferentes sistemas de suspensión
convencional.
Interpretarás la documentación técnica y los
manuales de funcionamiento necesarios para
la realización de procesos y comprobaciones
de los sistemas de suspensión, cumpliendo
las normas de seguridad.
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Suspensión convencional
165
CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
Juan trabaja como profesional en una empresa dedicada al mantenimiento y reparación de vehículos autopropulsados.
Un vehículo con algún elemento de suspensión en mal estado manifiesta falta de confort e inseguridad durante la conducción.
Los trabajos que tiene que realizar implican:
Además se produce un progresivo deterioro de los amortiguadores lo que conlleva una reducción de adherencia.
• Mantener y reparar los sistemas de suspensiones convencionales.
• Seleccionar la documentación técnica y manuales de funcionamiento para la identificación, comprobación y procesos de reparación y/o mantenimiento en los elementos de suspensión.
• Utilizar el equipo y herramientas necesarios para la realización de
las reparaciones y/o mantenimiento en los sistemas de suspensión.
• Realizar de forma correcta las reparaciones o mantenimientos
en los procesos descritos para los sistemas de suspensión.
• Cumplir las normas de seguridad, salud laboral y medioambiental para las de reparaciones y/o mantenimiento de los elementos elásticos y de amortiguación y de los sistemas de suspensión convencionales.
A la empresa llega el usuario de un vehículo que se queja de la
incomodidad, ruido e inestabilidad del mismo.
El conductor percibe en el vehículo, equipado con suspensión McPherson, un comportamiento incómodo que aumenta al circular
por pavimento irregular, durante la frenada y los giros.
Los amortiguadores en mal estado aumentan el desgaste de las
piezas mecánicas del vehículo: muelles de suspensión, dirección,
rótulas, diferencial, neumáticos, cojinetes elásticos de goma de la
suspensión, caja de dirección, cojinetes de las ruedas, conjunto
suspensión, rótulas de dirección, etc.
Las consecuencias directas de conducir con amortiguadores en mal
estado son: aumento de la distancia de frenado, disminución de
la visibilidad nocturna, fatiga del conductor, mayor riesgo de aquaplaning y menos adherencia al suelo.
Para determinar su estado, en la unidad se detallan algunas pruebas sencillas que podemos realizar para saber el estado de los
amortiguadores y del conjunto de suspensión.
En caso de no superar alguna de las pruebas anteriores se procederá a realizar la sustitución de un amortiguador en una suspensión McPherson, tal y como se realiza en la Práctica Profesional de
esta unidad.
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
1. ¿Qué absorbe la suspensión?
4. ¿Cómo funciona el amortiguador de doble efecto?
2. ¿Qué hace el amortiguador cuando la rueda encuentra
un obstáculo?
5. ¿Qué pruebas se pueden realizar para determinar el estado de los amortiguadores?
3. ¿Cómo se consigue la estanqueidad en un amortiguador?
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Unidad 5
166
1. Principios físicos
saber más
Cargas que actúan sobre
el vehículo
Los elementos de suspensión han de soportar todo el peso del vehículo, por lo que
deben ser suficientemente fuertes para que las cargas que actúan sobre ellos no
produzcan deformaciones permanentes (figura 5.2).
1
3
2
4
a
Figura 5.1. Cargas.
Otras fuerzas que intervienen en un
vehículo son:
a
• La fuerza motriz (1).
Parte de los mecanismos del automóvil están soportados por la carrocería y se denominan pesos suspendidos. Estos configuran el conjunto chasis: carrocería, grupo motor-propulsor, pasajeros y carga. Otros mecanismos están apoyados directamente en el firme, como son: el eje y las ruedas, y se denominan pesos no
suspendidos.
• La fuerza de frenado (2).
• Fuerzas de guiado lateral (3).
• Fuerzas de adherencia (4).
caso práctico inicial
Aquí puedes ver los elementos de
suspensión intercalados entre las
ruedas y la carrocería capaces de
absorber las irregularidades del pavimento para conseguir un vehículo
cómodo.
Figura 5.2. Función de la suspensión.
La suspensión consiste en interponer entre el chasis-carrocería y las ruedas ciertos elementos deformables capaces de absorber las irregularidades del pavimento
(figura 5.3).
Peso suspendido
Suspensión
Peso no suspendido.
Ruedas
a
Figura 5.3. Ubicación de la suspensión.
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Suspensión convencional
167
Su misión es la de evitar al máximo que las incidencias de la carretera se trasmitan a los órganos del vehículo y que se mantenga siempre el contacto del neumático con el pavimento, a fin de:
• Proteger a los ocupantes y al vehículo de las irregularidades.
• Mejorar el funcionamiento de la dirección permitiendo una buena estabilidad.
• Contribuir a la seguridad activa del vehículo.
Cálculo de las oscilaciones
Por tanto, en función del peso soportado, se produce una deformación, según el
coeficiente elástico del resorte (figura 5.4). La energía que ocasiona la deformación del resorte es devuelta como reacción elástica en forma de oscilaciones (figura 5.5), cuyo periodo (T) es:
T=2·π
saber más
Periodo
El periodo es el tiempo que una
oscilación tarda en volver a la posición que ocupaba al principio.
Carga (N)
Los distintos ensayos realizados demuestran que el margen de comodidad para una
persona está en torno a una oscilación por segundo. Una cifra superior excita el sistema nervioso y una cifra muy inferior provoca el mareo. Por tanto, para disponer
de una supensión ideal el número de oscilaciones debe de estar comprendido entre 30 y 60 períodos por minuto. Para ello se tienen en cuenta dos variables: el peso
que soporta el elemento elástico y el coeficiente de elasticidad del mismo.
K muelle duro
K´ muelle
blando
P´
P
sllhg
h1 h2 h3
P´ = plena carga
h4 deformación (h)
P = vacío
Figura 5.4. Diagrama elástico de
un resorte.
a
h
Tiempo
de oscilación
T
a
Figura 5.5. Curva oscilante de un resorte.
T = periodo o tiempo de oscilación, en segundos
h = deformación producida, en metros
g = gravedad (9,81 m/s2)
Sabiendo que el coeficiente elástico es K = P/h, conociendo la carga del resorte
(P) y la deformación que produce (h), se obtiene:
T=2·π
ll
P
m
=2·π s
slllll
K·g
K
m = masa suspendida, en kg
K = coeficiente elástico del resorte, en N/m
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Como la frecuencia (f ) es la inversa del periodo (T), se deduce que:
1
f=
2·π
m
slll
K
EJEMPLO
Calcula el número de oscilaciones por segundo que produce un muelle cargado con un peso de 200 N, sabiendo que el coeficiente de elasticidad es K = 6 N/cm = 600 N/m.
Solución
P = m · g;
1
f=
2·π
m
lll
K
s
m=
P
200
=
= 20,4 kg
g
9,8
1
=
6,28
= 0,87 Hz
lllll
20,4
600
s
f = 52 oscilaciones por minuto
Muelle blando
Muelle duro
P > P'
P
P
P'
a
Figura 5.6. Influencia de la dureza de un resorte.
P'
a
Figura 5.7. Influencia de la carga de un resorte.
Un muelle blando tiene mucho recorrido y pocas oscilaciones bajo carga (figura 5.6), sin embargo, un muelle
duro tiene menos recorrido y mayor número de oscilaciones (figura 5.7). Este efecto se manifiesta al variar la
carga que soporta el muelle.
ACTIVIDADES
1. ¿Qué produce las reacciones oscilantes y cómo se trasmiten a la carrocería?
2. ¿Cuál es la frecuencia óptima para el buen funcionamiento de una suspensión y de qué factores depende?
3. ¿Por qué conviene tener menor peso suspendido en la suspensión?
4. Calcular la frecuencia que produce un resorte cargado con 500 kg sabiendo que K = 8 N/cm.
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Suspensión convencional
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2. Elementos de suspensión
2.1. Resortes
Son unos elementos construidos de acero especial para resortes (acero al manganeso, al silicio, al silicio manganeso o al vanadio), a los que se le aplican diferentes tratamientos térmicos para mejorar sus propiedades, tales como elasticidad,
resistencia mecánica...
Por su forma constructiva, pueden ser: muelles, ballestas o barras de torsión.
Muelles
Están constituidos por una varilla cilíndrica (10 a 14 milímetros de diámetro)
de acero especial, arrollado en hélice. El muelle helicoidal trabaja a torsión retorciéndose con los esfuerzos exteriores que soporta. Esta torsión se traduce en
una disminución de la longitud del muelle al ser cargado, volviendo a su posición primitiva, por su elasticidad, cuando cesa la fuerza que actúa sobre él (figura 5.8).
Los muelles tienen excelentes cualidades elásticas, pero poca capacidad para almacenar energía, de ahí la necesidad del amortiguador que absorbe la reacción del
muelle.
Elemento de muelle
Masa suspendida
Masa no suspendida
Elemento de muelle
P.S.
P
a
P.S.
Figura 5.8. Funcionamiento de un muelle.
P.S.
P.S.
P.S.
P.S.
P.S.
P.S.
P.S.
P.S.
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Unidad 5
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Ballestas
Están compuestas por una serie de láminas superpuestas, de diferentes longitudes,
construidas en acero elástico para muelles. Este tipo de resorte tiene un rendimiento bastante débil en elasticidad.
Las láminas son unidas por un perno central que las atraviesa, y unas abrazaderas que permiten que las láminas se deslicen al cargar un peso sobre ellas (figura 5.10).
1
2
3
4
6
5
1
2
9
8
7
1. Ballesta bajo carga
2. Ballesta sin carga
a Figura 5.9. Principio funcionamiento.
a
1. Cuerpo de eje trasero
2. Amortiguador
3. Ballesta
4. Soporte de ballesta con
compensación longitudinal
a
b
5. Chapa guía
6. Brida en U
7. Tope de goma
8. Amortiguador
9. Soporte de amortiguador
Figura 5.10. Construcción de una ballesta.
La lámina más larga tiene en sus extremos unos orificios denominados ojos, para
sujetarlas al chasis con unos pasadores. Uno de los apoyos es fijo, o punto de reacción, y el otro es móvil, y va unido al chasis a través de una pieza llamada gemela, que permite aumentar o disminuir la longitud para favorecer los movimientos
de flexión (figura 5.9).
Las ballestas se montan en los vehículos de forma longitudinal o transversal respecto al sentido de marcha.
Figura 5.11. Montaje de una ballesta. a) Longitudinal. b) Transversal.
a
El montaje en vehículos industriales es longitudinal (figura 5.11a): van sujetas al
eje de las ruedas mediante abrazaderas atornilladas. Sin embargo, en los turismos
se utiliza el montaje transversal (figura 5.11b): soportan la carga en el punto medio y están unidas a los brazos por los extremos.
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Suspensión convencional
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Barras de torsión
Si sujetamos fuertemente por uno de sus extremos una barra de acero de cierta
longitud, y por el otro le aplicamos un par de giro exterior, se retuerce ligeramente
a causa de su elasticidad, oponiendo un par de reacción de igual valor y sentido
contrario: tenemos así una barra de torsión (figura 5.12).
Anclaje fijo
Barra de torsión
Apoyo libre de goma
c
Brazo de suspensión
Figura 5.12. Barra de torsión.
Son barras macizas fabricadas de un material elástico que le confiere una elasticidad excepcional.
Poseen en los extremos una forma particular (estriado), que sirve de anclaje. Un
extremo va unido al chasis y el otro al brazo de suspensión.
En funcionamiento, el brazo oscila y hace trabajar a la barra dándole un movimiento de torsión. De este modo, constituye un resorte que ocupa poco espacio y
tiene un montaje más simple.
2.2. Amortiguadores
Cuando la rueda encuentra un obstáculo, el amortiguador absorbe las acciones producidas por el peso y la rueda, así como las reacciones del resorte (figura 5.13).
El amortiguador es el encargado de
amortiguar la amplitud de las oscilaciones convirtiéndolas en más
suaves.
4
1
caso práctico inicial
5
Sentido
de marcha
4
5
2
Irregularidad del suelo
3
Oscilación amortiguada
Oscilación no amortiguada
1. Masa del vehículo
2. Masa de la rueda
3. Altura sobre el suelo
4. Oscilaciones sin
amortiguador
5. Oscilaciones con
amortiguador
c Figura 5.13. Oscilaciones del vehículo.
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Unidad 5
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Su funcionamiento se basa en un pistón que se desliza en un cilindro. El cilindro
está lleno de aceite (figura 5.14). Es necesario permitir el paso del aceite entre un
lado y otro del pistón para que este pueda moverse.
Fluido
Pistón
Fluido
Cilindro
En funcionamiento, el pistón sigue los movimientos alternativos de subida y bajada de la rueda, si bien resulta más o menos frenado dependiendo de lo difícil que
sea el paso de aceite entre ambas cámaras colocadas en cada lado del pistón. Además del paso de aceite que pueda existir entre la periferia, del pistón y cilindro, el
pistón tiene varios orificios llamados orificios calibrados o válvulas de paso. Gracias a estas el pistón resulta mejor guiado, debido a que encuentra menos dificultad.
Para que el principio de funcionamiento del amortiguador sea completo, debemos
tener en cuenta el volumen de la varilla que se desplaza con el pistón; según se
mueve el pistón, los volúmenes de fluido a ocupar en ambas cámaras no son iguales; según el desplazamiento, hay que sumar o restar el volumen de la varilla que
entra o sale en la cámara Para compensar la diferencia de volumen, los amortiguadores, en su parte superior, están llenos de gas, que absorbe las diferencias de
volumen entre las cámaras (véanse las figuras 5.15 y 5.16).
Figura 5.14. Funcionamiento del
amortiguador.
a
Carga de gas
Cámara de reservas
de aceite
saber más
Cilindro de trabajo
Cámara
de aire
Amortiguadores de gas
Son amortiguadores monotubo o
bitubo, dotados de una pequeña
cámara de gas estática en la parte
inferior o superior.
Unidad de válvula
amortiguadora
(válvula del émbolo)
Unidad de válvula
amortiguadora
(válvula de la base)
Válvula de amortiguación
Válvula de retención
Figura 5.15. Amortiguador con orificios en el pistón y cámara de aire.
a
a
Figura 5.16. Funcionamiento del amortiguador.
En el montaje, el cilindro va fijado al chasis y el pistón al eje o brazo de suspensión.
De esta forma, el volumen de aire queda siempre en la parte superior del cilindro (figura 5.17). Esto permite absorber los movimientos lentos de la carrocería, a la vez que
al encontrarse en la parte superior, no se emulsiona con el aceite (mezcla).
El aceite utilizado en los amortiguadores debe cumplir las características siguientes:
• La fluidez debe ser la adecuada para pasar a través de los orificios calibrados.
a Figura 5.17. Colocación en el vehículo.
caso práctico inicial
La falta de estanqueidad ocasiona
una pérdida de aceite y por consiguiente el deterioro del amortiguador.
• El movimiento de aceite a través de los orificios produce un aumento de su
temperatura. La viscosidad, por ello, deberá ser poco variable a los cambios de
temperatura.
La estanqueidad está asegurada por una junta tórica y el vástago está protegido por un tubo telescópico o un fuelle de goma en forma de acordeón (figura 5.18).
La sujección a la carrocería o brazos de suspensión se realiza por cojinetes elásticos (silentblocs) o arandelas de caucho (figura 5.19).
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Suspensión convencional
a Figura 5.18. Estanqueidad del amortiguador.
173
a Figura 5.19. Sujeción del amortiguador
Figura 5.20. Amortiguador monotubo. Detalle
de las válvulas de doble efecto.
a
al bastidor.
Amortiguador de doble efecto
Este amortiguador constituye una válvula de doble efecto (figura 5.20) a un determinado nivel de aceite. Esta válvula dispone de agujeros calibrados provistos a su
vez de válvulas, dispuestas en sentido opuesto. La mitad de ellas funciona a expansión y la otra mitad a compresión. La ventaja de este sistema es que, variando el diámetro de una u otra válvula, podemos conseguir distinto efecto en cada sentido.
Otra disposición de un amortiguador de doble efecto es la formada por tres tubos
concéntricos (figura 5.21), donde cada tubo realiza una función:
• El primero (6) constituye el cilindro principal.
• El segundo (5) permite una reserva de aceite y el volumen de aire adicional.
• El tercero (4) solamente actúa como protección.
El funcionamiento es análogo al anterior, la única diferencia es la forma de las
válvulas.
a
Etapa de compresión/contracción
Etapa extens./tracción
b
1
caso práctico inicial
Aquí puedes ver cómo está constituido y cómo funciona el amortiguador de doble efecto en las fases
de comprensión y distensión.
A. Carrera de compresión
B. Carrera de distensión
1. Gas
2. Pistón de amortiguador
3. Cámara de reserva
de aceite
4. Tubo protector
5. Tubo de depósito
6. Cilindro de trabajo
7. Aceite
8. Válvula del pistón
9. Válvula inferior
A
2
3
4
5
Válvula
del émbolo
6
Cámara
de reservas
de aceite
7
8
9
Válvula
de la base
a
Válvula de
amortiguación
Válvula de retención
Figura 5.21. a) Amortiguador de doble efecto. b) Amortiguador telescópico.
B
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2.3. Tirantes
También llamados estabilizadores longitudinales, son brazos de acero muy resistentes, con articulaciones elásticas en sus extremos, colocadas entre la estructura
del vehículo y los sistemas de suspensión (figura 5.22). Tienen la misión de unir
longitudinalmente la suspensión al chasis para absorber los desplazamientos longitudinales y esfuerzos de reacción en las frenadas y aceleraciones del vehículo.
2
3
4
5
6
1
7
8
1. Bastidor auxiliar
2. Bieleta de amortiguador
a barra estabilizadora
3. Barra estabilizadora
4. Brazo de suspensión
5. Amortiguador McPherson
6. Portamanguetas
7. Cubo de rueda
8. Tirante longitudinal
para brazo de suspensión
a Figura 5.22. Tirante longitudinal.
2.4. Barras estabilizadoras
Durante la marcha es difícil mantener el vehículo paralelo al suelo, sobre todo al
tomar una curva, ya que este tiende a inclinarse con el consiguiente peligro de
vuelco y gran molestia para los ocupantes.
Para evitar este efecto, se montan barras estabilizadoras sobre los trenes delantero y trasero.
Estas están formadas por una barra de acero elástico que realiza su oposición a estos desplazamientos mediante rigidez torsional.
Las barras estabilizadoras tienen por misión compensar los esfuerzos de una rueda sobre la otra en el mismo eje.
Su montaje en el vehículo depende del tipo de suspensión, pudiendo adoptar las
formas siguientes:
• En vehículos equipados con ruedas independientes, va colocada transversalmente, unida al chasis por dos cojinetes elásticos. Cada extremo está fijado a
un brazo de suspensión a través de un cojinete elástico de caucho (figura 5.23).
• En otros casos se utiliza una disposición parecida a la anterior con la diferencia de que intercala una bieleta de conexión entre los extremos de la barra estabilizadora y los brazos de suspensión, de tal forma que un extremo de la bieleta de conexión está fijado al extremo de la barra estabilizadora mediante una
rótula y el otro se une al brazo superior de suspensión (figura 5.24).
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1
2
1
2
4
3
6
5
4
1. Amortiguador
2. Barra estabilizadora
3. Brazo de suspensión
4. Mecanismo de la dirección
5. Travesaño
6. Barra de acoplamiento
a
1. Barra estabilizadora
2. Brida de fijación barra
estabilizadora
al travesaño delantero
3. Travesaño delantero
4. Bieleta conexión barra
estabilizadora al
amortiguador
5. Brazo oscilante
3
Figura 5.23. Barra estabilizadora.
5
a
Figura 5.24. Barra estabilizadora accionada mediante bieleta.
• En vehículos con eje rígido, va colocada transversalmente, unida al eje por un
extremo y al chasis por el otro extremo. Esta barra se caracteriza por ser totalmente recta con sujeciones elásticas en cada extremo y también es conocida
por el nombre de su inventor: barra Panhard (figura 5.25).
Sirve para evitar el desplazamiento transversal del eje, actuando de tirante
transversal.
8
1
2
7
6
a
5
3
Figura 5.25. Barra estabilizadora recta.
Los elementos de suspensión están unidos a las manguetas de las ruedas por rótulas de articulación (figura 5.26) y al bastidor por cojinetes elásticos, también llamados silentblocs (figura 5.27).
Los cojinetes elásticos pueden estar construidos de tres formas:
• Exclusivamente a base de caucho.
• Con dos cojinetes (casquillos guía) metálicos entre los que va colocado el caucho.
• Mediante silentblocs rellenos de aceite. En las cargas originadas por las fuerzas
laterales, el aceite debe pasar de un lado a otro.
4
1. Posible movimiento giratorio
2. Brida de unión
3. Cono
4. Posible movimiento basculante
5. Fuelle de estanqueizado
6. Llenado de grasa lubricante
7. Pivote esférico
8. Casquillo de plástico
a
Figura 5.26. Rótula.
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Sección transversal
Sección
longitudinal
Casquillo
metálico
interior
Casquillo
metálico
exterior
Cojinete con
brida metálica
Cojinete con carga de aceite
Figura 5.27. Cojinetes elásticos.
a
Estos trabajan a torsión de la forma siguiente:
• Realizando una pequeña amortiguación.
• Absorbiendo las leves vibraciones que producen las ruedas sobre la carrocería.
2.5. Brazos de suspensión
recuerda
En la suspensión rígida ante una
inclinación el c.d.g. se desplaza.
Cuando el vehículo está equipado con eje rígido, los elementos de suspensión van
colocados entre el mismo eje y la carrocería. Sin embargo, los vehículos con ruedas independientes utilizan los brazos de suspensión (figura 5.28).
Su misión es:
• Realizar la unión entre el bastidor y las ruedas. Por un extremo están unidos al
bastidor y por el otro, a las ruedas independientes.
• Sirven de elemento soporte para el resorte y el amortiguador.
Los brazos de suspensión realizan el arrastre del vehículo; para ello deben estar elaborados de material altamente resistente (figura 5.29).
A
2
1
c.d.g.
c.d.g.
3
4
5
1. Tubo interno cilíndrico
2. Silentbloc trasero
3. Tubo interno convexo
4. Pasador guía de rótula
5. Silentbloc delantero
B
c.d.g.
c.d.g.
A = Eje rígido
B = Ruedas independientes
c.d.g. = Centro de gravedad
a
Figura 5.28. Rótula.
Tren delantero: brazo de acero
a
Figura 5.29. Brazos de suspensión.
Tren delantero: brazo de fundición
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Disposición de los brazos
Los brazos de suspensión pueden estar colocados de dos formas diferentes (figura
5.30).
• Brazos transversales
• Brazos longitudinales
c Figura 5.30. Montaje de los brazos de suspensión.
Topes de caucho
Mangueta
Brazos transversales
Brazos longitudinales
Los brazos transversales, también llamados brazos oscilantes, realizan la unión
del bastidor con la mangueta y pueden estar constituidos por uno o varios brazos
dependiendo del tipo de suspensión.
Esta disposición se utiliza en la suspensión de paralelogramo deformable, pudiendo adoptar la forma de dos triángulos superpuestos o varios brazos oscilantes, dando lugar a una suspensión multibrazo y también, como brazo inferior y único en
la suspensión McPherson.
Esta disposición se puede emplear en trenes delanteros o traseros.
Con este montaje de brazos transversales se puede emplear cualquier resorte
acompañado de un amortiguador.
En esta disposición, para limitar los movimientos del brazo y evitar golpes en la
carrocería, se coloca un tope elástico, construido de caucho (figura 5.30).
Los brazos longitudinales varían la forma de montaje, pero el funcionamiento es
el mismo.
Este montaje se utiliza solo para el tren trasero. A esta disposición, también denominada brazos o ruedas tirados pueden dar lugar a dos variaciones.
• Brazos tirados o arrastrados. En este tipo, apenas se producen variaciones de
vía, caída o avance de la rueda (figura 5.31). Con esta disposición existen casos en los que los brazos están unidos por un extremo a un eje tubular que, a su
vez, está anclado al bastidor. En algunos casos, a través del interior del eje pasa
la barra estabilizadora que une los dos brazos (figura 5.32).
Eje anclado
en la carrocería
Brazo tirado
Carrocería
a
Figura 5.31. Brazos tirados.
a Figura 5.32. Brazos tirados unidos
al eje.
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• Brazos tirados oblicuos o semiarrastrados. En este montaje los brazos pivotan sobre ejes oblicuos respecto al plano longitudinal del vehículo (figura
5.33). Tienen la ventaja de que no precisan barra estabilizadora, debido a la
componente longitudinal que tiene el propio brazo; en este caso, las variaciones de vía, caída o avance de la rueda, dependen de la posición e inclinación de los brazos.
a
Figura 5.33. Brazos tirados y semitirados.
EJEMPLO
¿Cuáles son las consecuencias de un amortiguador en mal estado?
Solución
• Al circular por un pavimento en mal estado las irregularidades del mismo se transmiten a los ocupantes.
• Se produce un desgaste irregular de los neumáticos.
• Hay inestabilidad en la conducción por pérdida de estabilidad del vehículo, que se manifiesta sobre todo en las
curvas originando una gran inseguridad con el consiguiente riesgo de accidente.
ACTIVIDADES
5. Explica los tipos de resortes empleados en la suspensión y cómo funciona cada uno de ellos.
6. Explica la misión del amortiguador y cómo funciona.
7. Expón la diferencia entre un brazo tirado y uno semitirado.
8 Explica la diferencia entre una barra de torsión y una barra estabilizadora.
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3. Tipos de suspensión
Existen varias disposiciones de suspensión. Se utilizan en los vehículos en función
de:
• Las prestaciones como confort y estabilidad
• El accionamiento de las ruedas delanteras o traseras
• El propio diseño del vehículo
Las suspensiones mecánicas o convencionales se clasifican en tres grupos:
• Suspensiones rígidas
• Suspensiones semirrígidas
• Suspensiones independientes
3.1. Suspensión rígida
Las dos ruedas van montadas sobre un mismo eje (figura 5.28a).
Todo movimiento de una rueda, al pasar un accidente del terreno, repercute en
la otra rueda y sobre los pasajeros, produciendo una incomodidad y una oscilación
de la carrocería.
Actualmente, el eje rígido está siendo reemplazado en los turismos por el sistema
de suspensión de ruedas independientes, en el cual las oscilaciones de una rueda
no influyen sobre la otra.
Uno de los inconvenientes más importantes de la suspensión rígida es que cuando la rueda pasa un obstáculo, la carrocería no conserva su posición horizontal.
En la figura 5.34 se muestra un eje rígido de un tren trasero actuando de eje propulsor. Está compuesto por la unión de dos tubos de forma cónica, denominados
trompetas, que sirven de alojamiento a los palieres, con una gran cavidad central
que alojan al diferencial.
Como elemento elástico, utiliza la ballesta y el amortiguador telescópico.
En la figura 5.35 se muestra un eje rígido de un tren trasero para un vehículo de
tracción delantera. Está constituido por un eje unido a los cubos de las ruedas a
través de las manguetas y rodamientos. Sobre este eje se apoyan los elementos de
suspensión. En este caso, se suele utilizar el muelle como elemento elástico.
a
Figura 5.34. Eje rígido propulsor y ballestas.
a
Figura 5.35. Eje rígido y muelles.
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3.2. Suspensión semirrígida
Esta suspensión se caracterizan porque las ruedas están unidas entre sí, como en
el eje rígido, pero transmiten menos las irregularidades recibidas del firme al resto del vehículo.
Suspensión semirrígida con eje de Dion
En el eje de Dion (figura 5.36), las ruedas están unidas mediante semiejes articulados al diferencial, el cual es parte de la masa suspendida, ya que está unido al
chasis del vehículo. El giro se transmite a las ruedas por semiejes como en la suspensión independiente. Las dos ruedas están unidas de forma rígida, mediante
una traviesa o eje de Dion, anclado al chasis.
3
2
1
10
11
5
4
6
9
a
8
7
1. Amortiguador
2. Barra estabilizadora
3. Soporte de montaje del cárter
del diferencial
4. Placa guía para el travesaño
del eje trasero
5. Soporte de goma interior Brazo de suspensión
6. Travesaño del eje trasero
o Eje de Dión
7. Soporte de goma para
el travesaño del eje trasero
8. Soporte de goma exterior
del brazo de suspensión
9. Semibrazo de arrastre
10. Bieleta de la barra
estabilizadora
11. Muelle helicoidal
Figura 5.36. Eje de Dion.
Este sistema, respecto al eje rígido, tiene la ventaja de tener menos peso no suspendido, ya que el eje de Dion pesa menos que el conjunto diferencial.
Tiene como elemento elástico el muelle y va acompañado de dos tirantes longitudinales para limitar el desplazamiento longitudinal del vehículo.
Suspensión semirrígida con eje Deltalink
Este sistema es de ruedas tiradas mediante dos brazos longitudinales, unidos al eje
Deltalink (figura 5.37). Este eje está formado por dos brazos transversales unidos
entre sí mediante cojinetes elásticos.
El guiado de los brazos se realiza con tirantes transversales y, como elemento elástico, utiliza el muelle.
a
Figura 5.37. Deltalink.
También se denomina suspensión semi-independiente porque el eje va anclado de
una forma elástica y no totalmente rígida.
recuerda
Peso suspendido
y no suspendido
El peso no suspendido está formado por el eje o brazos de suspensión y las ruedas. El peso suspendido es el peso soportado por el eje
o los brazos y las ruedas. Los elementos de suspensión están intercalados entre el peso no suspendido y el peso suspendido.
3.3. Suspensiones independientes
El montaje de suspensiones independientes (figura 5.28b) en cada una de las cuatro ruedas es la tendencia actual de los fabricantes de turismos. Su objetivo es mejorar el confort y la estabilidad y, al mismo tiempo, reducir las oscilaciones recibidas del firme y no transmitirlas de una rueda a otra.
Además se consigue menor desplazamiento de la carrocería, favoreciendo el
agarre de las ruedas al suelo al tener menor peso no suspendido, puesto que
se sustituye el eje rígido por los brazos, de menor peso. Por tanto, se reduce
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el efecto que se produce sobre el peso suspendido, es decir, hay menos peso
unido a las ruedas y como consecuencia menor movimiento transmitido a la
carrocería.
Existen los siguientes tipos de suspensiones independientes:
• Eje oscilante
• Brazos tirados y barras de torsión
• Brazos tirados y muelles
• McPherson
• Paralelogramo deformable
• Multibrazo
Suspensión independiente de eje oscilante
En este sistema los elementos de rodadura y el semieje son solidarios, de manera
que el conjunto oscila alrededor de una o dos articulaciones próximas al punto
medio de la vía del vehículo.
Estos dos modelos se utilizan de la forma siguiente:
• Si un eje es propulsor, el montaje se realiza sobre una articulación (figura 5.38).
• Si el eje es arrastrado, sobre dos articulaciones (figura 5.39).
a
Figura 5.38. Eje oscilante de una articulación.
a Figura 5.39. Eje oscilante de dos articulaciones.
Esta suspensión no se puede utilizar en el eje directriz, porque este altera mucho
la caída en sus movimientos oscilantes, sobre todo en las curvas, provocando un
desgaste irregular de neumáticos.
Como elementos elásticos utilizan muelles con amortiguador telescópico.
Suspensión independiente de brazos tirados
Este sistema de suspensión se caracteriza por tener los brazos unidos por un extremo a la carrocería y el otro extremo a la rueda. Si el eje es de tracción, las
ruedas son tiradas o arrastradas por los brazos que pivotan en la unión con la
carrocería.
Este sistema utiliza barras de torsión y muelles como elementos elásticos.
El elemento elástico que más se emplea en suspensiones de brazos tirados, es la barra de torsión. Esta puede adoptar dos montajes según su aplicación:
• En el tren delantero, las barras de torsión están colocadas de forma longitudinal.
• En el tren trasero, las barras de torsión están colocadas de forma transversal.
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Brazos tirados y barras de torsión. Tren delantero
Este sistema tiende a utilizarse cada vez menos. Está formado por:
• Ruedas independientes.
• Brazos transversales superior e inferior unidos a la carrocería por cojinetes elásticos.
• Las barras de torsión dispuestas longitudinalmente. Están unidas por un extremo al brazo longitudinal inferior, y por el otro extremo, mediante un estriado
fino a un soporte anclado en la carrocería (figura 5.40).
2
5
1
4
3
6
9
8
a
7
1. Brazo de control
de vía superior
2. Amortiguador
3. Junta de rótula superior
4. Barra de torsión
5. Fijación posterior de
la barra de torsión
6. Portamanguetas
7. Junta de rótula inferior
8. Brazo de control de
vía inferior
9. Barra estabilizadora
transversal
Figura 5.40. Montaje longitudinal de las barras.
Entre ambos brazos va colocado el amortiguador telescópico de doble efecto.
Este montaje requiere un reglaje equilibrado para obtener un plano correcto del
vehículo. Se obtiene mediante unas excéntricas que actúan sobre la palanca de
fijación de la barra a la carrocería.
Brazos tirados y barras de torsión. Tren trasero
Es uno de los sistemas más empleados en el eje trasero.
Se caracteriza por:
• Las barras de torsión traseras llevan una colocación transversal con respecto al
eje longitudinal del vehículo.
• El anclaje de las barras traseras se encuentra en el brazo de suspensión y en un
soporte con estriado fino, anclado en la carrocería (figura 5.41).
• Cada barra es torsionada de forma independiente para cada rueda, de forma
que cada movimiento del brazo longitudinal realiza una torsión en la barra.
Amortiguador
Brazo longitudinal
normal
Brazo oblicuo
suplementario o tirante
a
Figura 5.41. Montaje transversal de las barras.
Barra estabilizadora
Barras de torsión
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Suspensión convencional
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En algunos casos, este sistema permite hacer del tren trasero un eje autodireccional con un pequeño ángulo de giro entre 1 y 2 grados. Este se consigue mediante
unos cojinetes elásticos colocados en la unión del eje con el bastidor. Esta unión
elástica se deforma según la velocidad y el radio de la curva (figura 5.42).
En algún caso, aplicado en vehículos pequeños, las dos barras de torsión pueden
estar unidas en su punto medio a través de una gemela especial, dando lugar a una
disposición denominada tren de cuatro barras (figura 5.43).
saber más
Ejes torsionales
Son ejes que cuentan con elementos elásticos que permiten adaptar
en cierta medida la geometría de
las ruedas en las curvas, generando así un efecto autodireccional en
apoyos.
1
4
2
3
a
1. Cuerpo del eje trasero
2. Brazo de arrastre soldado al eje
3. Soporte delantero del eje
4. Amortiguador
Semibarras
de torsión
Gemela
a Figura 5.43. Tren de cuatro barras.
Figura 5.42. Eje trasero autodireccional.
Brazos tirados y muelles
Este sistema está formado por ruedas independientes y brazos tirados longitudinales, unidos por un extremo al bastidor y, por el otro, a la mangueta de la rueda.
Utiliza muelles y amortiguadores hidráulicos telescópicos de doble efecto, además, cuenta con un brazo superior y otro inferior que unen el brazo tirado con el
bastidor mediante cojinetes elásticos (figura 5.44).
Suspensión independiente McPherson
Es uno de los sistemas más empleados en el eje delantero. Este sistema solamente lleva un brazo oscilante, unido por un extremo al bastidor mediante cojinetes
elásticos, y por el otro extremo a la mangueta a través de una rótula. La mangueta por su parte superior está unida al amortiguador vertical. Este está dotado de
una plataforma en la cual se apoya el muelle que lo rodea y, por el extremo superior, se apoyan la carrocería en el conjunto muelle y amortiguador (figura 5.45).
Esta disposición, además de cumplir su función como suspensión y amortiguación,
también sirve como eje vertical de giro de las ruedas. Por tanto, el conjunto describe un ángulo proporcional al efectuado en el volante.
1
3
2
1. Columna de
suspensión
2. Brazo de
suspensión
3. Anclaje a
la carrocería
a
Figura 5.44. Brazo tirado y muelle helicoidal.
a
Figura 5.45. La suspensión McPherson.
saber más
McPherson
La suspensión McPherson conforma un triángulo articulado formado por el bastidor, el brazo inferior
y el conjunto muelle-amortiguador.
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Suspensión independiente de paralelogramo deformable
saber más
Suspensión de trapecio
articulado
La suspensión de paralelogramo
deformable también es llamada de
trapecio articulado o de triángulos
superpuestos.
La suspensión independiente de paralelogramo deformable, junto a la McPherson, es de las más utilizadas, tanto en tren delantero como trasero.
El paralelogramo está formado por dos brazos en forma de triángulo, uno superior
y otro inferior unidos al bastidor mediante cojinetes elásticos. Cerrando el paralelogramo, ambos se unen a la mangueta, que va articulada mediante rótulas (figura 5.46).
Brazo oscilante superior
Arandela
Tuerca
Casquillo
elástico
Perno
Tope goma
Arandela
Tubito
revestimiento
muelle
Rótula completa
Anillo aislante
Muelle helicoidal
Suplementos
de regulación
Travesaño
Separador
Arandela
Mangueta
Tuerca
Tuerca
autoblocante
Cazoleta
Casquillo elástico
Perno
Arandela
a
Pivote
Rótula
completa
Arandela
Tuerca
Tapón roscado
Figura 5.46. Paralelogramo deformable.
Como elemento elástico utiliza un muelle, que va colocado entre el brazo inferior
y el bastidor.
Unos bloques de choque sirven de tope elástico para evitar que el brazo inferior
suba en exceso y limitar la carrera de compresión del amortiguador.
Suspensión independiente multibrazo
Es una evolución de la suspensión de paralelogramo deformable. Como acabamos
de ver, el paralelogramo está formado por los dos brazos tranversales, la mangueta y el bastidor (figura 5.47).
saber más
Suspensión multibrazo
Una suspensión multibrazo debe
estar formada por tres o más brazos.
Suspensión delantera
a
Figura 5.47. Paralelogramo deformable multibrazo.
Suspensión trasera
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Suspensión convencional
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La diferencia fundamental de este sistema es que los elementos de guía (brazos)
de la suspensión multibrazo tienen varios brazos oscilantes anclados mediante cojinetes elásticos (figura 5.48). Esto permite modificar los parámetros de la rueda,
como caída o convergencia, de la forma más apropiada para conseguir un mayor
contacto de las ruedas con el pavimento. En caso de su utilización, en el tren trasero permite ruedas autodireccionables para mejorar la estabilidad en las distintas situaciones de uso del automóvil.
Está construida de acero ligero que permite un significativo ahorro de peso y garantiza un equilibrio de peso prácticamente perfecto. El resultado es una mayor
agilidad y mejores prestaciones deportivas. A pesar de su poco peso, ofrece una extraordinaria rigidez.
Brazo
superior
Brazo
intermedio
Trapecio inferior
a
Figura 5.48. Suspensión multibrazo con brazo intermedio.
EJEMPLO
¿Qué ventajas tiene la suspensión independiente?
Solución
• Que cada rueda tiene una suspensión independiente de las demás ruedas de tal forma que no se transmiten las
vibraciones, ni entre las ruedas ni entre los ejes.
• Sencillez en el montaje, lo que facilita cualquier intervención práctica.
• Mediante apoyos elásticos especiales deformables se pueden conseguir en el eje trasero suspensiones autodireccionables aportando gran seguridad al vehículo.
ACTIVIDADES
9. Enumera los elementos que componen la suspensión.
10. ¿Qué distingue una suspensión con eje rígido propulsor de una de eje rígido arrastrado?
11. Diferencia entre una suspensión rígida y semirrígida.
12. ¿Qué tipo de suspensión se emplea más en el eje delantero?, ¿y en el trasero?
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4. Intervenciones en el sistema
de suspensión
4.1. Precauciones
saber más
Seguridad activa del
vehículo
Entre los elementos de seguridad
activa del vehículo se encuentra la
suspensión. Junto con frenos y
dirección, ocupa un lugar primordial. Por tanto, es muy importante
vigilar el correcto funcionamiento
de este conjunto para cuidar la
seguridad activa.
Para realizar cualquier intervención hay que seguir las indicaciones dadas por el
fabricante en cuanto a proceso de trabajo y utillaje especial requerido. No olvidemos que una manipulación incorrecta en los elementos elásticos puede ocasionar accidentes graves.
4.2. Mantenimiento
En los sistemas de suspensión no es necesario realizar un mantenimiento periódico, excepto en aquellos equipados con ballestas, en los que es conveniente lubricar los puntos de giro de las ballestas con grasa a base de litio o calcio.
4.3. Verificaciones
Banco de suspensiones
Principio de funcionamiento:
Cuando el vehículo se encuentra en reposo ejerce una presión uniforme contra su
base de apoyo. En condiciones de marcha por un firme con irregularidades, estas se
transforman en oscilaciones en la suspensión o variaciones de presión desde un valor máximo a un mínimo. En consecuencia, cada oscilación representa una reducción
instantánea del contacto de la rueda con el firme. Cuando la oscilación alcanza su
valor máximo, el contacto de la rueda con el firme es mínimo, hasta el punto de que
puede perderse (contacto de la rueda con el firme igual a cero). El sistema electrónico mide los valores de contacto mínimo y los compara automáticamente con el valor de contacto obtenido en condiciones estáticas (con el vehículo detenido).
Condiciones de prueba:
• Presión de neumáticos.
• Condiciones de carga, solamente con el conductor.
• Ruedas en buen estado.
• Marcha introducida para evitar desplazamientos.
Para realizar la prueba, se colocan las dos ruedas de un mismo eje en dos plataformas
de medida que empiezan a vibrar, y al final del ciclo nos indican el resultado del análisis. A continuación se desplaza el vehículo para realizar la medida del eje trasero.
El ciclo de trabajo para cada eje es de unos 40 segundos.
Interpretación de resultados:
45 a 100 % = Buenas condiciones
25 a 45 % = Condiciones regulares, se aconseja el cambio de amortiguadores
0 a 25 % = Condiciones peligrosas, imprescindible el cambio de los amortiguadores
Banco de holguras
Su funcionamiento se basa en la aplicación de movimientos en sentido longitudinal
y transversal a dos plataformas, sobre las que se apoyan las ruedas de un mismo eje.
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De esta forma, y mediante una inspección visual, se observa la existencia de posibles holguras en los cojinetes elásticos, rótulas de articulación y rodamientos del
cubo de las ruedas.
Control de alturas
Condiciones de prueba:
• Con el vehículo en posición horizontal (figura 5.49).
• Depósito lleno de carburante o según indicación del fabricante.
• Presión de los neumáticos correcta.
• Freno de mano libre.
• Mover el vehículo para eliminar las tensiones mecánicas.
c Figura 5.49. Control de la altura
del vehículo.
L2
L1
H2
R1
H1
R2
En estas condiciones:
• Medir los radios de las ruedas R1 y R2 con los útiles.
• También se pueden determinar los radios con una cinta métrica o una regla.
• Esta medida es muy importante, pues tiene en cuenta el desgaste del neumático o un cambio indebido del mismo.
a
Altura del eje delantero: H1 = R1 – L1
H1 es la altura entre el suelo y la superficie de apoyo de fijación del brazo de suspensión en el punto (a) indicado por el fabricante (figura 5.50).
Altura del eje trasero: H2 = R2 + L2
H2 es la altura entre el suelo y el brazo delantero de fijación al eje trasero en los
puntos (b) y (c), indicados por el fabricante (figura 5.51).
H1
a Figura 5.50. Puntos de medición
para el eje delantero.
c
b
H2
H2
Eje
a
Figura 5.51. Puntos de medición para el eje trasero.
Delantero
Trasero
Cota
L1
L2
Valor
(mm)
42 ± 10
118 ± 10
a
Tabla 5.1. Cotas de reglaje.
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Con las cotas medidas, H1 y H2 deben de ser iguales a las cotas calculadas H1 y H2.
Si estas no están en las tolerancias indicadas, se debe proceder a efectuar el reglaje.
Los trenes dotados de barras de torsión:
• En muchos casos el eje delantero no es regulable, su altura varía al reglar la altura trasera.
• El eje trasero es regulable mediante la rotación de las barras de torsión.
• Tras cualquier modificación de altura bajo casco, es conveniente verificar el reglaje de faros.
Los trenes dotados de muelles:
• Si una vez realizado el control de alturas este no se encuentra en las tolerancias dadas por el fabricante, se procede a sustituir los muelles.
El reglaje de las alturas traseras
Trenes dotados de barras de torsión:
x
El reglaje se obtiene mediante rotación de las barras de torsión. Es imprescindible consultar el manual del fabricante por tres razones:
1. Este nos indicará el sentido de rotación si estamos situados frente al brazo correspondiente.
2. Nos informa en qué medida el reglaje efectuado en un lado modifica la altura
del lado opuesto.
a
Figura 5.52. Útil de pre-reglaje.
Sentido
de la
variación
Sentido
de rotación
Barra
Barra
izquierda derecha
Aumentar
la altura
del
vehículo
Disminuir
la altura
del
vehículo
x
Pasos a seguir:
• Consultar el manual de reparación.
• Utilizar el útil de pre-reglaje con la longitud indicada.
• Las alturas se miden entre el plano de apoyo de las ruedas y el bajo del brazo de
suspensión en el punto indicado por el fabricante.
X
• La diferencia de altura entre los dos lados debe de estar dentro de las tolerancias establecidas (no debe de superar 10 mm).
X
x
NOTA: Las flechas situadas frente al brazo del
lado correspondiente indican el sentido de
rotación de las barras.
El reglaje efectuado en un lado afecta al lado
opuesto.
a
3. En algunos casos se necesita un útil preconizado de reglaje (figura 5.52, útil regulable en longitud, que se coloca sustituyendo al amortiguador, previamente
desmontado.)
Tabla 5.2.
• Desmontar el amortiguador, posicionar el útil de pre-reglaje sin forzarlo; a continuación, desmontar la barra de torsión, señalando previamente su posición
(figura 5.53).
• A partir de la longitud X del útil, el reglaje de las alturas se obtiene rotando la
barra de torsión, simultáneamente, en la caja fija al bastidor y el brazo.
• El decalado de un diente origina una variación de altura de 3 mm, que equivale a una variación de 2 mm entre el eje y el amortiguador.
4.4. Localización de averías
B
A
a
Figura 5.53. Marcas a realizar.
La suspensión tiene una gran influencia en la seguridad activa. Los brazos y tirantes sirven de unión de las ruedas al bastidor. Los muelles, barras de torsión o
ballestas (poco utilizadas en turismos) y el amortiguador controlan las oscilaciones durante la marcha del vehículo proporcionando la estabilidad adecuada para
el vehículo. La barra estabilizadora limita el balanceo de la carrocería.
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¿Cómo se manifiesta el desgaste de la suspensión?
•
•
•
•
•
Los neumáticos se desgastan de forma irregular.
El balanceo de la carrocería es elevado.
El coche cabecea en las aceleraciones y frenadas.
Presencia de ruidos extraños en firmes irregulares y curvas.
Sensación de inestabilidad.
Cuando el automóvil circula por terrenos poco lisos es el amortiguador el principal protagonista.
¿Cómo podemos saber si el amortiguador se encuentra en mal estado?
Al empujar hacia abajo en las cuatro esquinas la carrocería, debe retroceder de
forma suave sin producir rebotes.
Si no cumple esta condición, observa los puntos siguientes y la figura 5.54.
1. Las zonas de unión entre el amortiguador y el vehículo, que no deben estar rotas o deterioradas por rozamiento, corrosión, etc.
2. Que no exista deformación en el cuerpo del amortiguador que pueda frenar o
bloquear el movimiento del pistón.
3. La existencia de huellas de fugas de aceite, ya que esta pérdida ocasiona un funcionamiento en vacío, es decir, pérdida de amortiguación.
4. Los cojinetes elásticos (o silentbloc) de caucho, no deben estar deformados o
agrietados, ya que esto provocaría ruidos en los momentos de aceleración, frenadas y al circular por terreno irregular.
5. Que el vástago no esté oxidado porque las juntas se deteriorarían rápidamente
con la consiguiente pérdida de aceite.
caso práctico inicial
Con esta tabla aprenderás a diagnosticar el estado de los amortiguadores. En caso de no cumplirse
algunas de las pruebas anteriores,
se procede a sustituir el amortiguador.
Con el vehículo en un elevador, observar:
• La inexistencia de alguna deformación causada por golpes.
• Que los cojinetes elásticos no presentan síntomas de desgaste o deformación.
• Con la ayuda de una palanca, comprobar que no existen holguras en las articulaciones.
b
1
1. Si al mirar las fijaciones (zonas de unión
entre el amortiguador y
el vehículo), vemos que
están rotas o deterioradas, ya sea por roce o
corrosión, corremos el
peligro de que se produzca la rotura del
amortiguador.
2
2. Una deformación en
el cuerpo del amortiguador puede frenar, incluso bloquear el pistón.
3
3. La fuga o pérdida de
aceite del amortiguador
da lugar al llamado vacío
de funcionamiento, es
decir, a una pérdida de
amortiguación.
Figura 5.54.
4
4. Cuando los silentblocs (gomas de fijaciones) de caucho están
agrietados o deformados,
oímos unos ruidos de suspensión en el momento
de la aceleración, del frenado o al encontrarnos
con irregularidades en el
pavimento.
5
5. Si el vástago está oxidado, se produce un
deterioro rápido de las
juntas y la consiguiente
pérdida de aceite. Cuando el vástado se rompe,
el amortiguador no funciona.
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ACTIVIDADES FINALES
1. ¿Qué ocurre si montamos un amortiguador al revés?
2. Enumera los tipos de barras estabilizadoras.
3. Busca información acerca de la evolución de los sistemas de suspensión.
4. ¿Qué sucede cuando se desgasta el apoyo elástico de una barra estabilizadora?
5. ¿Cómo se manifiesta el desgaste de un apoyo elástico de un brazo de suspensión?
6. ¿Cómo se verifica la holgura de los apoyos elásticos de los elementos de suspensión?
7. ¿Cómo influye en el vehículo un amortiguador en mal estado?
8. Explica cómo se verifica el estado de un amortiguador.
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EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. Los elementos de suspensión en un vehículo....
6. Los brazos de suspensión…
a) Permiten alcanzar mayor velocidad.
a) Sirven de elemento soporte solo para el resorte.
b) Han de soportar todo el peso.
b) Siempre son transversales.
c) Contribuyen a la seguridad pasiva.
c) Realizan la unión entre el bastidor y las ruedas.
d) Protegen solamente a los ocupantes.
d) Sirven de elemento soporte sólo para el amortiguador.
2. Los resortes, por su forma constructiva, pueden
ser…
7. En la suspensión rígida...
a) Silentblocs elásticos.
a) Cada rueda va montada en un brazo transversal.
b) Láminas unidas por un perno central.
b) Las dos ruedas van montadas sobre un mismo
eje.
c) Muelles, ballestas o barras de torsión.
d) Muelle con su correspondiente amortiguador.
c) Ambas ruedas van colocadas en brazos oscilantes.
3. La ventaja del amortiguador de doble efecto es
que...
d) Cada rueda va montada en un brazo longitudinal.
a) El movimiento del aceite a través de los orificios es
más rápido.
b) Solo trabaja en un sentido.
c) La sujeción a la carrocería y brazos de suspensión
se realiza sin cojinetes elásticos.
d) Variando el diámetro de una u otra válvula se consigue distinto efecto.
4. Los tirantes son brazos de acero muy resistentes,
con articulaciones elásticas en sus extremos, colocados entre...
a) Los brazos de suspensión del mismo eje.
b) Las ruedas motrices para absorber las reacciones en
las aceleraciones y frenadas.
c) La estructura del vehículo y los sistemas de suspensión.
d) Los brazos de suspensión de los ejes delantero y
trasero.
5. ¿Qué elemento de suspensión impide que el
vehículo se incline en una curva?
8. En la suspensión semirrígida...
a) Ambas ruedas se unen mediante un eje rígido y
brazos transversales.
b) Las ruedas están unidas mediante semiejes articulados al diferencial.
c) Cada rueda va montada de forma independiente.
d) Las dos ruedas están unidas entre sí pero transmiten menos irregularidades.
9. En la suspensión independiente se consigue...
a) Menor desplazamiento de la carrocería y más
comodidad.
b) Mayor comodidad para los ocupantes.
c) Repartir en partes iguales la masa suspendida del
vehículo.
d) Alejar el centro de gravedad del suelo.
10. La suspensión independiente multibrazo es
una evolución de la suspensión de...
a) La barra estabilizadora.
a) McPherson.
b) El amortiguador.
b) Eje rígido.
c) El resorte elástico.
c) Paralelogramo deformable.
d) El tirante longitudinal.
d) Eje semirrígido.
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PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
Sustitución de un amortiguador
en una suspensión McPherson
• Banco de holguras
• Banco de comprobación
de amortiguadores
• Útil de sujeción y compresor
de muelles
OBJETIVOS
Realizar el montaje, desmontaje y comprobación de cada uno de los elementos
de una suspensión McPherson, utilizando los útiles y herramientas adecuadas y
cumpliendo las normas de seguridad.
• Equipo individual de herramientas
• Extractor de rótulas
• Pistola neumática
PRECAUCIONES
MATERIAL
• Elevar el vehículo para realizar el proceso de desmontaje y montaje colocando
los apoyos de seguridad.
• Sujetar de forma correcta el conjunto muelle-amortiguador. Una sujeción incorrecta puede provocar graves lesiones.
• Utilizar las herramientas adecuadas y en buen estado.
• Vehículo equipado suspensión
McPherson
• Documentación técnica
• Manual de reparación
DESARROLLO
Colocar el vehículo en un elevador adecuado, respetando los puntos de apoyo indicados por el fabricante, retirar las
ruedas para poder acceder a las suspensiones y proceder de la forma siguiente:
1. Desmontaje de la parte inferior: aflojar y retirar la tuerca de sujeción de la rótula (véase la figura 5.55).
Retirar la bieleta de conexión de la barra estabilizadora (véase la figura 5.56) y, posteriormente, el tubo de amortiguación que está fijado firmemente al brazo transversal articulado mediante unos pasadores y unas tuercas (véase la figura 5.57).
Colocar un apoyo debajo del brazo de suspensión para evitar que la transmisión se desencaje.
Quitar los tornillos o sacar (según los casos) del portamanguetas y, seguidamente, hacer palanca para extraer el
tubo amortiguador del brazo transversal articulado mediante un desmontable (véanse las figuras 5.58 y 5.59).
Con ello, el amortiguador queda libre de sujeción en la parte inferior.
a
Figura 5.55.
a
Figura 5.56.
a
Figura 5.57.
a
Figura 5.58.
a
Figura 5.59.
2. Desmontaje de la parte superior: Posteriormente, quitar desde arriba las tuercas de soporte del compartimento
motor (A) (véase la figura 5.60) y extraer el conjunto (véase la figura 5.61).
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En caso de necesidad, marcar la posición del elemento superior de fijación con respecto a la caja antes de desmontar las tuercas de la fijación superior.
En caso de que la fijación superior esté realizada por la tuerca del amortiguador directamente, desbloquearla (sin
retirarla) e inmovilizar el vástago del amortiguador con una llave.
a
Figura 5.60.
a
Figura 5.61.
3. Extracción del amortiguador: seguir el proceso que se muestra en las figuras 5.62, 5.63, 5.64 y 5.65. Utilizar siempre el compresor de resortes adecuado (figura 5.66), observando previamente su correcto funcionamiento. No utilizar ningún otro tipo de herramienta o utensilio para comprimir los resortes de la suspensión. Recordar que un resorte mal comprimido con un elemento inadecuado puede originar graves heridas.
a
Figura 5.62.
a
Figura 5.63.
a
Figura 5.64.
a
Figura 5.65. Inicio de la compresión.
a
Figura 5.66. Muelle comprimido.
a Figura 5.67. Separación del amortiguador y muelle.
4. Cebar el amortiguador nuevo en la posición de trabajo del vehículo al menos 3 veces antes de su montaje; expandir y comprimir favorece el correcto funcionamiento del mismo.
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PRÁCTICA PROFESIONAL (cont.)
5. Utilizar topes y fuelles protectores para mayor duración de los amortiguadores, si el modelo lo requiere. Lubricar
el rodamiento que permite que el muelle en espiral o toda la suspensión gire con un par de fricción bajo y constante durante los movimientos de la dirección y de la suspensión (figura 5.67).
6. En el caso de columnas McPherson que permitan la sustitución del amortiguador cartucho, se debe tener en cuenta que después de sustituir el cartucho gastado y antes de colocar el nuevo, es necesario verter un poco de aceite
de motor en la columna vacía. Este aceite permitirá la disipación del calor del amortiguador cartucho (véase la figura
5.68).
a
Figura 5.68. Rodamiento McPherson.
a
Figura 5.69.
7. Montaje de todo el conjunto muelle amortiguador: Para ello se comprime el muelle y se realiza el montaje en sentido inverso (véanse las figuras 5.70 y 5.71).
Tuerca del vástago
Tornillo de fijación a carrocería
Tapa de fijación
Platillo superior
Manguito de goma
Muelle
Amortiguador
Platillo inferior
Tubo de amortiguador
a
Figura 5.70.
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Suspensión convencional
a
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Figura 5.71.
8. Realizar el montaje de todo el conjunto de suspensión sin apretar las tuercas y tornillos, solamente aproximándolas de forma tal que todo el conjunto quede montado pero que puedan moverse libremente. Posteriormente, dejar que el vehículo apoye en sus cuatro ruedas para que la suspensión quede en la posición de trabajo, de esta forma la suspensión se comprime y acomoda hasta su posición estática normal, evitando una torsión y compresión
excesiva en los cojinetes elásticos de goma de suspensión. Una vez apoyado el vehículo sobre sus cuatro ruedas,
se procede al ajuste final de los componentes de la forma indicada y conforme al valor establecido para cada vehículo según datos del fabricante (siempre que el fabricante lo requiera, utilizar una llave dinamométrica para apretar las tuercas y tornillos al par de apriete especificado).
9. Una vez sustituidos los amortiguadores, comprobar la correcta presión de los neumáticos, el balanceado y el correcto reglaje de las cotas de dirección: convergencia o divergencia, avance y caída.
10. Verificar en el banco de amortiguadores (figura 5.72).
a
Figura 5.72. Banco de amortiguadores.
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MUNDO TÉCNICO
LosamortiguadoresSalvanVidas.com
Educar y concienciar a los condutores es el principal objetivo de la iniciativa
¿Cómo convencer al usuario final de que un correcto funcionamiento de los amortiguadores es tan esencial
para el control del vehículo como el de los frenos o los neumáticos, especialmente a altas velocidades y en
situaciones de riesgo? A esta y a otras preguntas pretenden dar respuesta Sernauto y el Gabinete de Estudios para la Seguridad del Automóvil de los Fabricantes de Amortiguadores, Gesafa, con la creación de la
web: www.LosAmortiguadoresSalvanVidas.com.
Motivados por la inquietud derivada del desconocimiento que rodea a los amortiguadores por parte de
los usuarios, Sernauto y el Gabinete de Estudios para
la Seguridad del Automóvil de los Fabricantes de
Amortiguadores, Gesafa, han presentado la página
web www. LosAmortiguadoresSalvanVidas.com.
La iniciativa, que es el resultado de cuatro años de investigaciones y acciones llevadas a cabo con el apoyo
del Ministerio de Industria, tiene como principal objetivo el de concienciar a la sociedad sobre la importancia
que los amortiguadores tienen para la seguridad vial.
Máxime una vez comprobados algunos de los resultados de una encuesta realizada a los automovilistas de
la que se desprende que, en palabras del portavoz de
Gesafa, Carlos Casaus, «el 90 % de los encuestados
desconocían la importancia de los amortiguadores,
mientras que el 92 % no consideraba que hubiera que
revisarlos».
A la vista de dichos resultados, Applus Idiada, ingeniería
especializada en automoción, fue el encargado de realizar un estudio para evaluar los efectos que tienen unos
amortiguadores desgastados sobre el comportamiento
del vehículo y que demostraba que con unos amortiguadores desgastados se prolonga la distancia de frenado y
afecta a la estabilidad del vehículo especialmente en curvas y giros bruscos, representando un riesgo para el vehículo y sus ocupantes. Dicha constatación fue la que llevó a Gesafa a solicitar a las ITV que resolvieran considerar
como falta grave la presencia de pérdidas de aceite en el
amortiguador.
Un paso más
Una vez transmitido el mensaje a los especialistas, era el
turno de dar a conocer a los usuarios las conclusiones obtenidas, para lo cual se ha elegido como soporte la página web www.LosAmortiguadoresSalvanVidas.com, he-
rramienta visual que incide en la importancia de los amortiguadores como parte del denominado Triángulo de Seguridad del Automóvil junto con los frenos y los neumáticos.
Entre las diferentes secciones del nuevo portal destacan
los vídeos que muestran los resultados de las pruebas encargadas a Idiada, de los que se desprende que el mal estado de los amortiguadores puede producir un accidente o prolongar de manera alarmante la frenada, además
de un test que permite a los usuarios conocer, en función
de una serie de variantes, si sus amortiguadores deben
ser revisados o incluso reemplazados.
Tal y como afirmó en el acto de presentación de la web el
portavoz de Gesafa, el gabinete ha desarrollado una campaña informativa dirigida especialmente al conductor,
pero sin perder de vista a los talleres, compañías de seguros, ITV, concesionarios y demás profesionales vinculados
al mundo del motor.
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Suspensión convencional
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EN RESUMEN
SUSPENSIÓN CONVENCIONAL
Principios
físicos
Elementos
de suspensión
Tipos
de suspensión
Resortes
• Muelles
• Ballestas
• Barras
de torsión
Amortiguador
Tirantes
Barra
estabilizadora
Brazos de
suspensión
Disposición
de los brazos
Intervenciones en
el sistema de suspensión
Suspensión
rígida
Precauciones
Suspensión
semirrígida
Mantenimiento
• Con ejes
de Dion
• Con ejes
de Deltalink
Verificaciones
Localización
de averías
Suspensiones
independientes
• Eje oscilante
• Brazos
tirados
• McPherson
• Paralelogramo
deformable
• Multibrazo
• Transversales
• Longitudinales
entra en internet
1. Busca en la siguiente dirección catálogos, noticias
y eventos acerca de los elementos de suspensión.
• http://www.monroe.com
2. En la página siguiente puedes encontrar información sobre el sector.
• http://www.autoprofesional.com
3. En estas páginas puedes encontrar y realizar descargas de documentos acerca desmontaje, montaje y verificación de elementos se suspensión y
dirección.
• http://www.todomecanica.com
• http://www.mecanicavirtual.com
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Unidad 4
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6
Suspensión con
regulación de altura
vamos a conocer...
1. Suspensión hidroneumática
2. Suspensión neumática
3. Intervención sobre el sistema
PRÁCTICA PROFESIONAL
Sustitución de un fuelle neumático
MUNDO TÉCNICO
Un sistema de suspensión de cabina
de Massey Ferguson gana la medalla
de oro en Sima
y al finalizar esta unidad...
Analizarás los elementos elásticos y de
amortiguación utilizados en la suspensión
hidroneumática, neumática y autonivelante.
Interpretarás los circuitos de suspensión
neumática e hidroneumática.
Manejarás la documentación técnica y
manuales de funcionamiento necesarios para
la identificación, procesos y comprobaciones
de los sistemas de suspensión neumática,
hidroneumática y autonivelante.
Realizarás los procesos de desmontaje,
comprobación, montaje y reglaje sobre
el vehículo para la reparación o el
mantenimiento, aplicando las normas
de seguridad y medioambiente.
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Suspensión con regulación de altura
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CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
José trabaja como profesional autónomo en una empresa dedicada al mantenimiento y reparación de vehículos autopropulsados.
Los trabajos que tiene que realizar implican:
• Mantener y reparar los sistemas de suspensión con regulación
de altura.
• Manejar la documentación técnica y manuales de funcionamiento necesarios para la identificación, procesos y comprobaciones de los sistemas de suspensión neumática e hidroneumática.
• Realizar los procesos de desmontaje, comprobación, montaje y
reglaje sobre el vehículo, para la reparación o mantenimiento.
• Verificar presiones de mando y tarado de acumuladores, en los
sistemas hidráulicos y neumáticos.
• Realizar el control de los distintos parámetros de ajuste de altura manual y automática.
• Cumplir las normas de seguridad, salud laboral y medioambiental para las reparaciones y/o mantenimiento de los elementos elásticos y de amortiguación, de los sistemas de suspensión
con regulación de altura.
A la empresa llega el usuario de un vehículo industrial que
muestra inestabilidad y con una nivelación incorrecta de la
plataforma.
El vehículo industrial está equipado con suspensión neumática. El
conductor percibe que existe una nivelación defectuosa de la plataforma y que no varía de altura en un punto determinado. Al realizar una carga o descarga (por ejemplo la parte delantera izquierda), la plataforma del vehículo no queda horizontal resultando peligroso e inseguro para la conducción.
El indicador de presión de aire ubicado en el salpicadero muestra
una presión correcta. Por otra parte, al accionar el mando desde
la cabina, tampoco se modifica la altura a petición del conductor.
Seguidamente se procede a una inspección visual sobre el lugar
en el que la plataforma no varía de altura (por ejemplo, parte
delantera izquierda), para observar que:
• En las canalizaciones de aire que no existen roturas o algún
defecto que provoque posibles fugas de aire.
• En las válvulas de nivel no existen roturas o deformaciones, que al
ser accionadas por el efecto de la carga o descarga del vehículo regulan la cantidad de aire que entra y sale del fuelle de cada rueda.
• En el estado de fuelle no presente grietas, roturas o algún síntoma que presente escape del aire y por tanto no realice la función de elevar y bajar la plataforma.
Finalmente se procede a la sustitución del fuelle neumático, tal y
como se realiza en la Práctica Profesional de esta unidad.
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
1. ¿Qué fuente de energía utiliza la suspensión neumática?
4. ¿Cómo se procede para verificar el funcionamiento
correcto del fuelle?
2. ¿Qué es un resorte neumático?
5. ¿Qué elemento permite la entrada y salida de aire del
fuelle?
3. ¿Cómo se puede modificar el llenado del fuelle?
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Unidad 6
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1. Suspensión hidroneumática
saber más
Pascal
Blaise Pascal formuló en el siglo XVII
el principio que lleva su nombre.
Su funcionamiento se basa en una misma estructura (muelle, amortiguador), pero
no se concibe de forma mecánica, sino hidroneumática, compuesta por un líquido (hidro) y un gas (neumática).
Las irregularidades del pavimento se transmiten a través del líquido al gas, el cual
absorbe las oscilaciones de los elementos mecánicos.
saber más
Equivalencias
1 Pascal (Pa) =
Los resortes utilizados en la suspensión convencional son sustituidos en la suspensión hidroneumática por dos fluidos que aseguran su funcionamiento: un líquido y un gas.
1 Newton (N)
1m2
1 Bar = 105 Pa
1 kPa = 1.000 Pa
1 Bar = 100 kPa
Por tanto, el gas, generalmente nitrógeno, constituye el elemento elástico de la
suspensión, es decir, el resorte. El líquido se frena al pasar a través de un orificio,
efectuando la amortiguación y permitiendo así una suspensión de gran flexibilidad de funcionamiento.
1.1. Principio de funcionamiento
El elemento básico de un sistema hidráulico está formado por el conjunto cilindro-pistón (figuras 6.1 y 6.2), que puede desempeñar dos funciones diferentes: generador de presión y receptor de presión (figura 6.3).
Camisa
Pistón
Receptor de presión
Figura 6.1. El pistón se desplaza
en el interior del cilindro.
a
Generador de presión
Líquido
bajo presión
F1
F2
S1
S2
Presión p
generada por F1
S
S es la
superficie
de la base
del pistón
Figura 6.2. Superficie de la base
del pistón.
a
p=
F2 = p1 · S2
F1
S1
M1 (Desplazamiento)
a
Fuerza
originada por p
Presión p
M2 = M1 ·
M2 (Desplazamiento)
S1
S2
Figura 6.3. Generador y receptor de presión.
Sobre el generador de presión es conveniente saber que:
• Una fuerza aplicada sobre una superficie genera una presión.
• Cuanto menor es la superficie de aplicación, mayor es la presión generada.
Por otro lado, nociones importantes sobre el receptor de presión son:
• Una presión aplicada sobre una superficie genera una fuerza.
• Cuanto mayor es la superficie sobre la que se ejerce la presión, mayor es la fuerza generada.
Si disponemos de una fuente de presión y necesitamos una fuerza importante para
accionar un sistema, es preferible elegir una gran superficie sobre la que aplicar la
presión.
Como se muestra en el esquema, la presión sirve para transmitir una acción mecánica entre el generador y el receptor. La presión de líquido generada por la
acción de la fuerza permite crear una fuerza superior.
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Suspensión con regulación de altura
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El bloque de suspensión
Sustituye al conjunto resorte-amortiguador del sistema de suspensión convencional.
Está formado por un cilindro unido a la carrocería. Este cilindro lleva una esfera en
un extremo que a su vez incorpora el amortiguador. En el interior del cilindro se desplaza un pistón, el cual va unido al brazo de suspensión a través de una bieleta.
En su funcionamiento, la esfera actúa como un acumulador principal. El nitrógeno que contiene se comprime o expande absorbiendo los choques en función de la presión del líquido originada por el movimiento del pistón.
El amortiguador está equipado con válvulas de láminas deformables para frenar la
llegada de líquido a la esfera y viceversa. De esta forma se obtiene una gran flexibilidad de funcionamiento en el conjunto esfera/cilindro (figuras 6.4 y 6.5).
Realce
Realce
Bache
a Figura 6.4. Funcionamiento del bloque de a Figura 6.5. Funcionamiento del bloque de sussuspensión en una elevación.
pensión en una hendidura.
El corrector de altura permite, mediante un sistema de eje distribuidor, alimentar
con líquido la esfera y el cilindro o enviar el líquido hacia el depósito.
La llegada del líquido a presión a los cilindros eleva el vehículo. Esto se produce
automáticamente en función de la carga, a través del mando unido a la barra estabilizadora, o bien manualmente, cuando el conductor acciona un mando. El retorno de líquido hacia el depósito hace descender el vehículo (figura 6.6).
Llegada de presión
Corrector de altura
Posición «neutra»
eje distribución
a
Figura 6.6. Accionamiento del corrector de altura.
Retorno
al depósito
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Unidad 6
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1.2. Disposición de los elementos en el vehículo
La suspensión hidroneumática se compone, por cada eje (figura 6.7), de:
• Dos cilindros, uno por cada rueda, con un pistón unido al brazo de suspensión
por una biela que se desplaza en función de las irregularidades que pueden sufrir
las ruedas contra el suelo.
• Dos esferas, una por cada rueda, unidas a la extremidad del cilindro. Estas esferas
desempeñan la función de muelle neumático.
• Dos amortiguadores para absorber las oscilaciones y evitar los reajustes bruscos del par esfera-cilindro frente a las irregularidades de la superficie de la carretera.
• Un corrector de altura para conservar una altura constante o variable a voluntad del conductor.
• Una válvula anticaída. Su función consiste en mantener la altura constante
con respecto al suelo evitando que el vehículo baje de altura durante un largo
tiempo sin funcionar.
• Líquido hidráulico, fluido especial para circuitos hidráulicos, cuyas características pueden ser de origen mineral LMH (líquido hidráulico mineral) o sintético LHS (líquido hidráulico sintético).
8
7
5
1
6
3
2
4
10
9
14
12
11
Figura 6.7. Elementos de una
suspensión hidroneumática.
d
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Depósito
Bomba de alta presión
Conjuntor disyuntor
Válvula de seguridad
Válvula anticaída delantera
Corrector de altura delantero
13
7. Bloque de suspensión
delantero izquierdo
8. Bloque de suspensión
delantero derecho
9. Válvula anticaída trasera
10. Corrector de altura trasero
11. Bloque de suspensión
trasero izquierdo
12. Bloque de suspensión
trasero derecho
13. Dosificador de freno
14. Acumulador de freno
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Suspensión con regulación de altura
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Las canalizaciones que se utilizan para unir los distintos elementos del circuito hidráulico, según su aplicación, pueden ser: metálicas, de goma, goma reforzada o
plásticos. Las más utilizadas son:
• Tuberías de goma que se utilizan para los retornos del líquido de los órganos, así
como para la aspiración de la bomba del depósito y en algunos retornos de fugas.
• Tuberías de plásticos para algunos retornos y tomas de atmósfera.
• Tuberías metálicas cuando los elementos a unir funcionan bajo una presión elevada.
Para asegurar la estanqueidad entre los elementos y las canalizaciones se utilizan
bridas de apriete, guarnecidos de goma, juntas tóricas y juntas tóricas con retén
de teflón (figura 6.8).
Retén de protección
Tubería de goma
Brida de apriete
Tubería de acero
Posición
reposo
Presión
Junta
tórica
Posición
trabajo
Figura 6.8. Uniones de estanqueidad.
c
EJEMPLOS
Aplicamos una fuerza de 50 newtons sobre el pistón del generador de presión, que tiene una superficie
de 1 cm2. Calcular la fuerza obtenida en el receptor sabiendo que el pistón tiene una superficie de 10 cm2.
Solución
P=
F
=
S
50 newtons
0,0001 m2
= 500.000 Pa = 50 kPa
F = P · S = 500.000 · 0,001 m2 = 500 newtons
¿Qué elementos realizan la estanqueidad entre la unión de canalizaciones?
Solución
Los elementos que realizan esta función son las juntas tóricas, juntas tóricas con retén, bridas de apriete y guarnecidos de goma.
ACTIVIDADES
1. Explica la diferencia entre un resorte elástico y un muelle de gas.
2. Enumera los elementos que componen una suspensión hidroneumática.
3. ¿En qué unidades se expresa la fuerza? ¿Y la presión?
4. ¿Cómo se transmite una fuerza a través de un líquido?
5. Si aplicamos una fuerza de 100 newtons sobre el pistón del generador de presión, que tiene una superficie de
2 cm2, ¿cuál es la fuerza obtenida en el receptor sabiendo que el pistón tiene una superficie de 5 cm2?
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1.3. Órganos constructivos
Fuente de presión
Para suministrar líquido a presión a todos los órganos hidráulicos del vehículo se
dispone de una fuente de alta presión. Además, esta asegura una presión mínima
y regulada en el circuito. Está compuesta por cinco órganos (figura 6.9):
• Depósito
• Bomba de alta presión
• Válvula de regulación o conjuntor-disyuntor
• Acumulador principal
• Válvula de seguridad
Acumulador
principal
Suspensión
Frenos eje delantero
Depósito
Bomba
de
presión
a
Conjuntor
disyuntor
Válvula
de
seguridad
Suspensión
eje trasero
Figura 6.9. Fuente de alta presión.
Depósito
Está construido de chapa embutida (figura 6.10). Realiza varias funciones:
10 3
Maxi
Mini
2
1
4
9
5
6
9
7
8
a
1.2. Retorno de fugas
3.4. Retorno de utilización
5. Aspiración de la bomba AP
6. Filtro de aspiración de la
bomba AP
7. Deflector
8. Filtro de retorno de fugas
y de utilización
9. Flotador de indicador de nivel
10. Puesta a la atmósfera
del depósito
Figura 6.10. Depósito.
• Almacena el líquido necesario para un buen funcionamiento de los órganos.
• Recoge el líquido suministrado por la bomba cuando esta se encuentra desconectada del circuito.
• Recoge los retornos de utilización para su almacenamiento y posterior utilización.
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• Purifica el líquido mediante la decantación de las impurezas que pueda contener.
• Refrigera el líquido.
• Reposa el líquido espumoso.
• Visualiza el nivel de líquido.
Bomba de alta presión
Es una bomba mecánica que es arrastrada por el motor mediante una correa. Aspira el líquido hidráulico contenido en el depósito para enviarlo a presión a los
elementos necesarios.
Puede ser de dos tipos según la disposición de los pistones:
• Paralelos al eje. La bomba de alta presión está formada por 5 o 6 pistones de
aspiración central (figura 6.11), dispuestos circularmente, accionados por un
plato oscilante. El plato, al no estar perpendicular al eje general, cuando gira,
se apoya sucesivamente en los pistones, a los que transmite un movimiento rectilíneo alterno central (figura 6.12). Los cilindros están mecanizados directamente en el cuerpo de la bomba.
Aspiración
1
8
2
6
1
Aspiración
3
7
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
a
Orificio central del pistón
Válvula de bola
Válvula de descarga
Asiento válvula de descarga
Muelle
Campana
Plato oscilante
Muelle de retroceso
4
3
2
5
Salida alta
presión
Figura 6.11. Bomba de presión de seis pistones.
• Perpendiculares al eje. Esta bomba está formada por 8 pistones dispuestos en
dos sectores de presión (figura 6.13):
– Un sector con 6 pistones para proporcionar mucho caudal y poca presión al
circuito hidráulico de la dirección (figura 6.14).
– Un sector con 2 pistones para proporcionar mucha presión y poco caudal al
circuito hidráulico de suspensión y frenos (figura 6.15). Los ocho pistones
que componen la bomba son idénticos.
Expulsión
1. Entrada de líquido
2. Cierre de válvula de admisión
3. Expulsión del líquido a presión
a Figura 6.12. Funcionamiento de
las válvulas.
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Salida «suspensión-frenos»
Aspiración
Salida «dirección»
2
3
4
5
6
1
12 11
10 13
7 8 9
Sector 2 pistones
a
Salida
«dirección»
1. Polea
2. Cuerpo de bomba
3. Válvula de descarga
4. Muelle
5. Pistón
6. Válvula
7. Válvula
8. Pistón
9. Muelle
10. Válvula estrellada
11. Válvula de descarga
12. Campana
13. Árbol
Sector 6 pistones
Figura 6.13. Bomba de presión 6 + 2 pistones.
Aspiración
Salida
«Suspensión-frenos»
Compresión descarga
6
3
4
7
8
10
9
7. Válvula de bola (aspiración)
8. Pistón
a
Admisión llenado
5
9. Muelle
10. Válvula de bola (expulsión)
Figura 6.14. Sector de 6 pistones.
a
Aspiración
Admisión
llenado
3. Válvula de bola (expulsión)
4. Muelle
5. Pistón
6. Válvula de bola (aspiración)
Figura 6.15. Sector de 2 pistones.
Conjuntor disyuntor
Es el dispositivo de regulación de presión formado por dos válvulas de pistón con
sus respectivos muelles tarados (figura 6.16), que van alojadas en un mecanismo
llamado conjuntor-disyuntor (figura 6.17). Tiene la misión de mantener la presión constante de acuerdo con los valores establecidos por el fabricante, comprendidos entre 145 bares como mínimo y 170 como máximo.
140 bares
Su funcionamiento consta de dos fases:
Utilización
Alta presión
Tornillo
de purga
Depósito
170 bares
Figura 6.16. Principio de funcionamiento del conjuntor disyuntor.
a
• Fase de conjunción. Cuando la bomba de alta presión arrastrada por el motor
alcanza una presión capaz de vencer el muelle de conjunción (145 bares), permite el abastecimiento de los circuitos de suspensión y frenos.
• Fase de disyunción. Cuando en el circuito de abastecimiento de suspensión y
frenos existe una presión capaz de vencer el muelle de disyunción (170 bares),
permite la salida de líquido hacia el depósito.
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1
2
207
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1.
2.
3.
4.
5.
6.
a
Acumulador principal
Junta tórica sección cuadrada
Base de muelle
Alojamiento de muelle
Muelle de disyunción
Arandelas del reglaje del muelle
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Copela del muelle
Muelle de conjunción
Tapón de muelle
Arandelas de reglaje del muelle
Junta tórica
Frenillo
Figura 6.17. Sección del conjuntor disyuntor.
Acumulador principal
El acumulador principal es un depósito que almacena líquido a presión y lo libera en función de las necesidades del circuito.
Reserva
de líquido
a presión
Nitrógeno
a la presión
de tarado
Presión en el
acumulador (bares)
Está formado por una esfera de chapa embutida dividida en dos por una membrana deformable de caucho flexible. Una parte está llena de nitrógeno a presión y,
la otra, unida a la salida, recibe el líquido a presión (figura 6.18).
170
Disyunción
1
145
3
0
Inflado
del acumulador
c
2
Conjunción
Tiempo
Desinflado
Figura 6.18. Acumulador. Funcionamiento del acumulador.
La capacidad total del acumulador es de 400 cm3.
Debemos de tener en cuenta que:
• El líquido hidráulico es incompresible.
• El gas es un fluido comprimible y puede ser acumulado bajo presión.
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Unidad 6
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En el funcionamiento del acumulador se cumple el principio de las acciones recíprocas:
• Un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro cuerpo.
• Si este último ejerce una fuerza igual y opuesta sobre el primero ambos cuerpos
se encuentran en equilibrio.
Válvula de seguridad
La válvula de seguridad está formada por un pistón con su correspondiente muelle tarado e incorpora un manocontacto que detecta la falta de presión de líquido (figura 6.19). Interviene para suministrar prioritariamente la presión necesaria a los órganos que deben permitir la parada urgente del vehículo. En caso de
fallo en el circuito hidráulico, la válvula concede preferencia a la alimentación
de aquellos órganos que intervienen en la seguridad de los pasajeros (frenos).
Corredor delantero
A (Alimentación del
dosificador de frenos)
Retorno
de fugas
al depósito
Manocontacto
de presión
Corredor
trastero
a
Figura 6.19. Válvula de seguridad.
EJEMPLO
¿Qué gas se utiliza en las esferas?
Solución
El gas utilizado es el nitrógeno.
ACTIVIDADES
6. ¿A qué presión se encuentra el líquido en el depósito?
7. ¿Cómo se produce la admisión y la compresión del líquido en la bomba de presión?
8. En un circuito hidráulico no es válida cualquier presión, ¿por qué?
9. Expón qué ocurre en cada parte de la membrana deformable del acumulador principal.
10. Explica la diferencia que existe entre el depósito y el acumulador principal.
Llegada alta presión
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Suspensión con regulación de altura
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Sistema de suspensión
El sistema de suspensión hidroneumática (figura 6.20) está formado por los órganos siguientes:
• Cilindro
• Esfera
• Amortiguador
• Corrector de altura
• Válvula anticaída
• Mando de alturas
Bloque de
suspensión
Bloque de
suspensión
T.D.
D.D.
Válvula de
anticaída
Frenos
Acumulador
principal
Depósito
Bomba de
presión
Corrector
altura
delantero
Conjuntor
disyuntor
Válvula de
seguridad
Válvula de
anticaída
Corrector
altura
trasero
Bloque de
suspensión
D.F.
a
Bloque de
suspensión
T.I.
Figura 6.20. Fuente de presión y suspensión.
El cilindro
Se trata de un cilindro de asistencia que permite el desplazamiento de la rueda y
el reglaje de la altura. Está compuesto por:
• Cuerpo de cilindro.
• Pistón, unido a un vástago protegido mediante un guardapolvo de protección.
• Tope hidráulico de compresión.
• Tope de expansión.
• Juntas de estanqueidad.
En el vehículo podemos encontrar dos disposiciones de montaje:
1. El cilindro se une a la rueda siguiendo sus movimientos verticales, y el pistón,
por su parte, a través del vástago, a la carrocería. Esta disposición es más utilizada en el tren delantero (figuras 6.21 y 6.22). El cilindro a su vez hace de eje
directriz determinando las cotas de dirección.
2. El cilindro es soportado por la carrocería y el pistón sigue los movimientos del
brazo de suspensión a través de una biela. Esta disposición se emplea en el tren
trasero (figuras 6.23 y 6.24).
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8
1
CA
Sin tope
hidráulico
Con tope
hidráulico
E
y
CA
E
y
CA
1
2
2
1. Vástago
2. Junta de
estanqueidad
3. Palier
4. Cilindro
5. Cuerpo
del cilindro
6. Tope de
expansión
7. Pistón
8. Junta teflón
9. Tope hidráulico
de compresión
E. Esfera
CA. Salida
al corrector
de altura
3
4
4
7
6
5
a
5
1. Esfera
2. Bloque de
suspensión
3. Bieleta de unión
4. Pivote
5. Rótula
6. Barra
estabilizadora
7. Brazo
de suspensión
8. Amortiguador
CA. Unión con
el corrector
con altura
3
Figura 6.21. Conjunto de suspensión delantero.
6
7
8
9
a
Figura 6.22. Sección del cilindro delantero.
2
9
6
5
4
3
6
8
1
3
4
1. Brazo de suspensión
2. Puente
3. Articulación
4. Cilindro de suspensión
5. Rampa de unión
a
7
5
6. Esfera
7. Grapa de fijación
8. Tope de expansión
9. Tope de compresión
Figura 6.23. Conjunto de suspensión trasero.
Fuelle
1. Cuerpo de cilindro
2. Pistón
3. Bieleta
a
1
2
4. Retorno de fugas
5. Puesta a la atmósfera
del fuelle de protección
Figura 6.24. Sección del cilindro trasero.
Los topes sirven para limitar los desplazamientos de las ruedas y se encuentran integrados en el bloque de suspensión.
Los movimientos de distensión son limitados por un tope interior de goma guiado por el vástago.
Los movimientos de compresión son limitados por una arandela que lleva un orificio en el que se encaja un tetón (figura 6.25). Este deja pasar el líquido y crea
un laminado que permite que el pistón llegue a tope de forma progresiva.
La esfera
a
Figura 6.25. Tope de compresión.
La esfera es similar a un acumulador principal con la incorporación del amortiguador. El gas que contiene es nitrógeno. Este constituye el elemento elástico de
la suspensión. La esfera cumple la función de muelle neumático.
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Suspensión con regulación de altura
211
La presión de tarado y el volumen de las esferas son determinadas en función de
los parámetros siguientes:
saber más
• Los pesos soportados por el eje.
Materiales
de las membranas
• Las posibilidades de desplazamiento del pistón en los dos sentidos.
Las membranas están fabricadas de:
U Urepan
• La temperatura máxima de funcionamiento.
D Desmopan
• El confort.
M Multicapa
La presión de tarado es la misma en los bloques de suspensión de un mismo eje.
En cambio, es diferente, entre la parte delantera y la trasera, ya que los pesos suspendidos son diferentes. Las membranas utilizadas están fabricadas con material
sintético y flexible.
Tienen una capacidad de 400 o 450 cm3.
Funcionamiento. El gas utilizado es el nitrógeno y hace de elemento elástico de la
suspensión. El líquido asegura la unión entre el gas y los órganos suspendidos del vehículo y las ruedas. El líquido circula, a la vez, por la esfera y por el cilindro.
Cuando no hay solicitudes, gas y líquido están sometidos, por ambas partes de la
membrana a la misma presión.
En funcionamiento, se pueden dar dos situaciones (figura 6.26):
1. Ante una elevación del firme, el líquido que contiene el cilindro es desplazado hacia la esfera y el gas se comprime.
2. Con un bache, una parte de líquido contenido en la esfera pasa al cilindro, para
compensar el gas que expande.
saber más
Esfera
a
Esfera
Amortiguador
Amortiguador
Cilindro
Cilindro
Mantenimiento óptimo
El amortiguador y la esfera son dos
elementos indisociables determinados para cada eje y cada vehículo. Por tanto, es necesario sustituir
una esfera por otra idéntica, correspondiente al vehículo. De lo contrario, la amortiguación y la flexibilidad sufrirán alteraciones.
Figura 6.26. Funcionamiento de las esferas.
Amortiguador
El amortiguador realiza la misma función que en la suspensión convencional, pero
es constructivamente diferente. Está compuesto por una arandela de acero sinterizado en cuya periferia se han efectuado unos orificios. Las caras superiores e inferiores están cerradas por medio de las válvulas de láminas. En el centro hay un
orificio calibrado. Su diámetro es diferente, así como el tarado de las esferas, varía según los modelos (figura 6.27).
Está situado entre la esfera y el cilindro. Su función es absorber la variación de las
oscilaciones debidas a las irregularidades del pavimento reduciendo la frecuencia
y la amplitud de dichas oscilaciones. De esta forma, el amortiguador evitará que
estas últimas se sumen a las producidas por nuevos desniveles.
1
2
a
4
3
1. Orificios calibrados
2. Válvulas
3. Engaste
4. Orificio de fuga
Figura 6.27. Amortiguador.
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Unidad 4
212
Los amortiguadores son de doble efecto.
La amortiguación se obtiene frenando el paso de líquido entre el cilindro y la esfera o viceversa, a través de un sistema de válvulas deformables de laminillas que
obturan los orificios de paso del líquido (figuras 6.28 y 6.29).
El orificio central calibrado, perforado en el cuerpo de amortiguador, permite el
paso directo del líquido del circuito a la esfera o viceversa. Tiene por objeto disminuir el efecto del amortiguador en movimientos débiles.
Corrector de altura
Es un distribuidor de presión, formado por un eje distribuidor que se desplaza en
un cilindro de 3 orificios (figura 6.30). Su funcionamiento es como un grifo que
permite la entrada o salida de líquido para variar el volumen de líquido en los cilindros de suspensión de un mismo eje. Por tanto, existe un corrector por eje.
Figura 6.28. Funcionamiento del
amortiguador en compresión.
a
Escape
Admisión
Camisa
Eje
Utilización
Figura 6.29. Funcionamiento del
amortiguador en distensión.
a
a
Figura 6.30. Distribuidor de presión.
Funcionamiento del corrector
Su funcionamiento está en función de la carga impuesta al vehículo. El corrector
de altura permite la llegada o la evacuación de un determinado volumen de líquido para mantener una altura constante sobre el suelo. Por tanto, realiza la función de una válvula autoniveladora.
Es un distribuidor que actúa según la posición del eje (figura 6.31).
1. Para subir, pone en comunicación los cilindros de suspensión y la admisión de
líquido.
2. Para bajar, pone en comunicación los cilindros de suspensión y el depósito.
3. En posición neutra aisla los cilindros de suspensión de la admisión y del escape.
Eje del corrector
de altura
Varilla de
torsión
D.P.
Carga
R.D.
A.P.
R.D.
D.P.
R.D.
Barra
estabilizadora
Brazo
de suspensión
Carga: Entrada de líquido
a
Figura 6.31. Principio de funcionamiento de corrector de altura.
Descarga: Evacuación de líquido al depósito
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Suspensión con regulación de altura
213
El eje del corrector está unido a la barra estabilizadora mediante una varilla metálica flexible. En el caso de desplazamiento de la suspensión, la barra estabilizadora se retuerce y arrastra consigo la varilla. Esta ejercerá una tracción o empuje
sobre el eje del corrector. La flexibilidad de la varilla permite que el conducto de
orificio reducido disponga del tiempo necesario de funcionamiento.
Este mando automático está unido a una palanca en el interior del vehículo, lo
que le permite tener diferentes alturas a voluntad del conductor.
Las cámaras laterales cerradas por membranas de goma (reforzadas por copelas
metálicas) están llenas de líquido que procede de las fugas entre el eje distribuidor y el cilindro.
Un retorno de fugas devuelve el sobrante de líquido al depósito.
Las dos cámaras del corrector se comunican por:
• Un conducto libre, perforado en la camisa del distribuidor, cerrado en sus extremos
por válvulas. Estas son accionadas por los desplazamientos del eje distribuidor.
En la posición neutra, cada válvula está en contacto con una cara de la camisa,
oprimida por muelle de tarado muy débil (figura 6.32).
Un conducto atraviesa el cuerpo del corrector (orificio de paso reducido) y limita el caudal de paso de líquido entre las dos cámaras.
Este conducto está en comunicación con el retorno de fugas.
Válvula anticaída
Está constituida por un cilindro en el que se encuentra alojado un pistón con su
correspondiente muelle tarado (figura 6.33).
Su función es evitar que en una parada prolongada del vehículo, este pierda presión,
a través de los correctores de alturas y el dosificador de frenos.
Por tanto, evitar de esta forma la caída del vehículo, y como consecuencia en el
arranque del vehículo, el llenado de la suspensión para adquirir la posición de carretera, es lento con la consiguiente pérdida de tiempo.
AP
RP
5
5
4
4
1
1
1. Muelle
2. Válvula
3. Eje distribuidor
4. Arandelas
metálicas
5. Membrana
de goma
AP. Llegada alta
presión
RD. Retorno
depósito
CS. Cilindro de
suspensión
b
a. Alimentación general
b. Presión de suspensión (lado
elemento de suspensión izqdo.)
c. Alimentación del corrector
de altura
d. Presión de suspensión
(lado corrector de altura
y esfera «SC/MAC»)
e. Presión de suspensión (lado
elemento de suspensión dcho.)
e
d
3
17
2
C
D
2
c
a
CS
a
Figura 6.32. Corrector de altura.
Figura 6.33. Válvula anticaído o M.A.C. (Mantenimiento de Altura Constante).
a
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Unidad 6
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Su funcionamiento es el siguiente:
La válvula anticaída pone en comunicación la alimentación general con los correctores de alturas (figura 6.34).
Cuando la válvula está en reposo, es decir, el motor parado y la presión de alimentación baja, el eje es empujado, por su muelle y por la propia presión de suspensión, sobre su asiento, cerrando la comunicación entre corrector y cilindro.
De este modo, se produce:
• En el eje delantero, el aislamiento entre la suspensión y el corrector de altura
delantero.
• En el eje trasero, aislamiento entre la suspensión y el corrector de altura y el
dosificador de frenos.
Cuando la presión general es suficiente con el motor en marcha, el pistón empuja al eje prolongado, venciendo la fuerza del muelle y de la presión de suspensión,
dejando libre la comunicación.
1
2
saber más
Suspensión hidroneumática
Paul Magés fue el inventor de la
suspensión hidroneumática en
1953.
a
M
4
3
Alta presión
a
a.
1-2.
3.
4.
Al dosificador de freno
Bloques de suspensión
Corrector de altura
Válvula anticaída
Figura 6.34. Funcionamiento de la válvula anticaída.
Mando de alturas
Está formado por un mando manual y un mando automático que transmiten el
movimiento al corrector de altura de ambos ejes para permitir la modificación de
la altura (figura 6.35).
El mando automático. Una rótula unida al eje del corrector de altura está accionada por una biela soldada a una varilla de acción flexible unida mediante una brida al
centro de la barra estabilizadora, por tanto, todo movimiento que esta produce en su
rotación es transmitido al eje.
Mando manual. Los correctores son accionados por el conductor, que modifica la
posición del eje del corrector y permite seleccionar varias posiciones con relación
al suelo. Por ejemplo:
• Posición de carretera, que es, además, la posición de funcionamiento.
• Posición extrema alta, que sirve también para el control de los niveles y cambiar una rueda.
• Posición extrema baja, utilizada para los vaciados del depósito o en las intervenciones sobre la suspensión.
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Suspensión con regulación de altura
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• Posición intermedia, que ofrece una suspensión más dura, ya que entra en contacto con el tope y el centro de gravedad más alto. Se utiliza para rodar por carreteras en mal estado.
El mando manual de alturas se compone de:
• Una palanca accionada por el conductor (figura 6.36).
• Un conjunto de varillas delanteras y traseras unidas a la palanca de mando,
que transmiten el movimiento al eje del corrector.
1
B
R
I
H
6
4
5
3
2
8
7
9
1. Corrector de altura
2. Barra estabilizadora
3. Brida de barra
estabilizadora
4. Bieleta de mando
automático
a
5. Palanca de mando automático
6. Palanca de rótula de
mando del eje de corrector
7. Soporte de mando manual
8. Palanca de mando manual
9. Varilla de mando manual
Figura 6.35. Mando manual y automático.
B. Posición baja
R. Posición carretera
a
I. Posición intermedia
H. Posición alta
Figura 6.36. Mando manual.
EJEMPLO
¿Qué elemento permite la entrada y salida de líquido de los bloques de suspensión de un mismo eje?
Solución
El corrector de altura.
ACTIVIDADES
11. Dibuja de forma esquemática los órganos que componen la suspensión hidroneumática y realiza la unión hidráulica entre ellos.
12. Explica la diferencia entre los topes empleados en la suspensión convencional y la suspensión hidroneumática.
13. ¿Cuál es la diferencia entre las esferas y amortiguadores montados en distintos ejes?
14. ¿Qué elemento de la suspensión acciona el corrector de altura?
15. ¿Qué órganos son aislados por la válvula anticaída cuando el vehículo está parado?
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Unidad 6
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2. Suspensión neumática
caso práctico inicial
Aquí puedes ver los elementos de
suspensión que utilizan la energía
de aire para realizar sus funciones.
Esta suspensión se basa en el mismo principio que la suspensión convencional o
hidroneumática. Consiste en intercalar, entre el bastidor y el eje de las ruedas o
los brazos de suspensión, un resorte neumático (figura 6.37).
Utiliza como fuente de energía el aire.
1
1
1
2
4
a
caso práctico inicial
En esta ilustración puedes ver cómo
está formado y cómo va colocado
en el vehículo el resorte neumático.
3
1. Válvula de nivelación
2. Soporte del eje
3. Depósito de reserva
4. Fuelles neumáticos
Figura 6.37. Órganos de la suspensión neumática.
El resorte neumático está formado por una estructura de goma sintética reforzada
con fibra de nailon que forma un cojín o balón vacío en su interior (figura 6.38).
En la parte inferior está unido a un émbolo, sobre el eje o los brazos de suspensión. El fuelle de caucho va cerrado en su parte superior por una placa unida al
bastidor (figura 6.39).
7
1
2
3
4
5
6
a
Figura 6.38. Fuelle neumático.
1. Suspensión
2. Cámara de aire
3. Anillo de apriete
4. Fuelle enrollable
5. Émbolo
6. Brazo de suspensión
7. Fuelle redondo
o de acotación
a
Figura 6.39. Situación de un resorte neumático en un vehículo.
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Suspensión con regulación de altura
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2.1. Principio de funcionamiento
Cuando una rueda sube o baja debido a la desigualdad del firme, el resorte se comprime comportándose como un fuelle. La variación de volumen provoca una variación de presión en el interior del resorte que le obliga a recuperar su posición
inicial después de pasar el obstáculo, resultando un efecto de cojín elástico (figura 6.40).
saber más
La rueda
Funciona a modo de cojín entre la
carretera y el vehículo.
La capacidad de carga F de un muelle neumático viene definida por la superficie
eficaz S y la presión en el muelle P.
F=P·S
Émbolo y cilindro
Balona tubular arrollable
F
F
Capacidad de carga
Capacidad de carga
p
d
p
d
saber más
Aire
La suspensión neumática utiliza el
aire que se encuentra en la naturaleza.
Capacidad de carga
9 bar
8 bar
7 bar
6 bar
Cargado
Vacío
–5
+0
–
+5
Recorrido del muelle
a
Figura 6.40. Funcionamiento del resorte neumático.
Los movimientos de la rueda se transmiten al émbolo, que se desplaza variando la
altura del resorte obteniendo así diferentes presiones en su interior. Por tanto, la
fuerza de reacción está en función del desplazamiento del émbolo y de la presión
interna, que permiten conseguir un resorte de flexibilidad variable progresiva con
una frecuencia de oscilaciones inferior a 1 Hz.
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Unidad 6
218
Este sistema, para su funcionamiento, necesita de una fuente de aire comprimido. Por tanto, solamente puede ser utilizado en vehículos equipados con frenos de
aire comprimido, ya que aprovecha la instalación del aire para el funcionamiento de los frenos y de la suspensión neumática (figura 6.41).
La suspensión neumática es usada fundamentalmente en el eje trasero de vehículos grandes de tipo familiar, industriales, autobuses y camiones.
Filtro
Resorte
neumático T.D.
Compresor
Válvula
niveladora
Válvula
de alivio
Depósito
auxiliar
Depósito
calderín
Depósito
húmedo
Válvula
niveladora
Circuito frenos
de aire comprimido
a
Resorte
neumático T.I.
Figura 6.41. Esquema de una suspensión neumática (eje trasero).
2.2. Disposición de los elementos en el vehículo
La suspensión neumática consta de dos partes:
• Parte mecánica de la suspensión neumática.
• Circuito de aire comprimido.
La parte mecánica de la suspensión neumática está diseñada en función del peso
que se va a transportar y del número de ejes del vehículo, pudiendo adoptar distintas disposiciones:
Un solo eje propulsor
Como se muestra en la figura 6.42, el fuelle neumático (1) se encuentra apoyado
en su parte inferior al eje (3) y unido por la parte superior al bastidor. Entre los
dos anclajes del resorte neumático va colocado el amortiguador (9) para absorber
las reacciones producidas por las irregularidades del pavimento.
10
8
3
2
6
9
5
4
a
4
7
1
Figura 6.42. Suspensión con un eje y un fuelle neumático.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Fuelles neumáticos
Largueros del bastidor
Eje
Soportes de fijación del fuelle
Tirantes de reacción
Soporte de anclaje del fuelle
neumático
Barra estabilizadora
Tirante transversal
Amortiguador
Soporte del tirante transversal
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Suspensión con regulación de altura
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En grandes camiones, la suspensión neumática va equipada con dos fuelles en
cada lado del eje de propulsión (figura 6.43).
El bastidor dispone de dos soportes que reciben el empuje de los resortes neumáticos por la parte superior. Por la parte inferior, los émbolos de los fuelles se
apoyan sobre una pieza especial que consiste en un soporte en forma de balanza en cuyo centro se apoya el eje trasero.
1
2
A
B
C
2
D
3
6
7
3
5
4
B 1. Larguero del bastidor
2. Soportes anclados al bastidor para
sustentación del fuelle
3. Fuelles neumáticos
4. Soporte en forma de balanza o soporte
balancín
5. Barra de reacción
6. Anclaje delantero de la barra de reacción
7. Barra estabilizadora
8. Amortiguador
A. Conducto de aire acondicionado
B. Válvula de mando
C. Válvula de nivelación
D. Válvula limitadora de la altura máxima
de elevación
Figura 6.43. Suspensión con un
eje y dos fuelles neumáticos.
c
Dos ejes
Esta disposición está formada por un eje delantero propulsor y un eje trasero conducido y elevable (figura 6.44).
1
11
12
10
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
7
4
2
2
7
3
5
6
9
8
Eje delantero propulsor
Fuelles neumáticos delanteros
Soporte en forma de balancín
Barra estabilizadora delantera
Barras de reacción
Abrazaderas de anclaje al bastidor
Fuelle neumático trasero
Amortiguadores
Barra estabilizadora trasera
Tirantes en V
Travesaño
Elevador neumático de las ruedas traseras
c Figura 6.44. Eje propulsor con
dos fuelles neumáticos. Eje conducido con un solo fuelle neumático.
Los dos fuelles neumáticos actúan en cada uno de los lados del soporte balancín
que se apoya sobre el eje propulsor. El eje conducido está equipado con un solo
resorte neumático por cada lado, pero de mayor capacidad.
Dos ejes propulsores
Este sistema consiste en la adopción de dos fuelles por cada lado y en cada eje (figura 6.45).
4
7
c
1. Eje delantero
propulsor
2. Eje trasero
propulsor
3. Soporte central
4. Amortiguadores
5. Barras de
reacción
6. Barras
estabilizadoras
3
6
1
5
2
6
7. Tirantes
Figura 6.45. Dos ejes propulsores.
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2.3. Circuito de aire comprimido
La acción llevada a cabo por los fuelles neumáticos implica un control constante
del aire comprimido que se encuentra dentro de ellos. Esta condición es la que
hace posible que la suspensión se adapte a diferentes estados de carga, a diferentes repartos de peso entre ambos lados del mismo eje y la posibilidad de elevar la
altura del bastidor a un determinado nivel.
Circuito de alimentación
La alimentación del aire comprimido es proporcionada por el compresor para el
circuito general de frenos y suspensión neumática (figura 6.46).
Filtro
Compresor
Depósito
húmedo
Depósito
de frenos
Válvula
de alivio
Sistema de
suspensión
neumática
Circuito de frenos
de aire comprimido
a
Figura 6.46. Esquema del circuito de alimentación.
El compresor, accionado por el motor térmico, comprime el aire y lo envía a través de unos conductos al depósito húmedo que se encuentra a la salida del compresor, en el que se elimina la humedad existente en el aire. El aire libre de humedad proporcionado por el depósito húmedo circula hasta el depósito de frenos
hasta que alcanza una presión de alrededor de 770 kPa (es prioritario por razones
de seguridad).
Una vez alcanzada la presión necesaria para el correcto funcionamiento del circuito de frenos, una válvula limitadora interrumpe la entrada de aire hacia el depósito de frenos. Cuando se ha alcanzado la presión en el depósito de frenos, se
abre una válvula de alivio que deriva el aire para permitir el abastecimiento a los
dos depósitos auxiliares de suspensión, donde es almacenado a una presión preestablecida por el fabricante alrededor de 1.200 kPa.
Mando de control de nivel de altura
caso práctico inicial
En el texto se explica cómo se puede modificar el llenado del fuelle y
en la ilustración puedes ver el mando empleado.
Es un dispositivo que permite mantener siempre el mismo nivel de la plataforma,
independientemente de la carga. Cuando aumenta la carga, se produce una reacción de la válvula de nivel que permite el paso de aire desde los depósitos de suspensión hacia los fuelles y produce un aumento de presión para compensar el hundimiento y recuperar el nivel como si estuviese descargado. Al producirse la
descarga, la válvula de nivel permite la salida del aire de los fuelles con lo que baja
la presión hasta alcanzar la altura correcta.
Para conseguir la nivelación completa de la plataforma, el circuito neumático dispone de tres válvulas de nivel colocadas una en el tren delantero y las otras dos
en cada lado del tren trasero (figura 6.47).
En la suspensión neumática el control de nivel se puede conseguir de forma manual o automática.
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Suspensión con regulación de altura
221
Resorte
neumático D.D.
Resorte
neumático T.D.
Filtro
Válvula
niveladora
Válvula
de alivio
Depósito
de frenos
Compresor
Depósito de
suspensión
Depósito
húmedo
Circuito de frenos
de aire comprimido
Válvula
niveladora
Resorte
neumático D.I.
a
Válvula
niveladora
Resorte
neumático T.I.
Figura 6.47. Suspensión neumática. Ejes delantero y trasero.
De forma manual, el conductor puede accionar los botones situados en una caja
de mandos colocada en el interior de la cabina (figura 6.48).
El funcionamiento de forma automática se produce en la nivelación sin intervención del conductor. El aire pasa por la válvula solenoide a la válvula de nivel
y de esta a los fuelles neumáticos.
1
4
2
1. Mando para seleccionar la posición
de automático a manual
2. Botón de accionamiento para elevar
3
5
a
3. Botón de accionamiento para descender
4. Interruptor para determinar los ejes
5. Interruptor para determinar la altura
Figura 6.48. Caja de mandos de accionamiento de alturas.
Funcionamiento del circuito neumático
Como se muestra en la figura 6.49, el aire procedente del compresor (1) llega al
depósito húmedo (2), una vez secado alimenta a los frenos y la suspensión.
En primer lugar, a través de la válvula limitadora (4) y la válvula de cuatro vías
(5), alimenta al circuito neumático de frenos.
Las válvulas de seguridad (6) y (7) permiten el mantenimiento de presión en el
circuito, el manómetro de presión (9) colocado en la cabina, indica en todo momento al conductor la presión existente en el circuito.
En segundo lugar, a través del conducto (10) abastece de aire a los depósitos auxiliares de suspensión (3) pasando previamente por la válvula de alivio (8), cuya
función es dar prioridad al circuito de frenos y permitir el paso de aire cuando este
alcanza una presión de alrededor de 1.000 kPa. A la entrada de los depósitos (3),
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Unidad 6
222
existe una segunda válvula de alivio (11) para controlar la presión de entrada y
el llenado de los mismos, y a su vez, uno de ellos está dotado de una válvula antirretorno (12).
Al mismo tiempo que el aire llena los depósitos, puede alcanzar la válvula solenoide (14) a través del conducto (13), en determinadas condiciones el aire alimenta las válvulas de nivel (15) desde la válvula solenoide para permitir la entrada o salida de aire de los fuelles neumáticos (16).
La válvula de accionamiento manual (17) está controlada eléctricamente a través
de los botones de mando, situados en la cabina y accionados por el conductor.
caso práctico inicial
En el esquema de suspensión neumática encontrarás las tomas de
conexión de los manómetros para
verificar las presiones de trabajo y el
funcionamiento correcto del mismo.
Además, la instalación está dotada de unos racores (21) para conectar manométros y realizar comprobaciones de presión, unos grifos de vaciado de depósitos
(22), un filtro de aire (23) colocado en la válvula de accionamiento manual, una
válvula del corrector de frenado (24) para efectuar la regulación de frenada en
función de la carga soportada y un silenciado (25) que absorbe los ruidos producidos por los cambios de presión.
6
8
21
4
5
7
9
2
1
22
15
16
10
21
19
3
3
22
22
11
12
24
25
13
17
20
18
21
16
23
1. Entrada del aire procedente
del compresor
2. Depósito húmedo
3. Depósitos de aire para
la suspensión
4. Válvula limitadora de presión
5. Válvula de cuatro vías del
circuito neumático de los frenos
6 y 7. Válvulas de seguridad
8. Válvula de alivio
14
15
9. Manómetro
10. Conducto de alimentación
11. Válvula de alivio
12. Válvula antirretorno
13. Conducto hacia la válvula
solenoide
14. Válvula de solenoide
15. Válvula de nivel
16. Fuelles neumáticos
17. Válvula de acceso manual
18. Mando eléctrico de la válvula
manual
19. Válvula limitadora de altura
20. Válvula de seguridad
21. Racores de presión
22. Grifos de vaciado de
los depósitos
23. Filtro de aire
24. Válvula del corrector de frenada
25. Silenciador
a Figura 6.49. Instalación neumática de un vehículo equipado con suspensión neumática en el
eje trasero.
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Suspensión con regulación de altura
223
2.4. Órganos constructivos
Válvula de alivio
Está formada por una válvula de paso con su correspondiente muelle tarado. Se
encuentra colocada a la entrada del circuito de suspensión. Su función consiste
en permitir el paso de aire cuando este alcanza una determinada presión, alrededor de 700 kPa. Por debajo de este valor, alimenta prioritariamente el circuito de
frenos (figuras 6.50 y 6.51).
c
8
1.
2.
3.
4.
7
9
6
14
5.
6.
7.
8.
10
3
5
4
11
1
9.
13
12
2
10.
11.
12.
13.
14.
Zona de entrada del aire
Cámara de entrada
Cámara de distribución
Orificio de entrada a la cámara
de distribución
Válvula de paso
Muelle antagonista
Émbolo
Tornillo de ajuste de la presión
del muelle
Plaqueta de apoyo del muelle
y el tornillo de ajuste
Cámara de salida
Orificio de salida
Cámara de salida
Sentido de circulación del aire
Válvula antirretorno
Figura 6.51. Funcionamiento de
la válvula de alivio.
c
1
1
2
2
4.3
24
22
23
21
Figura 6.50. Válvula de alivio.
5.1
5.1
1
7.1
4
1
2
2
1
3
Válvula solenoide
La válvula solenoide (figuras 6.52 y 6.53) está formada por un cuerpo con unos orificios (1) por los que circula el aire controlados mediante un inducido (2) combinado con la acción de una bobina (3). En funcionamiento, según sea la corriente recibida por la bobina, crea un campo magnético que desplaza el inducido hasta una
posición determinada modificando el paso de aire por el interior de las válvulas.
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Unidad 6
224
En el circuito neumático de suspensión existen agrupadas varias válvulas solenoides formando un bloque, tantas como válvulas de nivel. Su misión consiste en
distribuir el aire hacia los fuelles neumáticos a través de las válvulas niveladoras.
1
2
3
1
1
2
4
1.
2.
3.
4.
1. Válvula solenoide
2. Junta tórica
a
Figura 6.52. Válvula solenoide.
a
Cuerpo de la válvula
Inducido
Bobina eléctrica
Conector
Figura 6.53. Detalle de la válvula solenoide.
Válvula de nivel
Está formada por una válvula de paso fijada al bastidor y unida mediante una varilla al eje de la rueda. A través de esta varilla, la válvula es accionada por el efecto de la carga o descarga del vehículo regulando la cantidad de aire que entra y
sale del fuelle de cada rueda. En algunos casos regula además la cantidad de aire
que entra y sale de los fuelles de las dos ruedas del mismo eje (figura 6.54).
4
2
3
1
5
caso práctico inicial
En esta ilustración verás cómo se
coloca la válvula de nivel y cómo se
realiza el ajuste para obtener la cota
de reglaje dada por el fabricante.
A
1. Válvula de nivel
2. Palanca de
la válvula
3. Varilla de mando
4. Tope sobre el eje
5. Válvula limitadora
de altura máxima
A. Cota de reglaje
de la altura
a
Figura 6.54. Válvula de nivel anclada entre el larguero y el eje.
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Suspensión con regulación de altura
225
Válvula limitadora de presión
Está formada por un cuerpo y un émbolo con su correspondiente muelle antagonista. Su misión consiste en mantener la presión constante dentro de unos márgenes entre 400 y 600 kPa (figuras 6.55 y 6.56).
1
2
3
8
4
7
1. Cuerpo de la válvula
2. Émbolo
3. Resalte en forma de
acoplamiento
4. Asiento de la parte
cónica del émbolo
5. Muelle antagonista
6. Tornillo de ajuste
7. Entrada del aire a baja
presión
8. Entrada o salida del aire
a alta presión
5
6
a
Figura 6.55. Válvula limitadora de presión. Posición de abertura.
9
10
2
8
11
7
12
a
2. Émbolo
7. Entrada del aire
a baja presión
8. Entrada o salida del
aire a alta presión
9. Cámara superior de
empuje del émbolo
10. Orificio de transferencia
12. Válvula antirretorno
Figura 6.56. Válvula limitadora de presión. Posición de cerrada.
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Unidad 6
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Válvula limitadora de altura
La válvula limitadora (figura 6.57) está formada por una válvula de paso de aire
(1) anclada al bastidor, que lleva sujeta una varilla o cable móvil (2) unido al eje
(3). Su misión consiste en impedir que la elevación de la plataforma resulte excesiva y pueda perjudicar el sistema. Su funcionamiento se produce cuando la varilla se encuentra en posición baja: la válvula permite el paso de aire hacia los fuelles neumáticos y de esta forma se modifica la distancia entre la válvula limitadora
de altura (1) anclada al bastidor y la varilla unida al eje (3), de forma que el extremo de la varilla acciona la válvula cerrando el paso de aire al alcanzar la elevación máxima.
Su accionamiento es manual o automático en función de la carga.
1
7
5
4
2
3
6
a
1. Válvula limitadora
2. Cable de control
de altura
3. Fijación del cable
al cuerpo del eje
4. Conducto de entrada
del aire
5. Caja de mando
de elevación
6. Conducto de paso
de aire a la caja
de mando
7. Palanca de la caja
de mando
Figura 6.57. Válvula limitadora de presión. Posición de abertura.
EJEMPLO
¿Qué elemento permite la entrada y salida de líquido de los bloques de suspensión de un mismo eje?
Solución
El corrector de altura.
ACTIVIDADES
16. Dibujar de forma esquemática los órganos que componen la suspensión neumática y realizar la unión neumática entre ellos.
17. ¿Qué gas emplea la suspensión neumática?
18. ¿Cómo funciona un resorte neumático?
19. ¿Cómo se realiza la amortiguación?
20. ¿Cómo se realiza la nivelación?
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Suspensión con regulación de altura
227
3. Intervención sobre el sistema
3.1. Suspensión hidroneumática
Precauciones
El funcionamiento correcto de toda instalación hidráulica exige una limpieza
perfecta de los elementos hidráulicos. Por tanto, es necesario tomar precauciones meticulosas durante el trabajo y antes de cualquier intervención en el circuito hidráulico:
Limpiar cuidadosamente la zona de trabajo, los órganos y las canalizaciones sobre
los cuales vamos a intervenir.
saber más
Precaución
Antes de realizar cualquier intervención sobre algún órgano del sistema
hidráulico se debe descargar la presión a través del tornillo de purga.
Mantenimiento
Comprobación del nivel de líquido. El nivel hidráulico se controla con el motor
en marcha y la palanca de mando manual de alturas en posición alta. En estas
condiciones, la referencia (pequeña seta de color naranja) debe situarse entre las
marcas mínimo y máximo (figura 6.58).
Limpieza del depósito. Debe de realizarse cada 30.000 km. Para ello, se procede
de la forma siguiente:
saber más
Normas
Para cualquier intervención en un sistema de suspensión autonivelante se
siguen las mismas normas que en la
suspensión hidroneumática.
1. Vaciado. Dejar el circuito sin presión y proceder de la forma siguiente:
Para quitar la presión al circuito:
• Mantener el motor en funcionamiento para accionar las válvulas anticaída.
• Colocar el mando de regulación de altura en posición baja para vaciar los
elementos de suspensión.
Máximo
• Esperar la caída completa del vehículo antes de parar el motor.
Correcto
• Aflojar el tornillo de purga del conjuntor-disyuntor (figura 6.59).
Mínimo
Desmontar el depósito, vaciar el líquido y limpiar cuidadosamente el interior,
en particular la cámara de decantación.
Figura 6.58. Marcas de verificación del nivel de líquido hidráulico.
a
2. Llenado. Verter el líquido en el depósito en la cantidad asignada por el fabricante (2,5 l).
Cebar la bomba de la forma siguiente:
• Aflojar el tornillo de purga del conjuntor-disyuntor.
• Llenar la bomba de líquido hidráulico por el tubo de aspiración.
• Poner el motor en marcha.
• Acoplar rápidamente el tubo de aspiración en cuanto la bomba parezca
cebarse.
• Apretar el tornillo de purga del conjuntor-disyuntor al sentir el impulso en
el tubo de retorno.
Después de quedar estabilizado el vehículo en posición alta, completar el líquido en el depósito hasta que el indicador de nivel esté en la altura correcta.
3. Sustitución del líquido. Se sustituye el líquido cada 60.000 km y se procede de
la misma forma que para la limpieza del depósito.
Tornillo
de purga
a Figura 6.59. Ubicación del tornillo de purga.
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Unidad 6
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Comprobaciones
Control de alturas
Condiciones generales:
• Comprobación de la presión de los neumáticos.
• Vehículo colocado en posición horizontal (elevador de 4 columnas).
• Mando de alturas en posición normal de carretera.
• Motor en marcha ralentí.
En estas condiciones, se verifican las alturas de cada eje en los puntos indicados
por el fabricante.
Calibre para medir el radio de rueda.
Cuatro puntos de fijación
Control por eje
• Levantar el vehículo a mano.
• Soltar cuando el peso sea importante.
• El vehículo desciende, sube y se estabiliza.
• Colocar calibre de medición del radio de la rueda (figura 6.60).
• Medir la altura.
– Bajar el vehículo a mano.
– Mantener el vehículo en esta posición, soltar cuando ascienda.
a Figura 6.60. Medición del radio
de la rueda.
– El vehículo sube, baja y se estabiliza.
• Medir la altura.
– Hacer la media de las dos mediciones.
Comprobar con las medidas dadas por el fabricante (véanse figuras 6.61 y 6.62).
C
L2
L1
H2
R1
R2
H1
D
H1
H2
H1
H1
R1
L1
a
=
=
=
=
H2
H2
R2
L1
R1 – L1
Altura delantera
Radio de la rueda delantera
Cota entre el plano delantero y el eje
de la rueda. Ver características
Figura 6.61. Altura delantera.
a
=
=
=
=
R2 - L2
Altura trasera
Radio de la rueda trasera
Cota entre el plano trasero y el eje
de la rueda. Ver características
Figura 6.62. Altura trasera.
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Suspensión con regulación de altura
229
Reglaje
Se obtiene desplazando en rotación la brida de mando automático sobre la barra
estabilizadora. Para realizar el reglaje, seguir estrictamente las normas del fabricante (figura 6.63).
B
R I
H
1
1
1
1
2
B. Posición baja
R. Posición carretera
I. Posición intermedia
H. Posición alta
1. Varilla de mando
manual
2. Brida de barra
estabilizadora
a
Figura 6.63. Puntos de reglaje.
Localización de averías
La lámpara testigo permanece encendida
Se deberá seguramente a la falta de presión o la falta de líquido.
saber más
Verificar la bomba o pérdida por algún órgano o tubería.
Síntomas de deterioro
Colocar el vehículo en un elevador y proceder a la localización de fugas.
El desgaste de la suspensión hidroneumática se manifiesta por una
gran dureza.
¿Cómo se manifiesta el desgaste de la suspensión?
Después de un largo periodo de funcionamiento, se produce un envejecimiento
de las membranas de las esferas que conlleva una pérdida de gas y, por consiguiente, una pérdida de presión.
Por tanto, la suspensión se queda sin resorte neumático que pueda absorber las
irregularidades del pavimento manifestándose con gran dureza.
Al empujar la carrocería en las cuatro esquinas hacia abajo, debe de subir y bajar
de forma suave.
Si esta condición no se cumple, sustituir las esferas (comprobar la presión en un
banco hidráulico).
Desgaste de algún elemento
Con el motor en marcha observar los conductos de fugas que llegan al depósito.
Por estos conductos solamente deben llegar unas gotas de líquido.
Si a través de alguno de los conductos de fugas llega líquido de forma continua,
verificar de qué órgano procede y comprobar dicho órgano.
saber más
Manipulación del sistema
hidráulico
En cualquier intervención sobre el sistema hidráulico se recomienda la
sustitución de las juntas de estanqueidad y humedecerlas con líquido.
saber más
Porosidad
Como todos los materiales, igualmente el caucho, los materiales sintéticos no son totalmente estancos,
siempre existe una pequeña porosidad.
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Unidad 6
230
La suspensión no sube o no baja
1. Verificar el varillaje de accionamiento del corrector de altura.
2. Comprobar que no exista agarrotamiento en el eje del corrector.
3. Colocar el vehículo con las cuatro ruedas suspendidas y mover cada una de
ellas hacia arriba y abajo para comprobar que no existe agarrotamiento en los
elementos de suspensión (tornillo de purga flojo).
3.2. Suspensión neumática
Precauciones
Para el buen funcionamiento de la instalación neumática es conveniente realizar una limpieza perfecta de los elementos neumáticos, por tanto, es necesario
tomar precauciones meticulosas durante el trabajo.
Antes de cualquier intervención en el circuito neumático limpiar cuidadosamente la zona de trabajo, los órganos y las canalizaciones sobre los cuales vamos
a intervenir.
Mantenimiento
• Comprobación del nivel de aceite del compresor.
• Sustitución del aceite del compresor.
• Limpieza y sustitución del filtro de aire.
• Comprobación de que la presión se encuentra en el valor establecido.
Comprobaciones
Para la realización de cualquier comprobación es conveniente seguir las instrucciones del fabricante.
Control de alturas
Para realizar el control de altura se procede de la forma siguiente:
1. Colocar el vehículo en una superficie horizontal.
2. Comprobar que la presión de aire se encuentra en los valores correctos (9,5 bares).
3. Medir la distancia entre los puntos indicados por el fabricante como se muestra en la figura 6.64 (cota 1, S, 2).
1
S
2
Figura 6.64. Control de altura de
suspensión neumática para un solo
eje.
d
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Suspensión con regulación de altura
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Reglaje de la válvula de nivel
Si el control de alturas no es correcto, se procederá a efectuar el reglaje de la válvula de nivel. Esto se consigue modificando la longitud de la varilla (2) e inmovilizándola con las contratuercas (3) (figura 6.65).
Reglaje de la válvula de altura máxima
Para efectuar el reglaje de la válvula de altura máxima se procede de la forma siguiente:
1. Colocar el vehículo sobre una superficie horizontal.
2. Verificar que la presión en el circuito neumático sea la correcta.
3. Accionar el mando manual de altura hasta alcanzar el punto máximo.
Una vez alcanzada la altura máxima, se procede a medir la altura (cota S) y el valor obtenido debe de ser el máximo permitido por el fabricante del vehículo.
Si este valor no es correcto se efectuará el reglaje de la válvula limitadora de altura modificando la tensión del cable (1) mediante el tensor (2).
Tensor
6
4
3
1
2
4
1. Tensores
2. Varilla
3. Contratuercas
de ajuste
4. Sujeción de los
tensores
5. Eje
6. Palanca de
accionamiento
unida a la
válvula de nivel
Cable
5
Figura 6.65. Disposición de la varilla de accionamiento de la válvula de nivel.
a
Figura 6.66. Reglaje de la válvula de altura
máxima.
a
Localización de averías
Control de los fuelles
El desgaste de los fuelles producido por el envejecimiento provoca pequeñas fugas de aire que impiden a estos alcanzar la altura máxima. La comprobación se
consigue efectuando el control de altura como hemos visto anteriormente.
Verificación de la válvula de nivel
La válvula de nivel suele estar defectuosa cuando se observa una irregularidad en
el funcionamiento de la suspensión, de tal forma que un lado de la plataforma no
queda nivelado con respecto al contrario independientemente de que la carga se
encuentre repartida o descentrada. Para solucionar este problema, se realiza el reglaje de la válvula de nivel del lado en el que la altura no sea correcta.
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ACTIVIDADES FINALES
1. En un vehículo equipado con suspensión hidroneumática, al circular por un pavimento con irregularidades, ¿qué elemento de la suspensión absorbe estas irregularidades?
Realce
Realce
Bache
2. La presión de tarado de las esferas de cada eje es diferente, ¿por qué?
3. ¿Qué ocurre en el corrector de altura al introducir una carga de peso importante?
4. ¿Qué sucede si una esfera pierde presión de nitrógeno?
5. Cuando un vehículo equipado con suspensión neumática circula por un pavimento con irregularidades,
¿qué elemento de la suspensión absorbe dichas irregularidades?
6. ¿Cuándo se produce el cebado de la bomba de alta presión?
7. ¿Cuándo se produce la caída de presión en el acumulador principal?
8. ¿Qué sucede si en un mismo eje las esferas tienen distinto tarado?
9. ¿Cómo se manifiesta una suspensión neumática cuando existe una fuga de aire en un fuelle?
10. ¿Qué elemento determina la altura máxima alcanzada en un vehículo con suspensión neumática?
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Suspensión con regulación de altura
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EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. Los resortes utilizados en la suspensión convencional son sustituidos en la suspensión hidroneumática por:
5. La suspensión neumática consiste en intercalar,
entre el bastidor y el eje de la ruedas o los brazos
de suspensión, un:
a) Un líquido y un gas.
a) Resorte neumático.
b) Muelles helicoidales.
b) Amortiguador.
c) Láminas.
c) Resorte elástico.
d) Fuelles neumáticos.
d) Bloque hidroneumático.
2. El bloque de suspensión sustituye a:
a) Los muelles, ballestas y barras de torsión.
b) Amortiguador.
c) Sistema de unión de cojinetes elásticos.
d) Conjunto muelle amortiguador.
6. La alimentación de aire comprimido en la suspensión neumática es proporcionada por:
a) Una bomba.
b) Un compresor.
c) Directamente de la atmósfera.
d) Un depósito.
3. El gas que utilizan los acumuladores es:
a) Hidrógeno.
b) Nitrógeno.
c) Oxígeno.
d) Ninguno.
4. En caso de fallo en el circuito hidráulico, la válvula de seguridad interviene para:
a) Conceder prioritariamente la alimentación del sistema de suspensión.
b) Distribuir el líquido para cada bloque de suspensión.
c) Suministrar prioritariamente la alimentación a los
frenos.
d) Suministrar el líquido solamente al sistema de suspensión.
7. Para realizar las comprobaciones de presión:
a) Se intercala el manómetro en cualquier punto.
b) Se conecta el manómetro en el elemento defectuoso.
c) No es necesario realizar comprobaciones porque
se visualizan en el cuadro de abordo.
d) La instalación está dotada de unos racores para
conectar manómetros.
8 ¿Qué válvula accionada por el efecto de la carga
y descarga regula la cantidad de aire que entra y
sale del fuelle?
a) Válvula de alivio.
b) Válvula limitadora de presión.
c) Válvula de nivel.
d) Válvula limitadora de altura.
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Unidad 6
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PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
• Equipo individual de herramientas
• Gato hidráulico
MATERIAL
• Vehículo o maqueta equipada
con fuelles neumáticos
• Documentación técnica
• Manual de reparación
Sustitución
de un fuelle neumático
OBJETIVOS
Saber efectuar el desmontaje, montaje y comprobación de cada uno de los elementos de una suspensión neumática, realizando la sustitución de los fuelles
utilizando los útiles y herramientas adecuados y cumpliendo las normas de seguridad.
PRECAUCIONES
• Extraer emisiones contaminantes.
• Utilizar las herramientas adecuadas y en buen estado.
DESARROLLO
1. Revisar el área alrededor del anclaje del colchón neumático para garantizar que no hay obstáculos ni bordes cortantes que puedan dañar el colchón neumático nuevo.
Normalmente bastará un juego de 36 mm para compensar el incremento de diámetro que se produce cuando tienen lugar movimientos fuertes (véase la figura 6.67).
2. Colocar el gato hidráulico entre la semiballesta o eje y el bastidor para iniciar el desmontaje del fuelle (véase la figura
6.68).
Expandir el gato hasta una longitud mayor que el fuelle para que soporte el
peso del bastidor.
Retirar el aire del interior del fuelle; mediante el accionamiento del mando se
provoca una bajada y se produce una evacuación de gran parte del aire existente en el interior del mismo.
3. Desmontaje del tornillo de sujeción del émbolo sobre la brida de sujeción (véase la figura 6.69).
a
Figura 6.67. Eje equipado con fuelles.
a
Figura 6.68.
a
Figura 6.69.
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Suspensión con regulación de altura
235
4. Comprimir el émbolo para retirar el conjunto (véase la figura 6.70).
A veces, la causa del fallo de un colchón neumático es visible o fácilmente detectable; en cambio, otras veces no lo
es tanto. En este caso, inspeccionar el colchón neumático después de haberlo extraído y tratar de averiguar la causa del fallo; luego, atajar de raíz la causa del problema.
5. Para realizar el montaje del nuevo fuelle, impregnar de grasa la superficie de contacto superior (véase la figura
6.71).
a
Figura 6.70.
a
Figura 6.71.
6. Colocación del nuevo fuelle neumático (véase la figura 6.72).
7. Sujeción del fuelle sobre la brida mediante la colocación del tornillo. Utilizar siempre tornillos nuevos (véase la figura 6.73).
a
Figura 6.72.
a
Figura 6.73.
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Unidad 6
236
PRÁCTICA PROFESIONAL (cont.)
8. Comprobación de la altura máxima del fuelle. Para conocer el funcionamiento correcto de extensión de los fuelles
neumáticos, algunos fabricantes aconsejan realizar el proceso siguiente:
• Medición de la altura máxima del fuelle accionado desde el mando a distancia.
• Medición de la altura mínima del fuelle accionado desde el mando a distancia.
• Restar al valor de altura máxima el valor de altura mínima y la cifra resultante debe de corresponder con la especificada por el fabricante.
Esta dimensión debe mantenerse en +/-7 mm a fin de proteger los colchones y los amortiguadores contra el estiramiento excesivo o la compresión brusca que, frecuentemente, hacen que llegue al tope la suspensión (véase la figura 6.74).
9. En caso de no estar dentro de la tolerancia indicada por el fabricante, proceder a efectuar la regulación de las válvulas
de nivel y limitadora de altura máxima, modificando la tensión del cable mediante el tensor o la longitud de la varilla
(véase la figura 6.75).
La longitud de la palanca es ajustada según las instrucciones del fabricante.
B
E
C
A
D
F
A. Cota de alzada y lugares desde donde
se debe efectuar la medición de la misma
B. Tubería flexible de alimentación de aire
C. Fuelle neumático
D. Semiballesta
E. Soporte superior
F. Soporte o brida inferior
a
Figura 6.74.
a
Figura 6.75.
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Página 237
Suspensión con regulación de altura
En la figura 6.76 se muestran diversos mecanismos que trabajan junto a las válvulas de control de altura. Las longitudes fijas facilitan la instalación y reducen las modificaciones de altura de la suspensión. Los mecanismos ajustables se adaptan casi a cualquier unidad en servicio.
a
Figura 6.76.
10. Comprobar el brazo de nivelación para ver si funciona correctamente (véase la figura 6.77). En carga, el brazo de
nivelación debería desplazarse desde la posición neutra hasta la posición de toma de aire. Esto permite la entrada
de aire en los colchones, lo que devuelve el brazo a su posición neutra. Cuando se elimina la carga, el brazo de
nivelación debería descender hacia la posición de salida de aire. Esto abre la válvula de evacuación, lo que permite al aire salir hasta que el brazo recupera la posición neutra.
Observar visualmente el estado de los manguitos de aire y los conectores con objeto de evitar fugas.
Verificar la estanqueidad del sistema observando que la presión de trabajo indicada en el manómetro se mantiene
constante.
a
Figura 6.77. Brazos de nivelación.
237
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Unidad 6
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MUNDO TÉCNICO
Un sistema de suspensión de cabina de Massey
Ferguson gana la medalla de oro en Sima
El sistema de suspensión de cabina OptiRide Plus instalado en la serie MF 8600 de Massey Ferguson ha logrado
la medalla de oro en el concurso de premios a la innovación celebrado en París dentro del marco del Salón Sima
2009. Según la valoración de los jueces, el sistema representa «un significativo paso adelante en el confort de la
conducción».
avanzados», comenta Laurent Pernin, gerente de marketing de MF para tractores de potencia media y alta. «También confirma la posición de la empresa como el líder en
tecnología avanzada de cabinas. De hecho, este premio
se cimienta en el éxito de los modelos precedentes a la
Serie MF 8600, que también lograron medallas en el anterior salón Sima, así como en la Fima de España».
Redacción Interempresas
Los jueces consideraron que el avanzado sistema de suspensión dinámica OptiRide Plus, que se instala de serie en
todos los modelos de la serie MF 8600 con especificación
Excellence, «representa un significativo paso adelante en
términos de confort del conductor».
Con este galardón, Massey Ferguson (MF) ha logrado cinco prestigiosos premios recientemente. Esta medalla de
oro se une al éxito del MF 8690 al conseguir los premios
al diseño «Tractor del año 2009» y «Tractor de oro» en la
feria Eima de Bolonia, Italia, junto con el MF 3655F que recibió un premio de finalista en la categoría de tractores especialistas. Y, finalmente, en diciembre, la cosechadora de
cereales MF 7280 Centora recibió una medalla de plata en
la primera feria AgroSalon celebrada en Moscú, Rusia.
El sistema de suspensión dinámica OptiRide Plus se instala de serie en todos los modelos de la serie MF 8600.
El sistema de suspensión OptiRide Plus es una de las tres
innovaciones elegidas de entre 154 candidatas para recibir la prestigiosa medalla de oro en Sima. Los premios
fueron concedidos por un panel de 15 expertos procedentes de seis países distintos.
Confort para el conductor
«Esta Medalla de Oro es el resultado de la inversión continua de Massey Ferguson en el desarrollo de diseños
http://www.interempresas.net/Agricola/Articulos/Articulo.asp?A=27544
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Suspensión con regulación de altura
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EN RESUMEN
SUSPENSIÓN CON REGULACIÓN DE ALTURA
Suspensión hidráulica
Suspensión neumática
Órganos constructivos
Órganos constructivos
Sistema de
suspensión
Fuente de aire
comprimido
Sistema de
suspensión
• Bloques de
suspensión
– Cilindro
– Esfera
– Amortiguador
• Corrector de altura
• Válvula anticaída
• Sistema de mando
de alturas
– Manual
– Automático
• Filtro
• Compresor
• Depósito
húmedo
• Acumulador
principal
• Depósito de
frenos
• Válvula de alivio
• Depósitos auxiliares
de suspensión
• Mando de control
de nivel de altura
• Válvula de nivel
• Válvula solenoide-fuelles
• Válvula limitadora
de presión
• Válvula limitadora de altura
• Amortiguador - tirantes
Fuente de presión
• El depósito
• Bomba de alta
presión
• Conjuntor
disyuntor
• Acumulador
principal
• Válvula
de seguridad
Intervenciones
del sistema
Precauciones
Mantenimiento
Comprobación
Localización de averías
entra en internet
1. En esta página puedes encontrar innovaciones tecnológicas sobre los sistemas de seguridad activa.
• http://www.citroen.es
2. Busca en la siguiente dirección métodos de
diagnosis, además de versiones demo de funcionamiento de la suspensión neumática.
• http://www.wabco-auto.com
3. Busca en la siguiente dirección catálogos, noticias, notas de prensas y eventos.
• http://www.volvo.com
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Unidad 4
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Suspensión pilotada
electrónicamente
vamos a conocer...
1. Suspensión convencional pilotada
2. Suspensión convencional autonivelante
3. Suspensión hidroneumática (hidractiva)
4. Suspensión neumática
5. Control antibalanceo activo
6. Intervenciones sobre el sistema
PRÁCTICA PROFESIONAL
Mantenimiento y diagnosis de la suspensión
hidractiva 3+
MUNDO TÉCNICO
Máximo agarre en curvas.
BMW Dynamic Drive
y al finalizar esta unidad...
Analizarás los elementos elásticos y de
amortiguación utilizados en la suspensión
pilotada.
Interpretarás los circuitos hidráulicos
y eléctricos de la suspensión pilotada.
Manejarás la documentación técnica y los
manuales de funcionamiento necesarios para
la identificación, procesos y comprobaciones
de los sistemas de suspensión pilotada.
Realizarás el desmontaje, comprobación,
montaje y reglaje, para la reparación
o mantenimiento.
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Suspensón pilotada electrónicamente
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CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
Jaime trabaja como profesional autónomo en una empresa dedicada al mantenimiento y reparación de vehículos autopropulsados.
Los trabajos que tiene que realizar implican:
• Mantener, reparar y diagnosticar la suspensión pilotada electrónicamente.
• Manejar la documentación técnica, e interpretar los circuitos
hidráulicos, neumáticos y eléctricos de la suspensión pilotada.
• Realizar los procesos de desmontaje, comprobación, montaje y reglaje sobre el vehículo para la reparación o mantenimiento.
• Realizar el control de los distintos parámetros en una suspensión pilotada electrónicamente.
• Reconocer y efectuar el borrado de los códigos de averías en los
distintos sistemas de suspensión pilotada.
• Cumplir las normas de seguridad, salud laboral y medioambiental para las reparaciones y/o mantenimiento de los sistemas
de suspensión pilotada electrónicamente.
A la empresa llega el usuario de un vehículo equipado con suspensión hidractiva 3+. El conductor percibe que no existe varia-
ción de dureza ni de altura en las diferentes condiciones de funcionamiento del vehículo.
• En primer lugar observa que no exista en el cuadro de abordo
ninguna lámpara encendida o mensaje que indique la causa del
posible fallo.
• Por otra parte, procede a una inspección visual del nivel de líquido hidráulico, para ello, localiza el depósito en el vano motor.
En caso de nivel bajo procederá a buscar por dónde se ha producido la fuga, para ello observa en el vano motor posibles huellas
en los elementos de suspensión y canalizaciones en él. Por otra
parte, eleva el vehículo y realiza una inspección visual por la parte
inferior.
Una vez encontrada la fuga y reparada la misma rellena de líquido, teniendo en cuenta que este se encuentra almacenado de forma presurizada, para lo cual toma las precauciones adecuadas.
Con el vehículo elevado, realiza una inspección visual de los sensores de altura ubicados en cada eje para observar la ausencia de
deformaciones, la correcta sujeción a la carrocería y a la brida de
la barra estabilizadora, y la no presencia de giro.
Por último, realiza una prueba con equipo de diagnosis.
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
1. ¿Qué función realiza la suspensión hidractiva 3+?
4. ¿Qué elementos informan de la altura del vehículo?
2. ¿Cómo sabe el conductor que existe alguna anomalía en
el sistema de suspensión?
5. ¿Qué información utiliza el calculador de suspensión hidractiva 3+?
3. ¿Cómo se verifica el nivel de líquido hidráulico?
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1. Suspensión convencional pilotada
Hay vehículos que disponen de amortiguadores con tarados blandos para absorber al máximo las oscilaciones de la carrocería debidas a las irregularidades del pavimento. Sin embargo, otros vehículos con conducción más deportiva disponen
de amortiguadores de tarados duros para obtener mayor estabilidad en curvas y altas velocidades.
Por tanto, la situación ideal sería obtener una amortiguación variable de forma
continua sin intervención del conductor.
Esta se consigue con una suspensión pilotada e inteligente que ofrece distintos niveles de rigidez.
La suspensión controlada
La suspensión controlada consta de un amortiguador convencional que incorpora dos electroválvulas accionadas por un calculador electrónico.
Su funcionamiento está basado en el tarado variable del amortiguador. Este se
consigue actuando sobre las válvulas electromagnéticas colocadas en el amortiguador, que modifican los pasos calibrados que de forma mecánica frenan el movimiento de aceite a su paso por los orificios, permitiendo hasta tres tipos de tarado variable. Cuanto más pequeño sea el orificio, más le cuesta pasar al aceite,
oponiéndose al movimiento vertical de la rueda. De esta forma se obtienen distintas respuestas de amortiguación.
La suspensión controlada electrónicamente permite al conductor la elección entre tres tipos de amortiguación: suave, media y firme.
Con este tipo de suspensión se puede alcanzar, en la posición confort o suave, una
frecuencia de hasta 22 Hz/min, proporcionando una gran comodidad.
Está compuesta por los elementos electrónicos (sensores) colocados en distintos puntos del automóvil que proporcionan información a una centralita electrónica. Esta, mediante un programa preestablecido, analiza las distintas circunstancias de marcha del vehículo y, de forma automática, sin
intervención del conductor, actúa sobre los amortiguadores y modifica el tarado entre suave, medio y firme, en función del tipo de conducción, del firme del pavimento o el estado de carga. Esta suspensión llega a alcanzar un
grado de comodidad de 18 Hz/min, permaneciendo inalterada en cualquier
situación.
1.1. Principio de funcionamiento
El funcionamiento de la amortiguación de tarado variable se divide en dos partes
(figura 7.1):
• La electrónica.
• La parte mecánica, compuesta por los amortiguadores que incorporan dos electroválvulas.
La parte electrónica analiza las condiciones de la carretera y la forma de conducción.
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Suspensón pilotada electrónicamente
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Para ello utiliza la información proporcionada por unos sensores que analizan:
• El ángulo de giro y la velocidad de rotación del volante.
• La posición acelerador.
• La velocidad del vehículo.
• La frenada.
• El desplazamiento vertical de la carrocería.
Estas informaciones son analizadas por el calculador electrónico, que compara los
valores suministrados por los captadores con los valores que tiene almacenados el
calculador en su interior.
Cuando sobrepasa algunos de estos valores, provoca una toma de decisiones según el programa preestablecido, que actúa sobre las electroválvulas. Estas aplican
las decisiones tomadas al vehículo, a través de la modificación de los orificios calibrados del amortiguador.
Interruptor de mando
Selección de posición
Ev 1
Ev 2
U.E.C. (CALCULADOR)
Captador volante
de dirección
Captador de velocidad
vehículo (km/h)
Captador de recorrido
pedal del acelerador
Captador de freno
Captador de desplazamiento
vertical de la carrocería
Ev 1
Ev 2
Interruptores de puertas
Amortiguador
delantero derecho
Ev 1
Ev 2
Amortiguador
trasero derecho
Ev 1
Ev 2
Amortiguador
trasero izquierdo
Amortiguador
delantero izquierdo
Toma de diagnosis
Contactor maletero
Testigo
2
6
1
7
4
6
6
5
8
3
a
6
Figura 7.1. Suspensión convencional pilotada electrónicamente.
1. Centralita de control
de la amortiguación
2. Interruptor de selección
del programa y testigos
luminosos
correspondientes
3. Sensor de velocidad
de vehículo
4. Caja de fusibles
5. Sensor de volante
6. Electroválvulas (integradas
en los amortiguadores)
7. Señalización anomalías
8. Sensor de aceleración
vertical
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1.2. Estudio de los órganos constructivos
Está formado por cuatro elementos de suspensión McPherson con la única diferencia de que el amortiguador cambia su resistencia al movimiento del muelle.
Para ello, incorpora dos electroválvulas y de esta forma se obtiene el amortiguador de tarado variable.
Funcionamiento del amortiguador de tarado variable
saber más
Rigidez de la suspensión
convencional
La suspensión convencional pilotada se caracteriza por ser de rigidez
variable de forma continua, sin
intervención del conductor.
El funcionamiento del paso de un tipo de suspensión a otra se realiza mediante el
control de las electroválvulas que tienen los amortiguadores.
Como se muestra en la figura 7.2, el amortiguador está formado por dos cámaras
A y B que están unidas a través de los orificios pequeños, H e I, que permiten el
paso de aceite del amortiguador cuando el émbolo 2 avanza longitudinalmente en
fase de compresión o de distensión. Además existe una tercera cámara de compensación C que está unida con B mediante los orificios pequeños, J y K, que permiten un paso muy pequeño de aceite.
También existen dos electroválvulas, EV1 y EV2, que conectan la cámara A del
amortiguador con la cámara C de compensación.
La diferencia entre las electroválvulas está en la cantidad de aceite que permiten
pasar en su apertura. La EV2 permite mayor paso de caudal de aceite que la EV1.
Las electroválvulas están pilotadas por el calculador electrónico, que ordena su
apertura y cierre en función de los parámetros que recibe de los sensores, permitiendo la elección entre un tipo de suspensión u otro.
C
A
1
2
EV2
EV1
3
2
H
I
B
Calculador
J
K
1. Amortiguador
2. Válvula solenoide
3. Mangueta
a
Figura 7.2. Amortiguador de tarado variable.
La comunicación entre las cámaras mediante las dos electroválvulas permite un
tarado diferente:
• Suave gran confort: la electroválvula EV2 está abierta y permite gran paso de
aceite de forma que en estado de compresión o distensión del amortiguador, el
aceite pasa desde la cámara A a la cámara B (o viceversa) por los pasos calibrados H e I y de la cámara A a la cámara de compensación C, a través de la
electroválvula EV2 en posición abierta. Además existe un paso muy pequeño
de aceite entre las cámaras B y C a través de los pasos J y K.
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Mientras la electroválvula EV1 se mantiene cerrada. De esta forma se consigue mayor flexibilidad en la suspensión consiguiendo el mayor confort del
vehículo.
• Medio o normal: esta suspensión es un poco más dura que la anterior. En funcionamiento, la electroválvula EV2 está cerrada, mientras que la electroválvula
EV1 está abierta. Pero permite el paso de aceite de la cámara A a la cámara de
compensación C con mayor dificultad.
De esta forma se consigue una suspensión de tarado medio, menos confortable,
pero de mayor estabilidad.
• Deportiva o firme: se trata de conseguir el tarado más rígido. Las dos electroválvulas permanecen cerradas. De tal forma que cortan la comunicación
entre la cámara A y la cámara B con la cámara de compensación C. De esta
forma el recorrido del émbolo es frenado en sus movimientos de compresión
y distensión debido a la dificultad del paso de aceite por los orificios H e I
entre las cámaras A y B y entre la cámara B y C a través de los orificios calibrados J y K.
Existe una gran resistencia al desplazamiento del aceite a través del recorrido
longitudinal del émbolo. Por tanto, se consigue un tarado muy duro consiguiendo gran estabilidad, pero con gran disminución de confort.
1.3. Captadores y calculador
Cinco captadores proporcionan información al calculador.
Captador de ángulo y velocidad de rotación del volante
Se trata de un captador de ángulo, de tipo óptico-electrónico colocado en la columna de dirección (figuras 7.3 y 7.4).
1
4
3
1
1. Captador
2. Rueda tórica
a
Figura 7.3. Captador del volante.
2
3. Eje del volante
4. Columna de dirección
a
Figura 7.4.
Su misión es medir en qué tiempo se produce el ángulo de rotación del volante.
El calculador determina la velocidad, el sentido de rotación y el punto de línea recta del volante y acciona el paso al estado firme en función de la amplitud de los giros, consiguiendo que el vehículo no adquiera excesivo balanceo.
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Captador de recorrido del pedal acelerador
Este captador es una resistencia variable, cuyo cursor es accionado por el pedal del
acelerador (figuras 7.5 y 7.6).
Su misión es determinar las variaciones de la posición del acelerador. Los movimientos bruscos al pisar y soltar el acelerador indican al calculador el paso a estado
firme, con el fin de limitar las oscilaciones del vehículo hacia arriba y hacia abajo.
1
2
Pista del cursor
de contacto
Transmisor
3
Transmisor 1
para posición
del acelerador
Transmisor 2
para posición
del acelerador
4
Recorrido del pedal acelerador
1. Hacia el calculador
2. Resistencia variable
3. Captador de pedal
4. Pedal acelerador
a
Figura 7.5. Captador del acelerador.
Tensión de señal en voltios
5,0
0
20%
40%
60%
80%
100%
a Figura 7.6. Señal del captador del acelerador.
Captador de presión de los frenos
Es un manocontacto accionado por el pedal de freno (figura 7.7). En una frenada en seco, informa al calculador, el cual impone el estado firme con el fin de evitar que la parte delantera del vehículo se hunda.
2,2 KΩ
1
+V
a
3
2
1. Cable del velocímetro
2. Bobinado
3. Imán
a Figura 7.8. Captador de la velocidad.
Figura 7.7. Captador del freno.
Captador de velocidad
Este captador está montado sobre el cable del velocímetro (figura 7.8). Es de tipo
de efecto Hall o generador de impulsos. Su misión es informar de las reacciones
del vehículo en términos de confort y estabilidad en marcha, en función de la velocidad. Estas informaciones permiten al calculador realizar cambios de estado de
la suspensión.
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Captador de desplazamiento de carrocería
4
2
1
3
Está basado en el mismo principio que el captador del volante. Señala el estado de
la carretera. Si esta es irregular, el captador selecciona o no el paso al estado
firme para conceder prioridad al confort (figura 7.9).
Interruptor de información suplementaria
3
Está colocado en el salpicadero y permite al conductor imponer un estado permanente.
Calculador
El calculador electrónico (figura 7.10), a partir de los datos que recibe de los captadores, permite:
– En la suspensión controlada, la elección de la amortiguación deseada por el
conductor mediante un interruptor.
– En la suspensión inteligente, analiza las distintas circunstancias de marcha del
vehículo y, de forma automática, modifica el tarado de los amortiguadores.
1
2
1. Captador de desplazamiento
2. Barra estabilizadora
3. Bieleta
4. Accionamiento del captador
Figura 7.9. Captador del desplazamiento de la caja.
a
C
Recorrido de desplazamiento
A
10
1
10
1
3
4
1
B
12
Numeración de vías
Identificación de conectores y vías
a
Tensión de señal en voltios
5,0
2
0
20%
40%
60%
80%
100%
Figura 7.10. Calculador.
EJEMPLO
¿Qué informaciones proporciona el captador del volante?
Solución
• Ángulo que describe el volante.
• Velocidad de rotación.
ACTIVIDADES
1. Explica la diferencia existente entre un amortiguador convencional y un amortiguador de tarado variable.
2. ¿Por qué las dos electroválvulas permiten pasos diferentes de caudal?
3. ¿De qué sensores recibe información el calculador electrónico?
4. ¿Qué misión cumple el calculador?
5. ¿A qué elementos envía órdenes el calculador para que las ejecuten?
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2. Suspensión convencional
autonivelante
Este sistema solamente es utilizado en el tren trasero (figura 7.11). La única diferencia respecto al sistema de suspensión convencional pilotada electrónicamente es la incorporación en los amortiguadores posteriores de un grupo de válvulas
compuesto por:
• Una válvula de modulación diferenciada, accionada con mando hidráulico que
regula la altura en función de la carga del vehículo.
• Una electroválvula de amortiguación variable con mando electromagnético
accionada por el calculador electrónico.
10
9
11
13
6
4
1
2
12
14
15
5
3
16
8
7
17
18
a
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
Bomba de aceite
Resonador
Electroválvulas
Amortiguadores delanteros
Depósito de aceite
Cuadro de control y selección
Módulo electrónico
Sensor de ángulo y velocidad
de giro del volante de
la dirección
Amortiguadores posteriores
Calculador
Sensor de desplazamiento
Interruptor
Válvulas posteriores
Acumuladores de presión
Corrector de frenado
Regulador de altura
Sensor de freno
Sensor tacométrico
Figura 7.11. Vehículo equipado con suspensión autonivelante pilotada electrónicamente.
saber más
Funcionamiento de la
suspensión autonivelante
pilotada
La suspensión autonivelante pilotada solo es utilizada en el eje trasero. Consigue el aumento de altura introduciendo aceite en los
amortiguadores traseros y la variación de amortiguación mediante
una electroválvula.
En función de la carga impuesta al vehículo, el grupo hidráulico interviene realizando la regulación de altura.
En función del tipo de conducción impuesta por el conductor y de las señales procedentes de los sensores de frenado, aceleración vertical, ángulo de giro de la dirección, velocidad de rotación del volante y velocidad del vehículo, el calculador
electrónico gobierna la electroválvula que interviene cambiando la respuesta del
amortiguador de tarado variable, rígido o suave.
2.1. Circuito hidráulico
Este sistema con funcionamiento exclusivamente hidráulico no permite que el
conductor realice ningún tipo de elección, ya que se autorregula en función de las
condiciones de carga y del ajuste del vehículo.
Las variaciones de ajuste son reconocidas por el eje posterior cuando existen variaciones de carga, el sistema reacciona solamente sobre los amortiguadores posteriores variando oportunamente su longitud, de forma que mantiene constante
la altura del vehículo en cualquier condición de carga.
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Como se muestra en la figura 7.12, el sistema hidráulico está compuesto por una
bomba de aceite con su depósito de alimentación. La bomba envía el aceite necesario para la regulación del nivel al regulador de alturas a través de una tubería.
Los ruidos, debidos a las pulsaciones de la bomba, los absorbe el resonador colocado en la salida de la bomba.
El aceite, desde el regulador de altura, alcanza los acumuladores y sucesivamente,
a través de la válvula de modulación, llega a los amortiguadores posteriores.
Elemento de suspensión
VÁLVULA DE MODULACIÓN
(Calculador →)
Resonador
Depósito
Bomba
de
presión
Acumulador
Corrector
de frenada
Regulador
de altura
Acumulador
VÁLVULA DE MODULACIÓN
(Calculador →)
Elemento de suspensión
a
Figura 7.12. Circuito hidráulico. Suspensión autonivelante pilotada electrónicamente.
Bomba de aceite
La bomba de accionamiento del sistema hidráulico es del tipo volumétrico, formada por dos pistones contrapuestos. Está accionada por el motor mediante una
correa y, generalmente, va unida a la bomba de paletas de la servodirección.
La bomba de aceite del sistema hidráulico autonivelante de las suspensiones puede suministrar una presión máxima de 200 bar aproximadamente, con un caudal
de 1,2 · 1,7 dm3/min.
Las piezas que componen la bomba de aceite del sistema hidráulico de la suspensión autonivelante se muestran en la figura 7.13.
6
5
4
7
9
3
2
1
8
1. Pistón
5. Válvula reguladora
2. Cuerpo bomba de pistones
(sistema hidráulico para
suspensiones inteligentes)
6. Cuerpo bomba de paletas
(sistema servoconducción)
3. Eje mando pistones
4. Juntas de estanqueidad
a
Figura 7.13. Bomba de aceite.
7. Muelle regulador de presión
8. Chapa lateral del rotor
9. Rotor de paletas
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Resonador
El resonador está situado a la salida de la bomba de aceite del sistema hidráulico
de las suspensiones autonivelantes (figura 7.14).
Está formado por una cavidad cuya misión es atenuar los ruidos debidos a las pulsaciones de la bomba. Estas pulsaciones también influyen en las canalizaciones y
son absorbidas por una parte de la tubería dilatable de envío de aceite que se encuentra en el sistema hidráulico.
Acumuladores hidráulicos
Los acumuladores sirven para equilibrar los volúmenes de aceite durante las fases
de distensión y compresión de los amortiguadores (figura 7.15).
a
Figura 7.14. El resonador.
El espacio reservado al aceite está conectado con el amortiguador, por medio del
racor, y con el regulador de altura.
En la fase de compresión de la suspensión el aceite pasa desde los amortiguadores
a los acumuladores, comprimiendo de esta forma el nitrógeno.
En la fase de distensión de la suspensión, el nitrógeno comprimido empuja nuevamente el aceite hacia los amortiguadores.
1
3
2
1. Membrana
2. Racor para envío/retorno
aceite del amortiguador
3. Racor para envío/retorno
aceite al regulador de altura
A
a
Figura 7.15. El acumulador.
P
1
Regulador de altura
T
1. Tornillo de ajuste
A. Envío de aceite
al amortiguador
P. Llegada de aceite
a la bomba
T. Retorno de aceite
al depósito
a Figura 7.16. Regulador de altura.
El regulador de altura (corrector de altura) tiene la misión de mantener la carrocería a una altura determinada con respecto al plano del pavimento. La cota establecida está determinada en cada caso por el fabricante.
El regulador de altura está fijado al bastidor y conectado a la suspensión a través
de un sistema cinemático; dicho varillaje transmite las variaciones de ajuste con
respecto al ajuste inicial establecido con el vehículo horizontal (figura 7.16).
El regulador de altura cumple la misión de:
• Enviar aceite a los amortiguadores cuando el vehículo baja debido a una mayor carga y, por tanto, es necesario elevarlo para que alcance nuevamente el nivel establecido.
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• Descargar el aceite de los amortiguadores cuando, por menor carga, el vehículo sube y, por tanto, es necesario bajarlo para que alcance nuevamente el nivel
establecido.
El regulador de altura, según las señales transmitidas por la rotación de la palanca, varía la altura de la carrocería respecto al suelo en tres fases de funcionamiento.
saber más
• Posición neutra.
Los amortiguadores utilizados en el
tren delantero son de amortiguación variable.
• Posición de regulación ascendente.
Amortiguación del tren
delantero
• Posición de regulación descendente.
2.2. Amortiguadores posteriores
Están constituidos por un amortiguador convencional (figura 7.17) formado por
un cilindro unido al eje de ruedas en el que se desplaza un pistón mediante un vástago unido a la carrocería.
Como elemento elástico utiliza un muelle y como fluido el aceite que realiza las
funciones de:
• Ajuste de altura.
• Respuesta de amortiguación en función de la carga soportada.
6
S.L.
7
1
3
4
5
a
b
2
a
Figura 7.17. Esquema de funcionamiento del amortiguador posterior.
Válvula de modulación
La válvula de modulación (figura 7.18) está formada por una válvula de pistón (2)
y un muelle tarado (3) que modifica la sección de un orificio (4). Se encuentra
colocada entre el amortiguador y el acumulador de presión. Permite el funcionamiento en los dos sentidos para modular la amortiguación de las suspensiones en
función de la presión hidráulica presente en el sistema de la suspensión autonivelante, determinada por las condiciones de carga y ajuste del vehículo.
1. Amortiguadores posteriores del
tipo oleodinámico-presurizado
2. Grupo de válvulas posteriores
a. Electroválvula
b. Válvula de modulación
3. Acumulador de presión
4. Regulador de altura
5. Bomba de aceite
6. Unidad Electrónica de Control
7. Vástago amortiguador posterior
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Funcionamiento
El pistón (2) es el elemento que regula continuamente la sección del conducto (4), permitiendo al aceite evitar las válvulas (1 y 5), o bien atravesarlas.
Sobre el pistón (2) actúan dos fuerzas:
A La fuerza ejercida por el muelle (3), que empuja el pistón (2) hasta que llegue a la posición de distension máxima, dejando libre el conducto (4).
B La fuerza generada por la presión del aceite se ejerce tanto sobre las paredes como en la cabeza del pistón (2), venciendo la fuerza del muelle (3) que
comprime y lo cierra el conducto (4).
Cuando en el sistema autonivelante hay una presión baja (aproximadamente
25 bares), la fuerza que actúa sobre el pistón no puede vencer el muelle (3) y
el pistón (2) permanece en la posición de apertura máxima (figura 7.18A).
En estas condiciones, el aceite no encuentra resistencia para pasar del amortiguador al acumulador y viceversa, por lo que se obtiene una respuesta suave.
Si en el sistema autonivelante la presión sube (aproximadamente 60 bares),
la fuerza que actúa sobre el pistón (2) es tal que comprime el muelle (3) y el
pistón (2) vuelve progresivamente hasta cerrar el conducto (4) (figura 7.18B).
Por tanto, el aceite está obligado a pasar a través de la válvula (1) durante la
compresión del amortiguador y a través de la válvula (5) durante su distensión, provocando una respuesta de los amortiguadores más rígida.
A
B
4
5
1. Válvula de distensión
a
1
1
2
2
3
2. Pistón
3. Muelle
5
4. Orificio
4
3
5. Válvula de compresión
Figura 7.18. Válvula de modulación. Fases de compresión y distensión.
Electroválvula
Está constituida por una electroválvula de amortiguación variable (figura 7.19)
controlada por el calculador electrónico; puede adquirir dos condiciones de funcionamiento de ajuste, suave y rígido.
Funcionamiento
En condiciones de ajuste (suave), la electroválvula está abierta, la bobina (1) está
alimentada, el pistón (2) es levantado y deja libre el conducto (3). En estas condiciones, el aceite puede pasar libremente a través de la válvula en su movimiento desde el amortiguador al acumulador de presión y viceversa, sin accionar las
válvulas (4 y 5), dando lugar a una respuesta de amortiguación suave.
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Suspensón pilotada electrónicamente
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En condiciones de ajuste (rígido), la bobina 1 no está alimentada y por lo tanto, la válvula permanece cerrada, mientras el pistón (2) es empujado por el
muelle T y cierra el conducto (3). El aceite, durante su recorrido hacia el acumulador de presión, debe pasar a través de la válvula (4), mientras que en el
retorno debe atravesar la válvula (5), dando lugar a una respuesta de amortiguación más rígida tanto en fase de compresión como en fase de distensión.
La válvula antivacío (11) impide la formación de vacío en el interior del grupo de válvulas. El vacío es un fenómeno que se puede manifestar cuando el líquido se encuentra en presencia de una fuerte depresión. Esta depresión genera la separación de vapor de agua desde el aceite en forma de pequeñas
burbujas.
1
T
2
4
3
5
6
11
a
8
10
7
1. Bobina
2. Pistón (núcleo
de la bobina)
3. Conducto de entrada
a la electroválvula
4. Válvula de distensión
5. Válvula de compresión
6. Pistón
7. Muelle
8. Conducto de entrada
al amortiguador
9. Válvula de compresión
10. Válvula de distensión
11. Válvula antivacío
9
Figura 7.19. Electroválvula y válvula de modulación.
EJEMPLO
¿Qué misión realiza la electroválvula?
Solución
El ajuste del amortiguador, ya sea en estado rígido o suave.
ACTIVIDADES
6. Dibuja de forma esquemática el circuito hidráulico de una suspensión autonivelante pilotada electrónicamente
aplicada al eje trasero.
7. Dibuja de forma esquemática el circuito eléctrico de una suspensión autonivelante pilotada electrónicamente aplicada al eje trasero.
8. ¿Qué elemento absorbe las vibraciones y los ruidos de la bomba (golpe de ariete)?
9. ¿Qué influencia tiene la válvula de modulación de amortiguación respecto a la carga soportada por el vehículo?
10. ¿Qué función realiza el acumulador de presión?
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Unidad 7
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3. Suspensión hidroneumática
(hidractiva)
Está formada por una suspensión hidroneumática cuyo funcionamiento de forma
activa se denomina suspensión hidractiva.
Se caracteriza porque no solo varía la dureza del amortiguador, sino tambien el tarado de muelle.
El principio de una suspensión hidractiva permite al conductor la elección entre
dos estados de suspensión: sport y auto.
• Posición sport: estado confortable adquirido por la elección del conductor.
• Posición auto: la suspensión actúa de forma inteligente, el vehículo pasará automáticamente de un estado muy confortable (mullido) para aislar de la carretera a los ocupantes del vehículo a un estado confortable (firme) para favorecer el comportamiento en ruta y la seguridad activa.
Los elementos de suspensión tienen que reaccionar de dos formas diferentes. Por
esta razón, la suspensión hidractiva comprende algunos órganos más que la suspensión hidroneumática convencional.
• La suspensión hidractiva se divide en dos partes: electrónica e hidráulica.
• La parte electrónica analiza las condiciones de la carretera y la forma de conducción.
Para ello, utiliza la información proporcionada por unos sensores que analizan: el
ángulo de giro y la velocidad de rotación del volante, la posición acelerador, la
velocidad del vehículo, la frenada y el desplazamiento vertical de la carrocería.
Estas informaciones son analizadas por el calculador electrónico. Este compara los
valores suministrados por los captadores con los que tiene almacenados en su interior. Estos valores no son fijos, evolucionan en función de la velocidad del vehículo. El sobrepasar estos valores provoca una toma de decisiones, que actúa sobre una electroválvula en cada eje, que modifica el circuito hidráulico.
La parte hidráulica aplica las decisiones tomadas por el calculador al vehículo a
través de un regulador de rigidez que modifica el estado de la suspensión.
El regulador de rigidez está formado por una esfera y dos amortiguadores por cada eje,
dispuestos de tal forma que puedan ofrecer dos estados de suspensión: firme y elástico.
3.1. Principio de funcionamiento
Una esfera adicional más por eje para obtener una flexibilidad variable
La rigidez y la flexibilidad varían en función no solo de la fuerza, sino también del volumen de nitrógeno contenido en las esferas. Esto se consigue añadiendo al eje una
tercera esfera que se integrará en el circuito, según las condiciones de carga y rodaje.
Principio de funcionamiento elástico
La tercera esfera está integrada en el circuito (figura 7.20). El volumen total de
gas es equivalente a la suma de los volúmenes de gas de las tres esferas.
Así:
Volumen elástico =V + V
El volumen de gas es mayor. Las compresiones quedarán repartidas entre las tres
esferas. La suspensión será más flexible.
p
a
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Suspensón pilotada electrónicamente
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Vp
Vp
Va
Va
Vp = Volumen principal
F
Va = Volumen adicional
F
F
Figura 7.20. Principio de funcionamiento
elástico.
a
F
Figura 7.21. Principio de funcionamiento
rígido.
a
Principio de funcionamiento rígido
La esfera adicional está separada del circuito (figura 7.21).
Así:
Volumen firme =V
El volumen de gas se reduce. La compresión máxima será alcanzada con mayor rapidez. La suspensión será más rígida.
p
Dos amortiguadores por eje
Situados en cada una de las esferas adicionales para obtener una amortiguación
variable.
Reglaje elástico y laminado ligero
El líquido pasa por los amortiguadores A. para llegar a la esfera principal y adicional
(figura 7.22). El líquido resulta poco frenado y, por tanto, la amortiguación es escasa.
Reglaje rígido y laminado intenso
El líquido solo puede pasar a través del amortiguador A de la esfera principal. El paso se
ha reducido y resulta muy frenado, por tanto, la amortiguación es grande (figura 7.23).
A
A
F
A
F
F
Figura 7.22. Reglaje elástico y laminado
ligero.
a
A
A’
F
Figura 7.23. Reglaje elástico y laminado
intenso.
a
Amortiguación variable, antibalanceo activo
En la suspensión hidroneumática, los elementos de suspensión de un mismo eje
están comunicados hidráulicamente (figura 7.24). En una curva, cuando el vehículo se apoya en uno de sus lados con mayor intensidad, el líquido del elemento comprimido es desplazado hacia el elemento que se encuentra en expansión.
Por tanto, el volumen y la presión del nitrógeno en las esferas no varían y no pueden oponerse al efecto de balanceo.
Posición elástica
Debido a los dos amortiguadores adicionales, el trasvase de líquido entre los dos
elementos de suspensión de un mismo eje resulta frenado (figura 7.25). En una
curva o al pasar un bache, el paso de líquido es progresivo y suave. Por esta razón,
el equilibrio de presiones de cada esfera es más lento. De este modo se reduce el
antibalanceo, lo que mejora sensiblemente el confort.
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Pd
Pg
Vd
Vg
Pg
Pd
Pg
Vg
Vd
Vg
Vd
Sentido del balanceo
Sentido del balanceo
Sentido del balanceo
Pd
A'
Figura 7.24. Amortiguación variable, antibalanceo.
a
a
Figura 7.25. Posición elástica.
a
Figura 7.26. Reglaje firme, paso bloqueado.
Posición firme
El paso del líquido es obturado, por tanto, los dos elementos de suspensión están
incomunicados y la función antibalanceo del elemento de suspensión en apoyo
es, en ese instante, máximo (figura 7.26). Este anti-balanceo fuerte mejora sensiblemente la estabilidad del vehículo en marcha. Cuando se toma una curva
con fuerza, el conductor conserva el control del vehículo. La altura permanece
estable.
3.2. Órganos constructivos
La suspensión hidroneumática pilotada electrónicamente (hidractiva) incluye todos los órganos de la suspensión hidroneumática con el mismo funcionamiento.
Además, incorpora un regulador de rigidez por eje formado por una esfera, dos
amortiguadores y una electroválvula (figura 7.27).
2
3
4
5V
5
6
7
8
5V
1
12
11
10
9
13
14
15-16
19
–
Corriente
=
a
20
LHM (líquido hidráulico mineral)
Figura 7.27. Suspensión hidractiva.
17-18
21
22
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15-16.
17-18.
19.
20.
21.
22.
Calculador
Interruptor
Captador angular de dirección
Captador del acelerador
Captador de desplazamiento
Captador de velocidad del vehículo
Pulsadores de puertas
Pulsador de maletero
Toma de diagnosis
Válvula de seguridad
Dosificador compensador de freno
Captador de freno
Corrector de altura delantero
Corrector de altura trasero
Regulador de rigidez delantero y electroválvula
Regulador de rigidez trasero y electroválvula
Bloque de suspensión delantero izquierdo
Bloque de suspensión delantero derecho
Bloque de suspensión trasero izquierdo
Bloque de suspensión trasero derecho
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Suspensón pilotada electrónicamente
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Electroválvula
En cada eje hay instalada una electroválvula, acoplada al regulador de rigidez. El
calculador envía una información eléctrica a la electroválvula. Esta se la transmite hidráulicamente al regulador de rigidez, el cual ordena el cambio de estado
de suspensión, imponiendo el modo firme o el modo elástico.
En funcionamiento la electroválvula puede encontrarse en dos posiciones:
Posición de reposo y retorno al depósito
La electroválvula está en posición de reposo (figura 7.28) cuando el bobinado no
recibe alimentación eléctrica. En este caso, el muelle mantiene a la aguja sobre
su asiento. La salida hacia la utilización está en comunicación con el depósito.
La posición de reposo corresponde a la posición firme de la suspensión.
Posición activada y alimentación de alta presión
La electroválvula se encuentra en posición activada (figura 7.29) cuando el bobinado recibe alimentación eléctrica. Este crea una fuerza magnética sobre el núcleo, el cual está unido a la aguja, que se desplaza y se apoya sobre el asiento.
La salida de líquido a través de la utilización se encuentra en comunicación con
la presión de alimentación.
Esta posición activada corresponde al reglaje elástico de la suspensión.
REG
5
REG
2
5
2
6
6
4
4
AP
RD
AP
RD
1
1. Muelle
2. Aguja
3. Núcleo
4. Asiento
5. Bobinado
a
3
6. Asiento
AP Alta presión
REG Regulador de rigidez
RD Retorno depósito
Figura 7.28. Electroválvula en reposo.
1
1. Muelle
2. Aguja
3. Núcleo
4. Asiento
5. Bobinado
a
3
6. Asiento
AP Alta presión
REG Regulador de rigidez
RD Retorno depósito
Figura 7.29. Electroválvula activada.
Regulador de rigidez
Cada eje lleva un regulador de rigidez acoplado a la esfera adicional. El regulador
tiene como función modificar el estado físico de la suspensión (firme o elástica).
El propio regulador se encargará de poner en comunicación o aislar a las esferas y
a los amortiguadores adicionales del circuito de suspensión.
Mando activado, respuesta elástica
Cuando la electroválvula está activada (figura 7.30), el eje del regulador de rigidez está
sometido a dos fuerzas, por un lado, la alta presión; y, por otro, la presión existente en
los cilindros de suspensión. Por consiguiente, el eje está bloqueado en estado elástico.
Los dos elementos de suspensión y la esfera adicional se comunican entre sí.
Se producen tres consecuencias:
1. Gran volumen de gas (el de las dos esferas de suspensión y el de la esfera adicional): suspensión flexible.
2. Paso de líquido por los cuatro amortiguadores: amortiguación suave.
3. Paso de líquido de un elemento de suspensión a otro: antibalanceo suave.
saber más
Rigidez y flexibilidad
La suspensión hidroneumática pilotada está basada en la variación de
rigidez y flexibilidad en función del
volumen de nitrógeno contenido
en las esferas.
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Unidad 7
258
Posición de reposo, respuesta firme
Cuando la electroválvula no está activada (figura 7.31), el eje del regulador de rigidez está sometido a la presión de suspensión por un lado y a la presión del depósito por el otro.
La esfera adicional queda aislada y la unión principal entre los dos elementos de
suspensión está interrumpida.
Se producen tres consecuencias:
1. Pequeño volumen de gas (esfera adicional aislada): suspensión firme.
2. El paso de líquido por los dos amortiguadores adicionales está bloqueado: amortiguación firme.
3. El paso de líquido de un elemento de suspensión al otro está bloqueado: antibalanceo firme.
G
3
D
F
S
t
F B
A
C
C
F B
1
2
F
C
G
D
2
F
D
E
F
S
a
4
a´
6
a
G
3
D
F
F
S
A. Alta presión
B. Alimentación suspensión
delanteros
C. Alimentación frenos
delanteros
1
G
E
a
A
6
D. Retorno de utilización
E. Alimentación frenos
traseros
F. Retorno de fugas
G. Puestas a la atmósfera
Figura 7.30. Mando activado elástico.
a´
4
ADM
a
ESC
Figura 7.31. Posición reposo firme.
3.3. Suspensión hidractiva 3
caso práctico inicial
Este tipo de suspensión además de
modificar la flexibilidad también
varía la altura en función de la velocidad.
saber más
Suspensión hidractiva
Hidractiva 1 tiene un regulador de
rigidez común que pilota los dos
ejes simultáneamente.
Hidractiva 2 tiene dos reguladores
de rigidez, uno en cada eje a los
que pilota de forma independiente.
La suspensión hidractiva 3 propone al conductor dos posiciones, confort o sport,
y controla cada uno de ellas de manera autónoma. Se caracteriza por adaptar la
altura del vehículo en función de la velocidad y del estado de la carretera, aportando líquido a los cilindros de suspensión para hacer subir el vehículo o retirándolo de los mismos para hacerlo descender.
Posee dos modos automáticos:
• Modo autopista (sport): permite la disminución de 15 mm de altura del vehículo a partir de 110 km/h. Su principal objetivo es mejorar la aerodinámica
con el corte de aire, así como la estabilidad bajando el centro de gravedad.
• Modo de carretera (confort): permite el aumento de 13 mm de altura hasta
los 70 km/h.
Se puede hacer variar la altura del vehículo manualmente, actuando sobre un
conmutador en la consola, pero únicamente en ciertas condiciones, adquiriendo
las posiciones siguientes:
• Alta, la suspensión está en su tope superior para facilitar, por ejemplo, el cambio de una rueda. Esta posición es neutralizada a partir de 10 km/h.
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• Pista, la suspensión está en su posición intermedia. Permite pasar
por encima de un obstáculo a baja velocidad, solo puede autorizarse entre los 0 y 40 km/h.
• Normal, permite todas las velocidades. Se utiliza en todas las condiciones normales de circulación.
• Baja, la suspensión está en su tope inferior. Esta posición facilita la
carga y permite el control de nivel de líquido hidráulico.
Como se muestra en la figura 7.33, la suspensión hidractiva 3 consta de:
• Un bloque electrohidráulico integrado, es el verdadero cerebro del
sistema.
Figura 7.32. Vehículo equipado con suspensión
hidractiva 3.
a
• Cuatro elementos portadores con esferas de suspensión de nuevo diseño.
• Dos captadores de altura eléctricos unidos a las barras estabilizadoras.
• Un circuito hidráulico de unión de elementos.
• Lámpara testigo en el ordenador de abordo.
4
1
1
2
3
2
13
5
6
12
7
10
8
11
D.
E.
F.
1.
2.
3.
4.
5.
a
Circuito hidráulico alta presión.
Circuito hidráulico baja presión.
Circuito eléctrico.
Esferas de suspensión (delantera).
Cilindro de suspensión delantera.
«T» de conexión delantera.
Tornillo de purga.
Conmutador de la suspensión
con el mando impulsional.
10
D
E
F
11
9
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
Depósito de fluido LDS.
Captador de altura trasera.
«T» de conexión trasera.
Tornillo de purga.
Cilindro de suspensión trasera.
Esferas de suspensión (trasera).
Bloque hidroelectrónico integrado.
Captador de altura delantera.
Figura 7.33. Implantación de los elementos.
a
Figura 7.34. Depósito.
Depósito
Está formado por un recipiente de plástico (véase la figura 7.34) para almacenar
de forma presurizada el líquido hidráulico sintético, compuesto por las diferentes
tomas de alimentación y retornos de los órganos del circuito, así como dos filtros
de aspiración.
caso práctico inicial
El nivel de líquido y su estado es
muy importante para que el sistema funcione correctamente.
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Bloque electrohidráulico
Como se muestra en la figura 7. 35, está formado por el calculador, un motor eléctrico que arrastra una bomba de cinco pistones axiales, un acumulador antiimpulsos, un regulador de caudal, cuatro electroválvulas que sirven para alimentar
los elementos de suspensión (véase la figura 7.36), dos válvulas antihundimiento, seis filtros y una válvula de sobrepresión.
Su función consiste en gestionar el conjunto del sistema determinando la altura
del vehículo a partir de las informaciones siguientes:
• Velocidad del vehículo.
• Alturas delantera y trasera.
1
4
3
2
1. Calculador
2. Entrada de líquido
3. Electrobomba
4. Grupo de electroválvulas
a
Eje suspensión
trasero
8
6
Figura 7.35. Bloque hidráulico.
9
5
4
3
7
2
1
a
Eje de suspensión
delantero
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Depósito
Filtro
Grupo electrohidraúlico
Acumulador
Válvula de seguridad
Electroválvula de escape trasera
Electroválvula de escape delantera
Electroválvula de admisión trasera
Electroválvula de admisión delantera
Figura 7.36. Electroválvulas.
Bloque de suspensión
Cada elemento consta de un cilindro hidráulico y una esfera. El cilindro hidráulico está unido al triángulo en la parte delantera del vehículo (véase la figura 7.37) y
el brazo de suspensión, en la parte trasera (véase la figura 7.38). La esfera de chapa
embutida, constituida por dos semicarcasas soldadas, se divide en dos partes por la
membrana que separa el nitrógeno a presión del líquido hidráulico. En funciona-
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Suspensón pilotada electrónicamente
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miento, los brazos transmiten los movimientos de la carrocería al bloque neumático por el desplazamiento del fluido hidráulico; las oscilaciones de la suspensión son
atenuadas por un amortiguador de válvula incorporado al bloque neumático.
Captadores de altura
Constituidos por potenciómetros fijados a las barras estabilizadoras (véanse las figuras 7.37 y 7.38). Su función es informar al calculador de la altura del vehículo.
SUSPENSIÓN DELANTERA
1. Bloque neumático
2. Fijación superior
de cilindro hidraúlico
3. Tope elástico
4. Fuelle de protección
5. Cilindro hidráulico
6. Tubería de sobrante
7. Mangueta
8. Rodamiento de cubo
9. Anillo de freno
10. Bieleta de la barra estabilizadora
11. Cubo
12. Rótula inferior
13. Protector
14. Barra estabilizadora
15. Triángulo de suspensión
16. Apoyo delantero de triángulo
17. Apoyo de la barra estabilizadora
18. Apoyo trasero de triángulo
19. Corrector de altura
20. Mando de corrector de altura
21. Cuna
22. Barra anti-aproximación
2
1
3
22
4
20
17
19
5
14
6
10
8
21
7
9
12
11
13
16
18
15
a
Los captadores de altura informan al
calculador de la altura del vehículo.
Figura 7.37. Suspensión delantera.
2
20
22
15
2
1
21
21
19
15
5
16
4
9
5
6
3
8
7
11
17
14
12
15
7
18
10
13
16
a
caso práctico inicial
Figura 7.38. Suspensión trasera.
SUSPENSIÓN TRASERA
1. Travesaño
2. Soporte elástico
3. Barra estabilizadora
4. Brazo de suspensión
5. Tope
6. Mangueta
7. Rodamiento de rodillos cónicos
8. Cubo
9. Anillo de freno
10. Tuerca de cubo
11. Capuchón
12. Distanciador externo
13. Distanciador interno
14. Separador
15. Juntas
16. Casquillos de apoyo
17. Corrector de altura
18. Mando del corrector de altura
19. Fuelle de protección
20. Cilindro hidraúlico
21. Juntas tóricas
22. Esfera
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3.4. Suspensión hidractiva 3+
La suspensión hidractiva 3+, además de adaptar la altura del vehículo en función
de la velocidad y del estado de la carretera, como la suspensión hidractiva 3, también permite modificar la rigidez. Para ello, incorpora un tercer conjunto de muelle y amortiguador para cada eje, que se puede conectar y desconectar. Al conectarlo, la flexibilidad total de la suspensión es muy grande, de manera que el
vehículo posee una gran comodidad. Por otra parte, si es preciso por razones de
seguridad activa (curva, frenada o fuerte aceleración), este tercer muelle queda
desconectado, de manera que la suspensión se endurece. Sobre un sistema de
amortiguación variable normal, tiene la ventaja de poder cambiar la flexibilidad
del muelle, no sólo la dureza del amortiguador.
1
10
1
2
3
5
6
2
4
2
5
9
D.
E.
1 F.
1.
2 2.
3.
4.
4
7
13
6
5
11
5.
8 3
6.
7.
8.
9.
12
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
a
Bloque hidroelectrónico integrado
Esfera de suspensión delantera
Esfera adicional delantera
Sensor de posición delantero
Cilindro de suspensión trasera
Esfera adicional trasera
Sensor de posición trasero
Caja de servidumbre inteligente
Sensor de dirección del volante
Depósito de fluido y freno
Circuito hidráulico
7 10.
Circuito electrónico
11.
12.
13.
8
10
9
11
Figura 7.39. Vehículo equipado con suspensión hidractiva 3+.
a
Circuito hidráulico alta presión
Circuito hidráulico baja presión
Circuito eléctrico
Esferas de suspensión (delantera)
Cilindro de suspensión delantera
Regulador hidractivo 3+ delantera
Acumulador de regulador
hidractivo 3+ delantera
Conmutador de la suspensión
con el mando impulsional
Depósito de fluido LDS
Captador de altura trasera
Regulador hidractivo 3+ trasera
Acumulador de regulador
hidractivo 3+ trasera
Cilindro de suspensión trasera
Esferas de suspensión (trasera)
Bloque hidroelectrónico integrado
Captador de altura delantera
10
D
E
F
11
Figura 7.40. Implantación de los elementos.
Regulador de rigidez
Está constituido por una esfera, dos amortiguadores, una electroválvula y un tornillo de puesta fuera de presión (figura 7.41).
Esfera
Eje
Cilindro
Regulador
Esfera
de suspensión
Depósito
hidráulico
Electroválvula
Cuerpo
Tornillo de purga
Electroválvula
a
Figura 7.41. Regulador de rigidez.
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Suspensón pilotada electrónicamente
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Posee tres modos automáticos:
• Modo autopista: permite la disminución de 15 mm de altura del vehículo a partir de 110 km/h. Su principal objetivo es mejorar la aerodinámica con el corte
de aire, así como la estabilidad bajando el centro de gravedad.
• Modo de carretera deteriorada: aumenta 13 mm de altura hasta los 70 km/h.
• Suspensión «confort» o «dinámica»: varía la rigidez de la suspensión.
El bloque electrohidráulico integrado en la suspensión hidractiva 3+ determina
la altura y rigidez en función de los parámetros siguientes:
• Velocidad del vehículo.
• Alturas delantera y trasera.
• Velocidad de rotación del volante de dirección.
• Ángulo de giro del volante de dirección.
• Aceleración longitudinal del vehículo.
• Aceleración lateral del vehículo.
• Velocidad de desplazamiento de la suspensión.
• Movimiento de la mariposa del acelerador.
Estado firme:
Cuando la electroválvula está alimentada (véase la figura 7.42a), su eje se desplaza, de tal forma que, por una parte, obstruye la alimentación procedente del
bloque electrohidráulico y, por otra parte, libera el retorno al depósito.
La parte inferior del eje se encuentra bajo la presión del depósito y la parte superior del eje está sometida a la presión de la esfera adicional. Debido a la diferencia de presiones, el eje se desplaza y obstruye el paso entre los elementos derecho
e izquierdo. Por tanto, la esfera adicional se encuentra aislada.
Estado elástico:
Cuando la electroválvula no está alimentada (véase la figura 7.42b), su eje se desplaza bajo el efecto de la presión de alimentación, de tal forma que el retorno al
depósito se encuentra obstruido y la presión en la parte inferior del eje es idéntica a la del bloque electrohidráulico. Por tanto, el eje se desplaza por la acción del
muelle dando lugar al paso de fluido hidráulico entre las suspensiones derecha e
izquierda. La esfera adicional no se encuentra aislada.
2
2
1
1
3
Circuito conectado
Circuito desconectado
Señal eléctrica
a
Figura 7.42. Estados elásticos (a) y firme (b).
1
1
3
1. Muelles principales
2. Muelle secundario
3. Control electrohidráulico
caso práctico inicial
Parámetros que utiliza el calculador
para regular la flexibilidad y altura.
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Unidad 7
264
En la figura 7.43 se muestra el sinóptico de la suspensión hidractiva 3+.
1
2
3
4
5
6
7
10
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
a
8
11
12
Botón selector
Cuadro de instrumentos
Captador de altura delantero
Captador de altura trasero
Calculador de ABS
Contacto modo sport
Calculador central (BSI)
Calculador de suspensión
Captador de ángulo de volante
Electroválvula del regulador de rigidez delantero
Electroválvula del regulador de rigidez trasero
Calculador de gestión del motor
Pulsador portón trasero
13
Línea de información
Línea de comando
Línea multiplexada
Figura 7.43.
EJEMPLO
Cita los elementos que forman el regulador de rigidez.
Solución
Es un conjunto formado por una esfera, dos amortiguadores y una electroválvula.
ACTIVIDADES
11. Enumera la diferencia entre una suspensión hidroneumática y una suspensión hidractiva.
12. Explica la diferencia entre una suspensión pilotada y una supensión inteligente.
13. ¿Cómo se produce la variación de la flexibilidad?
14. ¿Qué ventaja aporta la hidractiva 3+?
15. Enumera los elementos que diferencian la hidractiva 3 de la hidractiva 3+.
9
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13:38
Página 265
Suspensón pilotada electrónicamente
265
4. Suspensión neumática
Este sistema tiene los mismos órganos que cualquier suspensión neumática, como
fuelles y elementos que permiten la entrada y salida de aire del circuito neumático, pero además incorpora un regulador electroneumático que contiene en su interior las válvulas de solenoide o electroválvulas que están controladas por el calculador electrónico (figura 7.44).
Filtro
Resorte
neumático T.D.
Compresor
Válvula de alivio
Depósito
húmedo
Depósito
principal
Depósito
auxiliar
Circuito frenos
de aire
comprimido
Regulador
electroneumático
Resorte
neumático T.I.
Captadores de nivel
Velocidad km/h
U.E.C.
Mando a distancia
Testigo
Toma de diagnosis
Captador de baja presión
a
Figura 7.44. Esquema de una suspensión neumática controlada electrónicamente.
4.1. Principio de funcionamiento
Cuando aumenta la carga del vehículo, el resorte de aire se comprime. Por tanto, baja
la carrocería y resulta una suspensión más dura. El calculador electrónico detecta a
través del sensor de nivel una disminución de altura de la carrocería y automáticamente ordena la apertura de la electroválvula correspondiente para que permita la
entrada de aire comprimido al resorte y se pueda regular la posición de la altura.
El control de las electroválvulas del regulador electroneumático permite tener en
cuenta cualquier variación de la carga; por tanto, la flexibilidad de la suspensión
es variable.
Cuando se descarga el vehículo, el aire de los resortes se expansiona disminuyendo su presión, con lo que varía la posición de la carrocería, que sube de altura. El
sensor de nivel detecta esta subida de altura e informa al calculador electrónico,
que ordena la apertura de la electroválvula para que salga aire del resorte y disminuye la altura de la carrocería hasta una posición adecuada.
4.2. Disposición de los elementos en el vehículo
Como muestra la figura 7.45, el sistema de suspensión está formado por el circuito de alimentación, constituido por el depósito auxiliar (3) y el regulador electroneumático (4) que contiene en su interior las electroválvulas (5, 6 y 7) unidas
mediante canalizaciones a los dos fuelles neumáticos (1), uno para cada lado del
eje, y al corrector de frenada (8).
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Página 266
Unidad 7
266
En funcionamiento, cuando los sensores de nivel (11) detectan un desnivel de la
plataforma, informan al calculador (9), el cual ordena la activación de la electroválvula correspondiente (5, 6, 7), incorporada en el regulador electroneumático (4) para permitir la entrada o salida de aire del fuelle.
El mando a distancia (12) colocado en el salpicadero permite al conductor dar órdenes directas al calculador para que se produzca el aumento o disminución de nivel de los fuelles de la suspensión en las situaciones de carga o descarga.
1. Fuelles neumáticos:
D. de la derecha
I. de la izquierda
2. Válvula de cuatro vías del circuito
neumático de frenos
3. Depósito auxiliar propio
del circuito de la suspensión
4. Regulador electroneumático
5. Válvula de admisión del aire
y de descarga
6 y 7. Válvulas de mando para los fuelles
8. Corrector de frenada
9. Unidad electrónica de control
10. Válvula de nivel derecha
11. Válvula de nivel izquierda
12. Mando a distancia
13. Contactor de baja presión
14. Dispositivo de escape
D
9
U.E.C.
5
8
1
10
7
6
13
3
4
14
2
I
12
1
11
a
Figura 7.45. Suspensión neumática controlada electrónicamente.
4.3. Estudio de los órganos constructivos
Regulador electroneumático
Es una pieza clave en el sistema (figura 7.46), está formado principalmente por un
cuerpo que incorpora tres válvulas (1, 2 y 3) y tres electroválvulas (5, 6 y 7).
La válvula (1) alimenta al fuelle neumático D de la derecha, mientras que la válvula (2) alimenta al fuelle neumático de la izquierda I.
D
1
8
I
10
2
4
3
9
11
7
a
6
Figura 7.46. Regulador electroneumático.
5
12
1. Válvula de mando para alimentación y descarga
del fuelle neumático de la derecha (D)
2. Válvula de mando para alimentación y descarga
del fuelle neumático de la izquierda (I)
3. Válvula de admisión del aire y descarga
4. Fuelles neumáticos
5. Solenoide de la válvula de admisión y descarga
6. Solenoide de la válvula del fuelle izquierdo
7. Solenoide de la válvula del fuelle de la derecha
8. Depósito auxiliar de aire comprimido
9. Conducto de comunicación de las válvulas para
el paso del aire
10. Placa de cierre
11. Canal para efectuar la descarga
12. Dispositivo de escape
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Página 267
Suspensón pilotada electrónicamente
La válvula 3 cumple dos funciones diferentes:
• La alimentación de aire del regulador electroneumático.
• La expulsión del aire a la atmósfera a través de un conducto de escape (14)
para vaciar el aire de los fuelles neumáticos cuando se desea bajar el nivel de la
suspensión.
El calculador propociona alimentación a las electroválvulas (5, 6 y 7). El funcionamiento del regulador electroneumático se produce de la forma siguiente:
La válvula (3) está comunicada con el depósito (8) del que recibe alimentación.
También se comunica con el exterior cuando la placa de cierre 10 cierra la entrada
de aire al conducto de distribución (9) y permite la salida de aire a través del conducto (11).
Cuando el calculador ordena la entrada de aire en el interior del regulador electroneumático, acciona el bobinado de la electroválvula (5), que coloca la válvula 3 en la posición abierta, y el aire puede penetrar hacia el interior del conducto de distribución (9). Desde donde puede trasladarse a cada uno de los fuelles
neumáticos (4), dependiendo de la apertura de las válvulas (1 y 2).
La posición de las válvulas (1 y 2) depende también de la acción de los bobinados (6 y 7), que permiten el cierre o apertura de cada una de ellas, según la orden
recibida del calculador.
Cuando el calculador detecta un desnivel en la plataforma, por ejemplo en el lado
izquierdo, ordena el accionamiento de la electroválvula (6) cerrando la salida de
aire y creando una presión capaz de abrir la válvula (2) que permite introducir aire
en el fuelle I hasta alcanzar la altura correcta.
Para sacar aire del fuelle neumático, por ejemplo en una descarga, el calculador
deja de proporcionar corriente; la electroválvula (5), que acciona la válvula (3)
la cual desciende por la acción del muelle y también la placa de cierre (10) hasta taponar la entrada del aire en el conducto (9). Por otra parte, se pone este conducto (9) en comunicación con la atmósfera a través del conducto interno (11).
En cuanto el calculador registra un nivel adecuado para el fuelle en cuestión, levanta la posición de la válvula de servicio (3) e interrumpe el paso del aire de descarga.
a
Figura 7.47. Regulador electroneumático en el vehículo.
267
saber más
La elasticidad
de la suspensión neumática
La suspensión neumática pilotada
está basada en el aprovechamiento de la elasticidad que proporciona una cantidad de aire dentro de
los fuelles.
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Unidad 7
268
VS(F55)
A30
X2 X1
15/9 15/13
X2
NR(ENR) 15/15
A14
X2 X2 X2
15/4 15/7 15/9
1
1
4
X2 X2
15/1 15/3
12.05
12.06 P
4
X2
15/9
12.06
4
P
4
4
12.06
X2
15/6
P
4
X2
15/5
X2
15/8
4
43.01
12.05
1
X2 X2 X2 X2
15/13 15/11 15/10 15/4
4
43.01
43.01
1
1
1
38.02
38.02
22
25
2
21
14
30.01
12
1
3
1
39.02
5.01
V
33.05
12
23
38.02
23
12.09
4
1
43.01
12.05
7.02
X
Z
DS
NR(ENR)
A14
X1 X1 X1
15/1 15/2 15/3
X1 X1 X1
15/14 15/7 15/12
1A
X1 X1 X1 X1
15/8 15/11 15/13 15/15
15 31 30
P2
10.10
9.05 9.05
a
42.13
1
43.01
2
1
1
43.01
1
4
Y
AH8
2A
Abreviatura
Denominación
5.01
Depósito de aire comprimido de una cámara
7.02
Válvula de descarga de reflujo limitado
9.05
Avisador luminiscente amarillo
10.10
Unidad de mando
12.05
Sensor de carrera
12.06
Sensor de presión
12.09
Sensor de agua de condensación
30.01
Válvula de seguridad
33.05
Bloque de válvulas electromagnéticas eje delantero
38.02
Empalme de comprobación M16 x 1.5
39.02
Silenciador
42.13
Bloque de válvulas electromagnéticas eje trasero
43.01
Fuelle de tubo
Figura 7.48. Esquema electroneumático y funcionamiento.
Mando a distancia
El calculador está unido por un cable largo al mando a distancia, el cual permite
al conductor regular la altura de la suspensión (figura 7.49).
Captador de nivel
Como muestra la figura 7.50, los captadores de nivel están constituidos por un
cuerpo (1) unido por un extremo a una varilla (2). Esta modifica el eje interior
del mismo (3) con la variación de nivel, dando origen a una señal eléctrica en
función de este, que informará al calculador.
2
a
d
1
Figura 7.49. Mando a distancia.
Figura 7.50. Captador de nivel.
1. Cuerpo de dispositivo
2. Bieleta de mando
3. Solenoide del captador
3
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Suspensón pilotada electrónicamente
269
4.4. Amortiguador PDC (Pneumatic Damping Control,
control neumático de la amortiguación)
En vehículos de turismo y todoterrenos, se utiliza una suspensión neumática independiente pilotada electrónicamente. Puede ser utilizada solo en el eje trasero
o en ambos (véase la figura 7.51). Su función es mantener constante el índice de
amortiguación y conseguir un comportamiento de regulación constante de altura, de cuatro niveles.
Transmisor de nivel del
vehículo trasero derecho
Acumulador
presión
Unidad
de control
Brazo telescópico neumático trasero derecho
con amortigación en función de carga
Unidad de mandos
Brazo telescópico
delantero derecho
Transmisor de
nivel del vehículo
trasero izquierdo
Conducciones
eléctricas/
neumáticas
Transmisor de nivel
del vehículo delantero
derecho
Brazo telescópico
delantero izquierdo
Transmisor de nivel del
vehículo delantero izquierdo
a
Brazo telescópico
trasero izquierdo
con amortiguación
en función de la carga
Grupo de alimentación
de aire con:
compresor
válvula de descarga
válvulas de cierre transversal
transmisor de temperatura
transmisor de presión
Figura 7.51. Vehículo equipado con amortiguadores PDC.
En la figura 7.52 se muestra la constitución del conjunto amortiguador integrado
en el fuelle.
La modificación de la fuerza de amortiguación se realiza por medio de una válvula PDC integrada en el amortiguador. Como se muestra en la figura 7.53, el amortiguador puede ir integrado o separado del muelle neumático (están comunicados
a través de una tubería flexible).
En función de la carga del vehículo, se modifica un estrangulador variable en la
válvula PDC que influye sobre la resistencia de flujo y, por tanto, sobre la fuerza
de amortiguación en las etapas de tracción y compresión.
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Unidad 7
270
Cierre superior
de carcasa
Anillo tensor
Capa cubriente interior
Muelle neumático (balona)
Guarnecido
interior textil 1
Muelle
neumático
Guarnecido
interior textil 2
Tubería
flexible
Capa cubriente exterior
Válvula PDC
Émbolo
de desarrollo
a
Émbolo de desarrollo
Figura 7.52. Amortiguador integrado en el fuelle.
a
Figura 7.53. Tipos de amortiguadores PDC.
Constitución y funcionamiento
Como se muestra en la figura 7.54, la válvula PDC ejerce mayor o menor resistencia
sobre el flujo del líquido en la cámara de trabajo 1. Cuando existe baja presión en el
muelle neumático, por ejemplo vehículo vacío o poca carga, la válvula PDC ofrece una
baja resistencia de flujo, por consiguiente una parte del aceite evade la válvula amortiguadora correspondiente. Por tanto, resulta reducida la fuerza de amortiguación.
La resistencia que ofrece la válvula PDC al flujo de aceite es proporcional a la presión del muelle neumático.
La fuerza de amortiguación depende de la resistencia que oponga al flujo la válvula de amortiguación tanto en compresión como en tracción.
Carga de gas
Tope de tracción
Cámara de trabajo 1
Estrangulador en
el empalme neumático
Taladros
Válvula del émbolo
con retén
Cámara de trabajo 2
Válvula PDC
Válvula en la base
a
Figura 7.54. Amortiguador PDC.
Funcionamiento
Etapa de tracción con baja presión del muelle neumático
El émbolo es tirado hacia arriba, como se muestra en la figura 7.55. Una parte del
aceite fluye a través de la válvula del émbolo y la otra parte fluye por los taladros
en la cámara de trabajo hacia la válvula PDC. Debido a la baja presión de control del muelle neumático, es baja también la resistencia de flujo de la válvula
PDC y se reduce la fuerza de amortiguación.
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Página 271
Suspensón pilotada electrónicamente
271
Etapa de tracción con alta presión del muelle neumático
Como se muestra en la figura 7.56, la presión de control y la resistencia que opone la válvula PDC es alta. Por tanto, el flujo de aceite tiene que pasar por la válvula del émbolo, aumentando así la fuerza de amortiguación.
Baja presión
del muelle neumático
Alta presión
del muelle neumático
Válvula PDC
abierta
Figura 7.55. Tracción con baja presión del
muelle neumático.
a
Válvula PDC
cerrada
Figura 7.56. Tracción con alta presión del
muelle neumático.
a
Etapa de compresión con baja presión del muelle neumático
El émbolo es oprimido hacia abajo, como se muestra en la figura 7.57. La amortiguación queda definida por el paso de flujo por la válvula de la base y también por
el émbolo. El aceite despejado por el movimiento del émbolo fluye, a través de la
válvula de la base, hacia la cámara de las reservas y, a través de los taladros en la
cámara de trabajo 1, hacia la válvula PDC.
Con baja presión del muelle neumático, la presión de control también es baja,
ofreciendo poca resistencia al paso de flujo por la válvula PDC, reduciéndose así
la fuerza de amortiguación.
Baja presión
del muelle neumático
Válvula PDC
abierta
Figura 7.57. Compresión con baja presión
del muelle neumático.
a
Alta presión
del muelle neumático
Válvula PDC
cerrada
a Figura 7.58. Compresión con alta presión del
muelle neumático.
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Unidad 7
272
Etapa de compresión con alta presión del muelle neumático
Como se muestra en la figura 7.58, cuando existe una alta presión de control y,
por tanto, una alta resistencia de flujo por parte de la válvula PDC, la mayor parte de flujo tiene que pasar por la válvula de la base, aumentando la fuerza de
amortiguación.
Compresor
Para la generación del aire comprimido se emplea un compresor de émbolo alternativo con deshidratador integrado (véase la figura 7.59), para evitar así la suciedad de aceite en los fuelles.
El compresor es de una versión de funcionamiento que no necesita engrase ni cojinetes con lubricación permanente.
Para proteger el compresor contra un posible sobrecalentamiento, se desactiva si
tiene una temperatura excesiva.
Válvula de descarga
Caja de plástico
con unidad
de control
Válvula de descarga neumática
en la válvula limitadora de presión
Válvula de
retención 3
Válvula
de descarga
Válvula de retención 1
Deshidratador
Segmento PTFE
p. émbolo
Filtro de
aspiración
Compresor
V66
Empalme
de presión
Filtro de
descarga
Válvulas de cierre
transversal
a
Silentbloc
Válvula de
retención 2
Figura 7.59. Compresor y su funcionamiento (a la derecha).
Aspiración y compresión
Como se muestra en la figura 7.60, durante el movimiento ascendente del émbolo, se aspira aire del exterior que pasa a la parte inferior a través de un filtro. En
la zona superior del émbolo se comprime pasando a través de la válvula de retención 1 hacia el deshidratador.
A través de la válvula de retención 2, el aire comprimido y deshidratado se conduce hacia las válvulas de cierre.
Deshidratador
Para evitar la condensación de agua y los problemas de corrosión y congelación,
es importante deshidratar el aire. El sistema empleado es un deshidratador regenerativo (véase la figura 7.61). El secante es un granulado de silicato sintético, capaz de almacenar una cantidad de agua. El deshidratador es regenerativo y solo
funciona con aire filtrado, exento de aceite, por tanto también está exento de
mantenimiento.
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Página 273
Suspensón pilotada electrónicamente
Deshidratador
273
Válvula de retención 1
Carga
de granulado
Válvula de retención 2
Empalme de presión
a Figura 7.60. Funcionamiento del deshidratador.
a
Figura 7.61. Deshidratador
Regeneración
En una primera fase, el aire comprimido pasa a través del deshidratador (véase la
figura 7.62). La humedad es retenida y se almacena internamente en el deshidratador y el aire pasa en estado seco hacia el sistema.
La regeneración del deshidratador se realiza en el ciclo de descarga. Durante la
descarga, el aire residual realimenta el deshidratador, en el cual absorbe de nuevo la humedad que se encuentra en el mismo.
Deshidratador
a
Figura 7.62. Proceso de regeneración.
Válvula de descarga
La válvula de descarga es una versión de 3/2 vías con tres conexiones y dos posiciones (véase la figura 7.63).
En funcionamiento, se encuentra cerrada, sin corriente, y se utiliza únicamente
para la descarga y permitiendo el descenso.
Válvula para brazo telescópico
La válvula de los brazos telescópicos es una versión de 2/2 vías con dos conexiones y dos posiciones (véase la figura 7.64). Se utiliza para cargar y descargar los
muelles neumáticos. Permite la entrada y salida de aire de los mismos.
La unidad de control excita la válvula de descarga, conjuntamente con las válvulas de los brazos telescópicos para efectuar la descarga.
07 C_Fluidos_SD.qxd:07 C_Fluidos_SD
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13:38
Página 274
Unidad 7
274
a
Figura 7.63. Válvula de descarga.
Figura 7.64. Válvula para brazo telescópico
(amortiguador).
a
Transmisor para regulación de nivel
Es el encargado de detectar el nivel del vehículo (véase la figura 7.65). Se emplea
un sensor goniométrico sin contacto físico que determina la carrera de contracción del eje trasero con respecto a la carrocería, con ayuda de un mecanismo de
bieletas de acoplamiento.
Integración en un eje de brazos
interconectados
Soporte
(fijado a la
carrocería)
Transmisor
para regulación
de nivel G84
Bieleta de
acoplamiento
Transmisor para regulación de nivel G84
Soporte
Bieleta acoplamiento
Barra estabilizadora
Perfil transversal del eje
a
Integración en un tracción quattro con eje
de doble brazo transversal
Bastidor auxiliar
Figura 7.65. Capador de nivel.
Funcionamiento
Está formado por un imán anular exterior (véase la figura 7.66) y, en su interior,
por un núcleo férrico formado por dos piezas con un Hall entre ambas. El circuito integrado Hall está situado en posición descentrada.
Por tanto, según la posición del imán anular varía el campo magnético que pasa
por el circuito integrado de Hall.
La señal que de ahí resulta es transformada en una señal de tensión proporcional
al ángulo. Esta señal de tensión analógica se utiliza por la unidad de control para
determinar el nivel momentáneo del vehículo.
Funcionamiento del circuito neumático
Como se muestra en la figura 7.67, el circuito está aplicado sobre el eje trasero. Existen también vehículos que incorporan amortiguadores PDC en las cuatro ruedas, resultando un circuito con dos brazos telescópicos más con sus respectivas válvulas.
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13:38
Página 275
Suspensón pilotada electrónicamente
Desvío 35° a la izquierda
275
Sin desviación
N
Desvío 35° a la derecha
N
N
S
S
S
Estator
(núcleo férrico dividido)
Rotor
(imán anular)
IC de Hall
Voltios
Posición media
Posición aproximada
del nivel teórico
Ángulo de giro
a
Figura 7.66. Funcionamiento del circuito integrado de Hall.
de la unidad de control
del relé para compresor
10
9
8
Esquema hidráulico
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
7
1
2
4
3
6
5
10.
11.
11
12
13
12.
13.
de la unidad de control
14
a
Figura 7.67. Circuito neumático eje trasero.
Fase de carga
La unidad de control acciona las válvulas 11 y 12 de los brazos telescópicos para
permitir la entrada del aire.
Fase de descarga
La unidad de control acciona todas las válvulas 11 y 12 de los brazos telescópicos
para permitir la salida del aire y simultáneamente acciona también la válvula de
descarga 10.
14.
Filtro de aspiración
Compresor con motor
Válvula de retención 1
Deshidratador
Válvula de retención 2
Válvula de retención 3
Estrangulador
Filtro de descarga
Válvula de descarga
neumática
Válvula de descarga
Válvula para brazo
telescópico tra. izq.
Válvula para brazo
telescópico tra. der.
Muelle neumático
trasero izquierdo
Muelle neumático
trasero derecho
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13:38
Página 276
Unidad 7
276
4.5. Amortiguador CDC (Continuous Damping Control)
Permite conseguir regulación continua de la amortiguación, mantenimiento del
vehículo a un nivel constante sobre el pavimento, independientemente de la carga, y enorme capacidad de adaptación a los deseos del conductor o a la velocidad
del vehículo (véase la figura 7.68).
Cable del amortiguador
Soporte de fijación
superior
del brazo telescópico
Soporte
(de tracción y presión)
Tapa del
muelle neumático
Balona del muelle
neumático
Tapa del muelle
neumático
Acumulador
adicional
Muelle adicional
(tope elástico)
Émbolo
de desarrollo
para la balona
Varilla de émbolo
del amortiguador
Guía exterior
Fuelle (fuelle
de protección)
Cable del
amortiguador
Soporte
(de tracción
y presión)
Muelle adicional
(tope elástico)
Balona del muelle
neumático
Émbolo de desarrollo
para la balona
Varilla
de émbolo del
amortiguador
Guía exterior
Fuelle (fuelle
de protección)
Acumulador
adicional
Amortiguador
Amortiguador
Cable de conexión
Varilla
de émbolo
hueca
Carcasa
Bobina
electromagnética
Tubo 1
(tubo de depósito)
Inducido
Tubo 2
(tubo de cilindro)
Muelle de válvula
Válvula amortiguadora
principal
Válvula
adicional
Flujo de aceite
a
Figura 7.68. Amortiguadores CDC.
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Suspensón pilotada electrónicamente
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Está formado por un amortiguador bitubo de gas presurizado con reglaje eléctrico
continuo. El conjunto resorte amortiguador se denomina brazo telescópico neumático. Utiliza un acumulador adicional que difiere si va montado al eje delantero o al eje trasero.
En el eje delantero se reconoce como un cilindro pequeño y en el eje trasero tiene forma de esfera, con mayor capacidad.
En la figura 7.69 se muestra el grupo propulsor del aire y las conexiones del mismo.
Bloque
de válvulas
electromagnéticas
Aislador
de vibraciones
Motor eléctrico
Silenciador/filtro
Tubo de
aspiración/
descarga
Pieza de empalme
en T entre los
tubos de
aspiración/descarga
Tubo de
descarga
Compresor
Sensor de temperatura
del compresor
Válvula neumática Deshidratador de aire
de descarga
delante izquierda/rojo
Acumulador de presión/lila
Empalme compresor
Terminal eléctrico
detrás
izquierda/
negro
detrás derecha/azul
delante derecha/verde
Bloque de
válvulas
electromagnéticas
a
Figura 7.69. Grupo de alimentación de aire.
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Unidad 7
278
La válvula para reglaje de la amortiguación
Realiza la modificación de la fuerza de amortiguación sobre un extenso margen, mediante una válvula de mando eléctrico integrada en el émbolo.
La unidad de control modifica la corriente aplicada a la bobina electromagnética, en milésimas de segundo, para adaptarse a las necesidades momentáneas,
modificando a la vez el paso de flujo de aceite que pasa por la válvula del émbolo, y con éste la fuerza de amortiguación.
El sistema está formado por:
• Una unidad de control.
• Un muelle neumático y un sensor de nivel del vehículo en cada costado.
• Un amortiguador regulable en cada costado, integrado en el brazo telescópico.
• Un compresor con deshidratador de aire y sensor de temperatura.
• Un bloque de válvulas electromagnéticas, compuesto por cuatro válvulas,
una válvula de descarga, una válvula acumulador de presión y un sensor de
presión integrado.
• Un acumulador de presión.
• Tuberías de aire desde el compresor hacia los diferentes brazos telescópicos
neumáticos y hacia el acumulador de presión.
• En cada brazo telescópico neumatico, un sensor de aceleración de la rueda.
• Tres sensores de aceleración de la carrocería.
Los sensores de aceleración de las ruedas que van montados a cada amortiguador informan, conjuntamente con los sensores de aceleración de la carrocería,
a la unidad de mando, que los utilizan para calcular el tarado necesario para los
amortiguadores.
Funcionamiento del circuito neumático
Fase de carga
La unidad de control (véase la figura 7.70) acciona las válvulas 12, 13, 14, 15 de
los brazos telescópicos para permitir la entrada del aire.
Fase de descarga
La unidad de control acciona todas las válvulas 12, 13, 14, 15 de los brazos telescópicos para permitir la salida del aire y, simultáneamente, acciona también la
válvula de descarga 2.
Acumulador
El acumulador de presión permite elevar rápidamente el nivel del vehículo; para
ello, la unidad de control acciona la válvula 11. También evita las emisiones sonoras.
Si hay suficiente presión en el acumulador se pueden ejecutar ciclos de regulación ascendente sin intervención del compresor. Cuando se produce una bajada de presión, es detectada por el sensor de presión, que informa a la unidad de
control, que, a su vez, ordena el funcionamiento del compresor y la apertura de
la válvula 11.
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Suspensón pilotada electrónicamente
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J403
J197
Esquema neumático
1. Válvula neumática de descarga
2. Válvula eléctrica de descarga
3. Silenciador/filtro
4. Compresor
5. Válvula de retención 1
6. Deshidratador de aire
7. Estrangulador de descarga
8. Válvula de retención 3
9. Válvula de retención 2
10. Sensor de presión
11. Válvula para acumulador de presión
12. Válvula para brazo telescópico tra. izq.
13. Válvula para brazo telescópico tra. der.
14. Válvula para brazo telescópico del. izq.
15. Válvula para brazo telescópico del. der.
16. Acumulador de presión
17. Brazo telescópico trasero izquierdo
18. Brazo telescópico trasero derecho
19. Brazo telescópico delantero izquierdo
20. Brazo telescópico delantero derecho
2
1
7
5
4
8
6
3
9
p
10
11
12
13
14
15
16
17
a
18
19
20
Figura 7.70. Elementos del sistema.
EJEMPLO
¿A qué elemento del circuito de frenos transmite información la suspensión de las condiciones de
carga?
Solución
Al corrector de frenada.
ACTIVIDADES
16. Explica la diferencia entre una suspensión neumática y una suspensión neumática pilotada.
17. Dibuja de forma esquemática los elementos de la suspensión neumática controlada y realiza la unión entre ellos.
18. ¿Qué elementos intervienen en la obtención de la flexibilidad variable?
19. ¿Qué elemento modifica la fuerza de amortiguación en un amortiguador PDC?
20. ¿Qué función cumple el deshidratador?
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Unidad 7
280
5. Control antibalanceo activo
Cuando el vehículo toma una curva (figura7.71), la acción de la fuerza centrífuga hace que el peso se sobrecargue sobre las ruedas exteriores produciendo la inclinación de la carrocería hacia ese lado. Para limitar esta inclinación
en beneficio de la estabilidad del vehículo y de la comodidad de los pasajeros,
se emplean las barras estabilizadoras, que se colocan tanto en el eje delantero como en el eje trasero, enlazando los sistemas de suspensión de ambas ruedas del mismo eje.
Al tomar una curva, el vehículo se inclina hacia un lado, aumenta la diferencia angular entre los brazos derecho e izquierdo de un mismo eje. Entonces se
aplica un par de torsión sobre la barra estabilizadora que la retuerce oponiéndose a esta acción y por tanto, presenta una dificultad a la inclinación de la carrocería.
Cuanto más rígida sea una barra estabilizadora, con mayor eficacia se opone al
balanceo, pero disminuye la flexibilidad a la suspensión y el confort de los pasajeros.
a Figura 7.71. Esquema neumático.
Por tanto, se necesita una barra estabilizadora flexible para circular en línea recta, donde el balanceo del vehículo es mínimo (se obtiene gran confort), y otra más
rígida para tomar las curvas, donde el balanceo es máximo (se obtiene gran estabilidad y seguridad del vehículo). Esta es la gran ventaja que aporta el sistema antibalanceo.
5.1. SC/CAR
saber más
Flexibilidad variable
Es posible modificar el estado de
rigidez de la barra estabilizadora,
mediante una barra estabilizadora
de flexibilidad variable.
El sistema SC/CAR (Systeme Citroën/Control Active Roulis), aunque es independiente, se añade a los efectos producidos por la suspensión hidractiva.
Mantiene la carrocería horizontal en las curvas, con lo que los neumáticos trabajan en las mejores condiciones de geometría y adherencia.
Las leyes de cambio de estado de la suspensión hidractiva han sido adaptadas, con
pasos más frecuentes al estado sport (suspensión rígida), para limitar los movimientos y las amplitudes de cabeceo en una carrocería sobre la que se han suprimido los movimientos de balanceo.
Este dispositivo combina dos subsistemas independientes para combatir el balanceo:
1. Conmutación anticipada entre dos estados de rigidez de la barra estabilizadora.
Parámetros de amplitud y velocidad volante + velocidad vehículo
Calculador hidractiva + SC/CAR
Conmutación: estado flexible o rígido de la barra estabilizadora
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Suspensón pilotada electrónicamente
281
2. Corrección del ángulo de inclinación.
Detección del diferencial angular de los dos brazos delanteros
Corrector de balanceo
Conmutación: estado flexible o rígido de la barra estabilizadora
Principio de funcionamiento
Como se muestra en la figura 7.72, en una trayectoria recta, el cilindro hidráulico está
comunicado con la esfera. De esta manera, la barra estabilizadora no actúa directamente sobre la carrocería y no perjudica el confort, pero al iniciar una curva se interrumpe esa comunicación y la barra estabilizadora actúa de manera rígida (normal).
Vehiculo con
suspensión clásica
Xantia activa
Principio
(cilindro delantero)
Línea
A
recta
Inicio de
una curva
B
Curva
pronunciada C
Esfera
de regulador
Cámara pequeña
20
15
Cámara grande
16
1
1
2
14
21
9
A.P.
C
12
B
a
A
Figura 7.72. Funcionamiento del sistema antibalanceo.
1.
9.
12.
14.
15.
16.
20.
21.
A.
B.
C.
Calculador suspensión
Esfera SC/CAR (acumulador)
Válvula de seguridad
Corrector SC/CAR
Cilindro SC/CAR delantero
Cilindro SC/CAR trasero
Regulador SC/CAR
Electroválvula de regulador SC/CAR
Hacia dosificador de frenos
Hacia suspensión trasera
Hacia suspensión delantera
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Unidad 7
282
Cuando se supera una inclinación de la carrocería de más de 0,3°, el cilindro recibe o expulsa líquido a presión, estirándose o encogiéndose, con lo que se aplica
una fuerza en sentido contrario a la inclinación de la carrocería.
Disposición de los elementos
saber más
Estabilidad y confort
Los sistemas antibalanceo corrigen
la inclinación de la carrocería que
se produce al tomar las curvas,
dotando al vehículo de mayor estabilidad y confort.
El Sistema Citroën de Control Activo del Balanceo (SC/CAR) es un complemento a la suspensión hidractiva que recurre a la inteligencia de la electrónica y
a la fuerza de la hidráulica para mantener el vehículo en posición horizontal.
Como muestra la figura 7.73, el sistema está formado por una parte electrónica,
una hidráulica y otra mecánica.
La parte electrónica está formada por dos captadores (captador de volante) (3)
y de velocidad del vehículo (6), comunes para la suspensión hidractiva y
SC/CAR transmiten al calculador de suspensión (1) las informaciones de ángulo y velocidad de volante, así como la velocidad del vehículo.
El calculador (1) contiene el programa preestablecido de cada una de estas
funciones que operan de manera independiente. La etapa que afecta al sistema antibalanceo (SC/CAR) provoca, según una estrategia que difiere en función de la velocidad del vehículo, un aumento de la rigidez del balanceo en
curvas.
Para ello actúa sobre la electroválvula (21) del regulador SC/CAR (20).
La parte hidráulica utilizada por el sistema antibalanceo SC/CAR está constituida por la misma fuente de presión y líquido que abastece la dirección, los frenos y la suspensión.
El sistema hidráulico está unido por un circuito específico. Se constituye de:
• Un cilindro hidráulico (15), situado en la parte delantera izquierda, que
une la barra estabilizadora y el brazo de suspensión delantero izquierdo.
• Un cilindro hidráulico (16), situado en la parte trasera derecha, que une
la barra estabilizadora trasera con el brazo de suspensión trasero derecho.
• Una esfera que constituye el elemento elástico del circuito de los cilindros.
Está situada en la parte trasera (central), formando un conjunto con el regulador SC/CAR (20) y la electroválvula (21).
• Un corrector SC/CAR (14) comandado por bieletas, que provoca el accionamiento de los cilindros (15) y (16) para mantener la carrocería horizontal.
Está fijado sobre el puente delantero.
• Un acumulador de líquido para el propio sistema.
Para que exista un equilibrio durante la corrección del balanceo, los cilindros
del sistema SC/CAR están montados en diagonal.
La mecánica del sistema está compuesta de:
• Una barra estabilizadora delantera.
• Una barra estabilizadora trasera.
• Un conjunto de bieletas y resortes que aseguran la unión entre los dos brazos de suspensión delanteros y el corrector SC/CAR (14).
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Suspensón pilotada electrónicamente
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SINÓPTICO DEL CIRCUITO DE SUSPENSIÓN HIDRACTIVA CON SC/MAC Y SC/CAR
2
3
4
5
6
7
8
1
11
10
9
14
15
13
12
16
17
18
19
20-21
23
24
22
26-27
25
28-29
31
30
=
32
33
= LHM
3
6
KM/H
20
16
1
A
15
14
aa
Figura 7.73.
21
9
Alta presión
Presión de utilización
Baja presión
Información
o mando eléctrico
Calculador de suspensión
Captador angular de dirección
Captador de velocidad vehículo
Esfera SC/CAR
Corrector SC/CAR
Cilindro SC/CAR delantero
Cilindro SC/CAR trasero
Regulador SC/CAR
Electroválvula de regulador
SC/CAR
A. Fuente de presión
1.
3.
6.
9.
14.
15.
16.
20.
21.
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Unidad 7
284
Mando mecánico del balanceo
El mando del balanceo (figura 7.74) da la orden necesaria para mantener la carrocería en posición horizontal durante una curva.
Los movimientos oscilantes de los brazos delanteros (A y B) son transformados mediante bieletas (a y b) en movimientos rectilíneos.
El mando de balanceo, provisto de dos resortes, mide la diferencia de desplazamiento de las bieletas provocada por la diferencia de posición angular de los
brazos de suspensión delanteros.
Una diferencia de 0,3° de los ángulos de los brazos delanteros provoca el desplazamiento del eje corrector SC/CAR (c).
B
C
A
b
a
C
a
b
a
A-B. Brazos oscilantes
C. Corrector antibalanceo
a-b. Bieletas
Figura 7.74. Mando mecánico del balanceo.
Corrector del balanceo
El corrector de balanceo (figura 7.75), igual que en la suspensión, es el encargado de añadir o retirar líquido hidráulico de los cilindros, con el fin de
modificar su longitud y, por consiguiente, equilibrar la carrocería del vehículo.
El corrector solo debe de actuar en solicitaciones importantes, con el fin de privilegiar el confort.
Es un distribuidor de dos vías que según la posición de su eje:
• Pone en comunicación la admisión con la utilización de los cilindros.
• Pone en comunicación la utilización de los cilindros con el retorno al depósito.
• Aísla la utilización de los cilindros de la admisión y el escape (posición
neutra).
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Suspensón pilotada electrónicamente
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RD
AP
5
4
5
4
1
1
1. Muelle
2. Válvula
3. Eje distribuidor
4. Arandelas metálicas
3
C
2
5. Membrana de goma
D
2
AP. Llegada alta presión
RD. Retorno depósito
CS. Cilindro de suspensión
CS
a
Figura 7.75. Corrector balanceo.
Tren delantero
Como muestra la figura 7.76, el cilindro 9 permite inclinar la carrocería con relación al suelo para obtener el comportamiento natural deseado.
1
2
3
3
9
X
7
4
8
6
5
4
1. Fijación superior
del elemento portador
2. Fijación del elemento
portador a la carrocería
3. Fijación superior de la bieleta
o del cilindro
a
4. Fijación inferior de la bieleta o del cilindro
5. Fijación de la rótula
6. Fijación de la rótula sobre el pivote
7. Fijación del elemento portador al pivote
8. Fijación de la transmisión sobre el eje
9. Cilindro
Figura 7.76. Tren delantero.
El cilindro SC/CAR une la barra estabilizadora 4 al elemento de suspensión delantero izquierdo. De esta forma, la unión de la barra estabilizadora con el elemento de suspensión está asegurada en el lado derecho por una bieleta de longitud fija y en el lado izquierdo por un elemento de longitud variable (cilindro
SC/CAR).
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Unidad 7
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Hidráulicamente, el cilindro puede presentar tres estados diferentes:
• Unido a la esfera del regulador SC/CAR: mayor elasticidad en línea recta.
• Completamente aislado: asegura la rigidez al inicio de la curva.
• En unión con la fuente de presión: mantiene la carrocería horizontal en giros
pronunciados.
Tren trasero
El cilindro permite inclinar la carrocería con relación al suelo para obtener el
comportamiento natural deseado.
La barra estabilizadora está fijada sobre el eje trasero.
Como muestra la figura 7.77, el cilindro SC/CAR (16) une la barra estabilizadora (15) al brazo de suspensión trasero derecho.
De esta forma, la unión de la barra estabilizadora y los brazos de suspensión
traseros, está asegurada por una bieleta de longitud fija en el lado izquierdo y un elemento de longitud variable (cilindro SC/CAR) en el lado derecho.
Hidráulicamente el cilindro puede presentar tres estados diferentes:
• Unido a la esfera de regulador SC/CAR: mayor elasticidad en línea recta.
• Completamente aislado: asegura la rigidez al inicio de la curva.
• En unión con la fuente de presión: mantiene la carrocería horizontal en giros pronunciados.
14
15
16
20
19
18
14. Fijación de la brida de apoyo de unión
15. Fijación varilla de mando de altura
trasera SC/CAR
16. Fijación inferior del cilindro de SC/CAR
17. Fijación superior del cilindro SC/CAR
a
Figura 7.77. Tren trasero.
17
18. Fijación superior de la bieleta
19. Fijación de la brida de apoyo de barra
estabilizadora
20. Fijación inferior de la bieleta
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Suspensón pilotada electrónicamente
287
5.2. ARS
El sistema de Sanchs Boge (figura 7.78) o sistema antibalanceo activo ARS (Active Roll Stabilization) sustituye la barra estabilizadora convencional por una barra
activa. Esta barra activa está formada por dos semibarras conectadas entre sí mediante un motor hidráulico.
3
2
4
1
5
6
8
1
7
1. Estabilizadora activa con motor de giro
2. Electrónica de mando
3. Sensor para la velocidad
4. Sensor para el ángulo de la dirección
a
5. Sensor para el ángulo de la mariposa
6. Bloque de válvulas
7. Bomba
8. Vaso de expansión
Figura 7.78. Vehículo equipado con control de balanceo ARS.
Si el motor permanece en reposo, las dos semibarras se pueden mover de forma independiente, de tal forma que no afectan al confort.
Cuando el coche que es sometido a una fuerza lateral al iniciar una curva, el
motor colocado entre las dos semibarras actúa, ejerciendo fuerza la una sobre
la otra y realizando la unión de la suspensión de las dos ruedas de cada eje con
la fuerza que sea precisa. Se obtiene así una barra estabilizadora rígida (normal)
que proporciona una gran estabilidad.
El calculador recibe información mediante los sensores de:
• Velocidad del vehículo.
• Posición del acelerador.
• Ángulo de giro del volante.
A partir de estos parámetros obtenidos, el calculador envía órdenes a un grupo hidráulico que contiene las electroválvulas. Esta recibe la presión de una
bomba y la envía al motor hidráulico que hay entre las dos semibarras estabilizadoras a través de un acumulador.
En función del paso de aceite que permitan las electroválvulas al motor hidráulico, se ejercerá más o menos fuerza entre las dos semibarras estabilizadoras.
Este sistema no solo aporta las ventajas de tener o no tener barra estabilizadora, sino que también puede variar su dureza.
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Unidad 7
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En funcionamiento
Como muestra la figura 7.79, a través de la información recibida de los sensores, el calculador detecta una inclinación transversal de la carrocería del vehículo. Entonces acciona la bomba y permite el paso de líquido a través de las
electroválvulas hacia los motores hidraúlicos. Por tanto, la fuerza entre las barras estabilizadoras va aumentando y la rigidez de la barra estabilizadora se hace
cada vez mayor.
Semibarra
estabilizadora
Motor hidráulico
delantero
Motor hidráulico
trasero
M
Bomba
hidráulica
M
Vaso
de expansión
Acumulador
Bloque hidráulico
(electroválvulas)
Volante de dirección
Posición del acelerador
Calculador
Velocidad de vehículo
a
Figura 7.79. Esquema de funcionamiento antibalanceo ARS.
6. Intervenciones sobre el sistema
6.1. Precauciones y mantenimiento
Hay que tener las mismas precauciones y realizar el mismo mantenimiento que en
sistemas hidroneumáticos y neumáticos.
Advertencia: para quitar presión al circuito, se procede de la misma forma que en
la suspensión hidroneumática.
Si el vehículo está equipado con sistema antibalanceo, se debe accionar alternativamente (4 o 5 veces), las dos bieletas de mando del corrector SC/CAR para
provocar la caída de presión de la esfera delantera y la esfera del regulador
SC/CAR.
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Suspensón pilotada electrónicamente
6.2. Comprobación y localización de averías
En cuanto a controles y reglajes, se utiliza el mismo procedimiento que en la suspensión convencional y con regulación automática de altura.
La única diferencia respecto a los sistemas vistos anteriormente consiste en la
incorporación de un circuito eléctrico y un calculador electrónico. Los calculadores están equipados de una memoria donde son registrados los defectos
de funcionamiento del sistema (permanentes o fugaces).
El reparador tiene la posibilidad de leer esta memoria con la ayuda de los equipos de diagnosis establecidos por el fabricante. Para efectuar la reparación es
imprescindible disponer de manuales técnicos de reparación donde se encuentran los datos, esquemas y método a seguir.
Datos orientativos (que no deben de utilizarse como una norma).
Para realizar las comprobaciones eléctricas de una suspensión pilotada electrónicamente a través del conector del mazo de cables, es necesario utilizar un
multímetro o bien un osciloscopio junto con una caja de pruebas para verificar las señales en los terminales.
El proceso consiste en intercalar entre la U.E.C. y el conector del mazo de
cables del vehículo la caja de conexiones mediante el cable adaptador adecuado.
Las conexiones de los terminales están colocadas en filas por orden numérico
y tienen grandes enchufes de conexión que permiten conectar con seguridad
los cables de pruebas en el circuito, evitando la posibilidad de conectar con
un terminal incorrecto y, a la vez, reducir la posibilidad de dañar los componentes.
Si no se dispone de una caja de pruebas o de los cables adaptadores adecuados, la comprobación se realiza por el cableado del conector del mazo
de cables retirando la tapa protectora del conector para acceder a los terminales.
EJEMPLO
¿A partir de qué inclinación interviene el sistema antibalanceo?
Solución
0,3°
ACTIVIDADES
21. ¿Cómo se consigue evitar el balanceo?
22. ¿Qué elementos intervienen en el sistema antibalanceo SC/CAR?
23. ¿Qué elementos intervienen en el sistema antibalanceo ARS?
24. ¿Cuál es la diferencia más significativa entre ambos sistemas?
25. ¿Qué ventajas se obtienen con los sistemas antibalanceo al tomar una curva?
289
Circuitos de fluidos SD Ud07_07 C_Fluidos_SD 03/03/11 12:17 Página 290
Unidad 7
290
ACTIVIDADES FINALES
1. ¿Qué es una suspensión activa?
2. ¿Cuáles son las variables que tiene en cuenta para su funcionamiento?
3. ¿Cuándo se necesita un tarado duro en el amortiguador?
4. ¿Cuál es la misión del regulador electroneumático?
D
1
8
I
10
2
4
3
9
11
7
6
12
5
1. Válvula de mando para alimentación y descarga
del fuelle neumático de la derecha (D)
2. Válvula de mando para alimentación y descarga
del fuelle neumático de la izquierda (I)
3. Válvula de admisión del aire y descarga
4. Fuelles neumáticos
5. Solenoide de la válvula de admisión y descarga
6. Solenoide de la válvula del fuelle izquierdo
7. Solenoide de la válvula del fuelle de la derecha
8. Depósito auxiliar de aire comprimido
9. Conducto de comunicación de las válvulas para
el paso del aire
10. Placa de cierre
11. Canal para efectuar la descarga
12. Dispositivo de escape
5. ¿Qué misión cumple un sensor de nivel?
6. ¿Cómo aumenta la estabilidad en la suspensión hidractiva?
7. ¿Cómo se varía la dureza de un amortiguador?
8. Enumera las diferencias existentes entre una suspensión neumática y una suspensión neumática controlada.
9. ¿Qué elemento modifica la fuerza de amortiguación en un amortiguador CDC?
10. Enumera las diferencias existentes entre la suspensión hidractiva y el sistema antibalanceo SC/CAR.
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Suspensón pilotada electrónicamente
291
EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. ¿Cuál es la característica principal en una suspensión pilotada?
5. ¿Cuántos elementos de suspensión intervienen
por eje cuando funciona en modo elástico?
a) Absorber las oscilaciones de la carrocería.
a) Tres esferas y cuatro amortiguadores.
b) Conseguir una amortiguación variable.
b) Un amortiguador y una esfera.
c) Impedir que las irregularidades de firme se transmitan al vehículo.
c) Dos amortiguadores y dos esferas.
d) Incorporación de la electrónica.
2. El funcionamiento del amortiguador de tarado
variable se realiza mediante el control de…
a) Un conjunto muelle amortiguador.
b) La modificación de los diámetros de las válvulas del
amortiguador.
c) La introducción de gas en los amortiguadores.
d) Las electroválvulas que tienen los amortiguadores.
d) Tres amortiguadores y cuatro esferas.
6. ¿Con qué elementos se obtiene la rigidez y flexibilidad variable en una suspensión hidractiva?
a) Un regulador de rigidez acoplado a la esfera adicional.
b) Una esfera adicional por eje.
c) Calculador electrónico.
d) Dos amortiguadores más.
7. ¿Cómo se encuentra la electroválvula del regulador de rigidez cuando está en posición firme?
a) Activada.
b) Reposo.
3. ¿Cuál es la función del calculador electrónico?
a) Analizar las distintas circunstancias de marcha del
vehículo.
b) Ordenar la dureza de los amortiguadores.
c) A partir de los datos que recibe, elegir la amortiguación.
d) Controlar la flexibilidad.
4. Los acumuladores hidráulicos en una suspensión
pilotada autonivelante sirven para…
a) Atenuar los ruidos debidos a las pulsaciones de la
bomba.
b) Equilibrar los volúmenes de aceite durante las
fases de compresión y distensión de los amortiguadores.
c) Elástica.
d) Rígida.
8. ¿Cuál es la característica principal de una suspensión hidractiva 3?
a) Funcionar en modo confort o sport, y de manera
autónoma.
b) Adaptar la altura del vehículo según la velocidad y del
estado de la carretera.
c) Menor número de elementos para conseguir un
funcionamiento automático.
d) Aportar líquido a los cilindros de suspensión para
hacer subir el vehículo.
9. ¿Qué elemento realiza la modificación de la fuerza de amortiguación en un amortiguador PDC?
a) La carga del vehículo.
c) Suministrar alimentación, aceite a la suspensión y
a los frenos.
b) La resistencia de flujo
d) Distribuir el líquido para cada amortiguador.
d) La presión de aire del fuelle.
c) La válvula integrada en el amortiguador.
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Unidad 7
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PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
• Equipo individual de herramientas
• Polímetro
• Equipo de diagnosis
Mantenimiento y diagnosis
de la suspensión hidractiva 3+
MATERIAL
OBJETIVO
• Vehículo, o maqueta, equipado con
suspensión hidractiva 3+
Saber realizar el desmontaje, montaje, mantenimiento, comprobación y diagnosis
de cada uno de los elementos de una suspensión hidractiva 3+, realizando la interpretación correcta de datos, utilizando los esquemas y útiles adecuados, y cumpliendo las normas de seguridad.
• Líquido LDS
• Recipiente de recogida de líquido
y tubo transparente
PRECAUCIONES
• Documentación técnica
• Extraer las emisiones del vehículo.
• Manual de reparación
• Seguir las normas indicadas en el manual de reparación.
• Utilizar correctamente el equipo de diagnosis y medidas.
DESARROLLO
1. Quitar la presión hidráulica de la suspensión
Es necesario despresurizar el sistema para realizar cualquier intervención en la suspensión. Se puede hacer de forma manual o con un equipo de diagnosis.
a) Manual, sin equipo de diagnosis.
Se procede a quitar la presión de la suspensión de cada eje de forma independiente.
Para ello, hay que proceder de la forma siguiente: arrancar motor, colocar mando en posición baja, esperar a
que el vehículo baje totalmente, parar el motor y desenroscar el tornillo de expansión (1) una vuelta (la ubicación del tornillo se muestra en las figuras 7.80 y 7.81, para vehículos con hidractiva, y en las figuras 7.82 y 7.83,
para vehículos con hidractiva +).
Recoger el líquido con un recipiente conectando un tubo de plástico transparente al tornillo de purga.
a
Figura 7.80. Eje delantero.
a
Figura 7.81. Eje trasero.
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Suspensón pilotada electrónicamente
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Grupo hidráulico de rigidez
Electroválvula de rigidez
Válvula de empuje
Potenciómetro de altura
a
Figura 7.82. Eje delantero.
Potenciómetro de altura
a
Grupo rigidez
Figura 7.83. Eje trasero.
b) Quitar la presión de la suspensión con un equipo de diagnosis.
Conectar el equipo, acceder al menú suspensión, elegir test de accionadores y seleccionar despresurizar (véase
la figura 7.84).
a
Figura 7.84. Despresurización.
Esperar la caída total del vehículo.
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Unidad 7
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PRÁCTICA PROFESIONAL (cont.)
2. Vaciado, llenado y purga del circuito hidráulico.
Respetar los intervalos de tiempo para cambiar el LDS y procedimientos a seguir.
a) Vaciado: arrancar el motor, poner el conmutador en posición baja y parar el motor.
Abrir despacio y cuidadosamente el tapón del depósito (atención: el fluido está presurizado).
Desmontar la rueda delantera derecha, retirar protecciones, desmontar la abrazadera del tubo de llenado que
viene desde el depósito al grupo electrohidráulico y proceder a su vaciado (véase la figura 7.85).
b) Llenado: realizar la operación inversa y llenar el depósito hasta la marca MAX. Arrancar el motor, poner en posición alta y baja. Maniobrar la dirección en ambos sentidos de tope a tope.
c) Control de nivel de líquido LDS: se efectúa con el vehículo en posición «baja», debe estar entre las marcas
MIN y MAX. Si es necesario rellenar (véase la figura 7.86).
MAX
HYD
BASE
a
Figura 7.85. Tubo del depósito.
a
Figura 7.86. Eje delantero y nivel.
3. Control de altura del vehículo, proceder de la forma indicada en la unidad 5.
Consultar el manual de fabricante para obtener la cota de altura, medir en los puntos indicados y restar el radio de
la rueda.
4. Realización de la diagnosis del sistema.
a
Figura 7.87. Parámetros.
a
Figura 7.88. Estados.
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Suspensón pilotada electrónicamente
a
Figura 7.89. Actuadores.
a
Figura 7.91. Info Ecu.
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a
Figura 7.90. Errores.
a) Parámetros nos permite realizar una interpretación de los datos (véase la figura 7.87).
b) Estados verifica el funcionamiento de los elementos en ON y OF (véase la figura 7.88).
c) Actuadores realiza una simulación del funcionamiento (véase la figura 7.89).
d) Regulaciones lo usaremos para hacer correcciones, aprendizajes de ángulo de volante y verificar ajustes de altura.
e) Errores, para leer los fallos almacenados en la memoria del calculador (véase la figura 7.90).
f) Información ECU, para obtener la referencia en caso de sustitución (véase la figura 7.91).
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Unidad 7
296
MUNDO TÉCNICO
Máximo agarre en curvas. BMW Dynamic Drive
• Confort máximo en trayectos rectos, muy buena precisión de
la respuesta en curvas.
• Comportamiento sensible al cambio de carga.
• Comportamiento óptimo de giro del vehículo al realizar cambios rápidos de carril y maniobras evasivas repentinas.
• Movimientos de tambaleo, intencionadamente permitidos,
avisan al conductor cuando se alcanza el límite dinámico.
a Sin Dynamic Drive: el BMW puede conducirse de modo seguro y deportivo en curvas. Cuando se conduce rápidamente en curvas, la estructura se inclina hacia el exterior de la
misma. Los estabilizadores evitan que la carrocería se tambalee.
a
Con Dynamic Drive: los estabilizadores pueden girarse activamente a través de un sistema hidráulico. Además, se reducen los movimientos de balanceo en las curvas de forma evidente. La estructura se mantiene recta, permitiendo un alto
grado de confort y agilidad.
El concepto innovador de bastidores Dynamic Drive armoniza lo que en un principio es contradictorio: agilidad deportiva y máximo confort. La base es una tecnología de bastidores extremadamente ingeniosa que
evita o reduce la inclinación del coche en las curvas en
función de la situación, contribuyendo a aumentar la
estabilidad. El sistema garantiza un aumento notable
de la seguridad y facilita la conducción del vehículo. En
trayectos rectos en las autopistas, los ocupantes disfrutan de un confort de suspensión que no podría ser mejor. Pero el BMW también recorre rápidamente curvas
largas sin inclinarse de forma molesta. Leer o trabajar
en las plazas traseras resulta más agradable. Los desperfectos en la calzada casi no se sienten, ya que el sistema absorbe las ondulaciones del terreno, aunque
solo afecten a un lado del vehículo. Cuando se cambia
de carril o se realiza una maniobra evasiva repentina,
Dynamic Drive influye de forma precisa en el compor-
tamiento de giro del vehículo. Los ingenieros hablan de
comportamiento óptimo de giro cuando el vehículo sigue de forma exacta la dirección indicada por el giro del
volante, también a velocidad elevada en las curvas.
Para disfrutar de la sensación de conducción que realmente desea: control dinámico de conducción Dynamic Driving Control. Tanto si se trata de un conducción
cómoda como deportiva, con el Dynamic Driving Control, BMW ha desarrollado un sistema que adapta las
características del vehículo de forma completa y precisa a los deseos y necesidades de los ocupantes. Es posible elegir entre tres ajustes previamente configurados: normal, deportivo o confort. Mediante el sencillo
accionamiento de un interruptor, modificará el ajuste
de innumerables componentes como, por ejemplo, el
Control Dinámico de Estabilidad, el acelerador o la
asistencia a la dirección.
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Suspensón pilotada electrónicamente
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EN RESUMEN
SUSPENSIÓN PILOTADA ELECTRÓNICAMENTE
Suspensión
convencional pilotada
Sensores
U.E.C.
Amortiguadores
de tarado variable
Suspensión
autonivelante pilotada
electrónicamente
Sensores
U.E.C.
Limitación
del balanceo
Precauciones
SC/CAR
ARS
Electroválvulas y
válvula de modulación
Mantenimiento
Suspensión
hidroneumática pilotada
Hidractiva
Sensores
U.E.C.
Intervenciones
en el sistema
Regulador
de rigidez
Verificaciones
y controles
Hidractiva 3
Hidractiva 3+
Regulador
de rigidez
Localización
de averías
Suspensión
neumática pilotada
Sensores
U.E.C.
Regulador
electromagnético
Amortiguador PDC
Amortiguador CDC
entra en internet
1. En esta página puedes encontrar innovaciones,
tecnologías y medio ambiente.
• http://www.psa-peugeot-citroen.com
2. Busca información en la siguiente dirección.
• http://www.audi.es
3. En esta página puedes encontrar distintas soluciones y equipos inalámbricos para realizar diagnosis.
• http://www.texaiberica.com
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Unidad 4
298
8
La rueda
vamos a conocer...
1. Parte metálica de las ruedas
2. Parte neumática de las ruedas
3. Anomalías de la rueda
4. Consejos para el mantenimiento
de las ruedas
5. Diagnosis de anomalías del neumático
6. Reciclado del neumático
PRÁCTICA PROFESIONAL
Sustitución de neumáticos en un vehículo
MUNDO TÉCNICO
Michelin reinventa el futuro del neumático
con el Michelin Active Wheel
y al finalizar esta unidad...
Analizarás los diferentes tipos de ruedas
y neumáticos.
Interpretarás la nomenclatura de las cubiertas.
Establecerás las diferencias entre los
diferentes tipos de ruedas y neumáticos.
Seleccionarás los equipos y herramientas
necesarios para la reparación
o mantenimiento de ruedas.
Aplicarás la legislación vigente sobre
la utilización de ruedas y neumáticos.
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La rueda
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CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
Jaime trabaja como profesional autónomo en una empresa dedicada al mantenimiento y reparación de vehículos autopropulsados.
Los trabajos que tiene que realizar implican:
deficiencia que se ve incrementada cuando la rueda se coloca
sobre la llanta, al no tener un reparto equilibrado de pesos por
todo su contorno.
• Mantener, reparar y diagnosticar las ruedas.
• Seleccionar el neumático adecuado en cada caso, según las
características del vehículo o pavimento.
• Efectuar la preparación, ajuste del equipo de equilibrado de
ruedas.
• Realizar de forma correcta la sustitución y equilibrados de neumáticos.
• Cumplir las normas de seguridad, salud laboral y medioambiental para las reparaciones, mantenimiento y sustitución de
neumáticos.
A la empresa llega el usuario de un vehículo que percibe en la
dirección vibraciones, botes y ruidos que van aumentando en proporción a la velocidad.
Por ello, una vez que se unen las dos partes, llanta y neumático, realiza un equilibrado para lograr un reparto homogéneo de pesos por
todo el diámetro del nuevo conjunto para que la rueda gire adecuadamente. Para corregir esos desfases, coloca en la llanta, bien
adheridos o bien mediante grapas que se enganchan a su borde,
pequeños contrapesos en los puntos de mayor diferencia.
Como consecuencia del proceso de elaboración de los neumáticos, realizados a partir de la unión de distintas bandas de goma
y lona, resulta imposible que la rueda tenga un equilibrio perfecto del peso en todos los puntos de su diámetro. Una pequeña
Además, este desgaste desigual puede provocar una pérdida de
adherencia, desplazamiento del vehículo en casos de frenadas de
emergencia y contribuir a un deterioro prematuro de los elementos que forman el sistema de suspensión del vehículo.
También se desequilibra la rueda durante su uso en el vehículo por
rozamientos en los bordillos en las maniobras de aparcar, presión incorrecta, deformación de las llantas, desgastes rodamientos, etc.
Los neumáticos desequilibrados empiezan a generar botes, ruidos y vibraciones que se trasladan a la dirección dejándose notar
especialmente en el volante y el salpicadero, aunque también pueden llegar a percibirse con tan sólo tocar el reposacabezas.
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
1. Interpreta la terminología dimensional de las llantas.
4. ¿Cómo afectan los desequilibrios de la rueda?
2. ¿Qué características dimensionales tiene el neumático?
5. ¿Qué se hace con el neumático al final de su vida útil?
3. ¿Cuáles son las consecuencias de la presión de inflado incorrecta?
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Unidad 8
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1. Parte metálica de las ruedas
1.1. La llanta
Es la parte metálica de la rueda que, mediante un perfil adecuado, soporta el neumático y permite la solidaridad del mismo al buje del vehículo a través de la pieza o piezas de acoplamiento.
La característica fundamental de las llantas es su perfil, es decir, la forma de su sección transversal. En él se diferencian:
• Pestaña: es la zona de la llanta donde se apoya lateralmente el talón de la cubierta.
• Asiento de talón: es la zona de la llanta sobre la que se apoyan los talones de
la cubierta.
a Figura 8.1. Perspectiva de la llanta.
• Base: corresponde a la zona de la llanta comprendida entre ambos asientos de
talón.
• Orificio para salida de válvula: la llanta presenta una abertura que permite el
montaje y salida de la válvula. La forma y posición es variable según los tipos.
Tipos de llanta
Llanta de base honda
Asiento de talón
Pestaña
Base
escalonada
Asiento
de válvula
Agujero
de válvula
Base
a
Es una llanta de una pieza en la que la base queda más profunda en su centro, con
el fin de permitir el montaje y desmontaje de la cubierta. Generalmente, presenta los asientos de talón inclinados, según un ángulo determinado (aproximadamente 5°). Se dividen en:
1. Simétricas: aquellas cuyo plano longitudinal medio es también plano de simetría.
2. Asimétricas: el plano que la divide por la mitad es diferente del de simetría.
• Con resalte (hump). Presenta un resalte en el asiento del talón para impedir
que este se salga.
Figura 8.2. Perfil de una llanta.
Llanta de base honda
simétrica
a
Llanta de base honda
asimétrica
Llanta de base honda
simétrica con resaltes
Figura 8.3. Tipos de llantas de base honda.
Llantas desmontables
Se dividen en:
• Llanta semihonda. Es de base menos profunda que las anteriormente citadas,
lo que implica tener una pestaña desmontable para permitir el montaje y desmontaje de la cubierta.
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La rueda
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• Llanta de base plana con asientos de talón inclinados. Es aquella cuya base,
siendo fundamentalmente plana, presenta los asientos de talón inclinados según un ángulo determinado. Consta de varias piezas movibles que permiten el
montaje y desmontaje de la cubierta.
• Llanta plana. Los asientos de talón son planos y la base sensiblemente. Igual a
la llanta anterior lleva al menos una pestaña desmontable.
• Llanta en sectores. Es aquella que se desmonta en sectores para permitir el
montaje y desmontaje de la cubierta.
• Llanta en dos mitades. Es divisible en dos, según su plano longitudinal, que
suele ser el medio, para permitir el montaje y desmontaje de la cubierta.
caso práctico inicial
Pestaña
En este párrafo puedes aprender a
interpretar la terminología de las
llantas.
Aro combinado cónico
de cierre y pestaña
Pestaña
Aro
combinado
cónico
de cierre
Aro
de cierre
Terminología dimensional de las llantas
Figura 8.4. Llantas desmontables.
Terminología dimensional de las llantas
Las llantas se definen por su perfil y su diámetro, ambas siglas separadas por un
guión (–) o por el signo por (x). El signo x, se utiliza para las llantas de base honda y el signo – para las de base plana.
Sigamos un ejemplo: 4J x 15 H2 ET37 4/100
• Anchura. Es la cota del perfil de la llanta comprendida entre la parte interior
de las pestañas y se indica en pulgadas.
En el ejemplo sería: 4 = 4’’ (pulgadas)
(J) Altura
de la pestaña
(4) Anchura interior
F
H
(15) Diámetro nominal
a
Diámetro nominal
de la llanta
Aro de cierre
Pestaña
Aro cónico
Anchura de pestaña
Anchura de la llanta
ø
• Altura de la pestaña. Es la altura máxima de la pestaña, medida desde el punto más próximo del asiento del talón.
Se mide en mm, pero su valor se indica mediante una letra, K, J, JK, etc., que
indican la conformación del mismo.
En el ejemplo sería: J
D
Bombeo
a Figura 8.5. Términos dimensiona-
les de la llanta.
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Unidad 8
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• Diámetro nominal. Es el diámetro de la llanta medido sobre el asiento del talón en la parte más próxima a la pestaña y se indica en pulgadas.
En el ejemplo sería: 15 = 15” (pulgadas).
• Perfil de la llanta. Indica el tipo de perfil. Tubeless (H, H2, FH, FL, LP, FP,
TR, TD), no tubeless, llanta honda serie ancha, llanta honda serie estándar,
llanta honda pilote.
En el ejemplo sería: tubeless H2.
Bombeo positivo de 37 mm.
El número 4 indica el número de taladros para su fijación al disco de la rueda
y el 100 indica la distancia entre los taladros.
1.2. Tipos de ruedas con neumáticos
Los tipos fundamentales de ruedas con neumáticos son: de disco, de radio o portallantas.
Estas últimas son ruedas que, fijas al vehículo, están dispuestas para recibir al neumático fácilmente por su llanta y, con ayuda de bridas, cercos de fijación, etc., hacerlo solidario al buje.
Ruedas de disco
La llanta se hace solidaria al buje a través de un disco situado en su centro, unido a la llanta por medio de remaches, cordones de soldadura, etc.
Las partes de la llanta son:
• Superficie de apoyo: es la parte del disco que se apoya y acopla al buje de la
rueda.
• Agujeros de fijación: permiten el paso de los tornillos o espárragos de fijación
y disponen de asiento cónico para el correcto centrado.
• Diámetro de implantación de los agujeros de fijación: es el diámetro de la circunferencia que pasa por el centro de los agujeros de fijación.
• Agujero central: es un orificio realizado en el centro del disco para salvar el
cubo del buje.
• Bombeo: es la distancia entre la superficie de apoyo y el plano longitudinal
medio de la llanta
• Orificio de la válvula.
Llanta
Disco
Bombeo
Orificio de fijación
Orificio
central
Orificio para
centrado
Figura 8.6. Tipos de llantas de
base honda.
d
Ventana de ventilación
Ventana de válvula
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La rueda
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• Ventanas de ventilación. Existen dos tipos de ventanas de ventilación:
– Acero estampado.
– Aleación ligera.
Ruedas de disco de acero estampado
• Son rígidas, resistentes a los golpes y relativamente ligeras, así como fáciles de
producir en grandes cantidades. Su fijación al cubo se efectúa sobre la parte
central mediante tuercas y espárragos.
• Los agujeros para el paso de los espárragos de fijación presentan un asiento cónico para el correcto centrado de la rueda.
Ruedas de aleación ligera
Por presentar un menor peso en comparación con el acero, las aleaciones de aluminio y magnesio permiten mayores espesores, con lo cual aumenta la rigidez y la
distribución de tensiones tiene lugar sobre una zona más amplia.
En este tipo de ruedas, la llanta puede ser más ancha permitiendo el montaje de
neumáticos de mayor sección.
Debido a su buena conducción del calor, la refrigeración de los frenos y de los
neumáticos es mejor que en las ruedas de acero. Sin embargo, son muy sensibles
a las corrosiones de tipo salino y electrolítico.
Ruedas con radios de alambre de acero
Son ruedas muy ligeras a la vez que de gran fortaleza. Su empleo está prácticamente restringido a ciertos vehículos deportivos o de competición.
Todos los esfuerzos a que están sometidas las ruedas se transmiten desde la llanta al
cubo a través de sus radios, cuya resistencia a la tracción es mucho mayor que a la
compresión. Debido a la poca resistencia que ofrecen a la flexibilidad los radios por
separado, deben entrelazarse con el fin de conseguir la resistencia adecuada.
Puesto que los radios se fijan a la llanta de la rueda mediante tuercas no se consigue una estanqueidad correcta; por esta razón no pueden montarse en ellas neumáticos sin cámara.
El coste de fabricación es muy elevado. La rueda se asienta en el eje a través de
las estrías de la mangueta y del cubo de la rueda, mediante una palomilla.
Figura 8.7. Rueda de disco de acero estampado.
a
Figura 8.8. Rueda de disco de aleación ligera.
a
a
Figura 8.9. Rueda de radios de acero.
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2. Parte neumática de las ruedas
2.1. Tipos de neumáticos
Neumático con cámara
En este tipo de neumáticos, la llanta y la cubierta forman un conjunto resistente,
mientras que la cámara, con su válvula, asegura la estanqueidad del aire comprimido en su interior.
En los neumáticos para turismos, los talones de la cubierta se ajustan de manera
perfecta a la llanta, no produciéndose, por lo tanto, basculaciones, con lo cual no
es necesario el empleo de elementos de protección.
En los neumáticos para vehículos pesados, dado que la cubierta se introduce en la
llanta por la parte lateral, que lleva una pestaña desmontable, y el ajuste no es tan
bueno, se necesita el empleo de unas piezas denominadas protectores.
d
Figura 8.10. Tipos de neumáticos.
Corte esquemático
de un neumático
con cámara para turismo
Corte esquemático
de un neumático
con válvula de seguridad
Cámaras y protectores
saber más
Seguridad activa
Los neumáticos sin cámara, en caso
de pinchazo, pierden el aire más
lentamente, con lo cual se gana en
seguridad activa.
La cámara es el elemento integrante de la rueda neumática encargado de retener el
aire comprimido que da forma a la cubierta, permitiendo a esta resistir las cargas que
se transmiten al suelo y absorber de forma elástica los impactos que recibe.
La cámara está formada por un tubo de goma provisto de una válvula que permite la entrada de aire a presión, pero no su salida. El conjunto de piezas que forman
la válvula, propiamente dicha, recibe el nombre de obús.
En la actualidad las cámaras suelen fabricarse de caucho butilo dada la gran impermeabilidad que posee dicho material.
El protector, conocido también por el término inglés flap es una pieza de goma
que se utiliza para impedir el rozamiento de la cámara contra la llanta en las aceleraciones y frenadas, así como las mordeduras de sus paredes inferiores provocadas por la basculación de los talones de la cubierta. Es muy importante emplear el protector adecuado a la medida de la cubierta para evitar reventones de
la cámara y mayor generación de calor, así como conseguir un buen rodaje del
neumático.
Neumáticos sin cámara (tubeless)
La cubierta se diferencia de la ordinaria únicamente por llevar en su interior un
forro de protección de caucho butílico –elástico e impermeable al aire–. Este forro (liner), se vulcaniza en el interior de la cubierta, de esta forma hace las veces
de agente obturador de pinchazos.
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La rueda
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Los neumáticos sin cámara están compuestos de la llanta, la cubierta (tubeless) y
una válvula.
La válvula va introducida directamente en el taladro de la llanta, formando un
conjunto estanco que impide la salida del aire a presión.
La llanta, en el caso de neumáticos para turismos, es idéntica a la de los neumáticos con cámara. En el caso de los vehículos pesados, que emplea llantas desmontables, son necesarias algunas guarniciones de goma para conseguir la estanqueidad del conjunto.
Las ventajas de los neumáticos sin cámara son las siguientes:
• Pérdida lenta del aire en caso de pinchazo y, por lo tanto, mayor seguridad en
cuanto al control del vehículo.
• Mejor disipación del calor del aire por estar en contacto directo con la llanta.
• Menor peso.
• Mayor facilidad de montaje y desmontaje.
c Figura 8.11 Neumáticos con cámara y sin cámara.
Bolsa
de aire
El aire bajo presión
se escapa entre la cámara
y la cubierta
La pérdida de aire
es instantánea
Cubierta con cámara
Revestimiento hermético
que sustituye a la cámara
Válvula
fija en
la llanta
Cubierta sin cámara (Tubeless)
Neumáticos con válvula de seguridad
Consiste en un neumático ordinario con cámara en el que la válvula de la cámara puede hacerse estanca mediante un dispositivo de apriete.
EJEMPLO
¿Cuáles son los defectos más frecuentes que pueden presentar las ruedas de radios?
Solución
• No se pueden montar en ellas neumáticos sin cámara.
• Resultan muy caras.
ACTIVIDADES
1. ¿Qué funciones cumple la llanta?
2. Enumera las partes del perfil de una llanta.
3. ¿Qué características definen una llanta?
4. Describe las ventajas e inconvenientes de las ruedas de aleación ligera.
5. Enumera las características de las ruedas de radios.
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2.2. Constitución de la cubierta
Indicadores de desgaste
1,6 mm
Escultura
Cima o banda
de rodadura
Lonas de cubierta
Hombro
Flanco
Lonas de carcasa
Interior de la
cubierta
Cordón
de centrado
Aro
a
Talón
Revestimiento
de goma interior
Punta de talón
Figura 8.12. Constitución de la cubierta.
Banda de rodadura
Formada por:
• Banda de rodadura. Es la parte de contacto de la cubierta con el suelo. Situada sobre las capas de rodamiento, está formada por una gruesa capa de goma,
aplicada al perímetro de la cubierta.
• Escultura o dibujo. Son los surcos o acanaladuras realizados sobre la banda de
rodadura.
La banda de rodadura y la escultura cumplen con las misiones de:
– Adherencia o agarre del neumático al suelo. Tanto longitudinal como transversal.
– Resistencia a los choques, los cortes, al calor, al desgaste y, en general, a todos los agentes externos.
– Buena evacuación del agua.
– Confort acústico (un alto porcentaje del ruido producido por un vehículo
durante su desplazamiento es debido a las ruedas).
• Indicadores de desgaste. Son bandas transversales en la banda de rodadura,
con una altura de 1,6 mm, que se sitúan en el fondo del dibujo. Su función es
la de indicar el momento del cambio de cubiertas.
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La rueda
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Talones
Es la parte de la cubierta que hace contacto con la llanta, asegurando:
saber más
• Un perfecto anclaje de la cubierta a la llanta.
Seguridad vial
• La estanqueidad de la cámara de aire.
El código de circulación prohíbe la
circulación con neumáticos cuya
profundidad en cualquier parte de
la banda de rodadura sea inferior a
1,6 mm (véase la figura 8.13).
• La transmisión de los esfuerzos en aceleración y frenada.
Los aros de talones son hilos de acero cableado de elevada resistencia a la tracción, recubiertos de goma y tejido. Su función principal es asegurar la inestensibilidad de los talones.
1,6 mm
Indicadores de desgaste
Escultura
Cima o banda
de rodadura
a
Figura 8.13.
Hombros
Son la unión entre la banda de rodadura y los flancos.
Su función es evitar a la carcasa los roces y choques laterales sufridos por el neumático.
Costado o flancos
Son gomas situadas en el lateral de la cubierta, desde la banda de rodadura hasta
los talones.
Contiene los marcajes de identificación de la cubierta.
Deben poseer una elevada resistencia para soportar la carga y el constante esfuerzo
de flexión a que está sometido el neumático, además de poseer una elevada flexibilidad para complementar la suspensión del vehículo.
Cordón de centrado
Es un resalte situado en la parte superior del talón que facilita el centrado de la
cubierta respecto de la llanta.
Revestimiento de goma interior (calandraje o liner)
Es una capa de goma impermeable al aire, que se encuentra vulcanizada en el interior de la cubierta.
Cumple la función de asegurar la estanqueidad del aire en el interior de la cubierta.
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Carcasa o armazón
Es la parte de la cubierta que le confiere resistencia. Está formada por capas superpuestas de tejidos de cuerdas engomadas.
La función que cumple es la de transmitir los esfuerzos verticales, longitudinales
y laterales de la banda de rodadura a la llanta.
Cintura
Cuerdas en diagonal
Está formada por lonas dispuestas bajo el perímetro de la banda de rodadura, en
varias capas, con forma de cinturón.
Sus funciones son:
• Evitar la deformación de la banda de rodadura por la acción de la fuerza centrífuga.
• Atenuar la acción de los choques.
Cuerdas radiales
• Impedir la separación de los hilos de la carcasa.
Tipos de cubiertas según su carcasa
Cubiertas diagonales
Cuerdas en diagonal con fajas
a
Presentan un armazón en el que la disposición de las cuerdas o cables es oblicua,
respecto a la dirección de máximo desarrollo circunferencial de la cubierta.
Figura 8.14.
A
B
3
4
5
1
17
a
16
15
9
14
D
13
1
12
6
2
11
Figura 8.15. Constitución de una cubierta de tipo diagonal.
10
7
2
9
8
C
A. Paquete de telas que forman
la carcasa
B. Banda de rodamiento
C. Flanco
D. Talón
1. Telas internas de la carcasa
2. Telas externas de la carcasa
3. Surcos de la banda
de rodamiento
4. Goma base
5. Relieves de la banda
de rodamiento
6. Capas de rodamiento
7. Canto de la banda
de rodamiento
8. Cordón de centrado
9. Tela del borde
10. Extremos vueltos de las telas
internas de la carcasa
11. Tela de refuerzo del talón
12. Goma de aislamiento
del cerco metálico (13)
13. Cerco metálico
14. Punta del talón
15. Extremos vueltos de las telas
externas (2) de la carcasa
16. Estribo del talón
17. Cavidad del talón
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14:31
Página 309
La rueda
309
Cubiertas radiales
Los cables de cada capa de tejido van de talón a talón, formando ángulo recto con
la banda circunferencial del neumático, es decir, en el plano de rodadura. Entre
la carcasa y la banda de rodadura se dispone un cinturón reforzador o faja (de acero, fibras de vidrio, etc.), cuyas cuerdas presentan un ángulo de 18° a 22° con el
plano de rodadura.
4
6
2
C
a
8
9
10
3
5
3
B
A
A. Paquete de telas que forman
la carcasa
B. Banda de rodamiento
C. Flanco
D. Talón
1. Telas internas de la carcasa
2. Telas externas de la carcasa
3. Surcos de la banda
de rodamiento
4. Goma base
5. Relieves de la banda
de rodamiento
6. Capas de rodamiento
8. Cordón de centrado
9. Tela del borde
10. Extremos vueltos de las telas
internas de la carcasa
11. Tela de refuerzo del talón
12. Goma de aislamiento
del cerco metálico (13)
13. Cerco metálico
14. Punta del talón
16. Estribo del talón
17. Cavidad del talón
1
11
12
13
D
14
16
17
Figura 8.16. Constitución de una cubierta de tipo radial.
Características de la disposición radial
Las flexiones no se transmiten a la banda de rodadura, lo que supone:
saber más
• Independencia de trabajo entre flancos y banda de rodadura.
Desgaste de la cubierta
• Menor deformación de la superficie de contacto con el suelo o huella.
El estado de la cubierta tiene una
incidencia directa en la seguridad
activa del vehículo.
• Reducción de la fricción con el suelo.
• Gran flexibilidad vertical.
Radial
Diagonal
c Figura 8.17. Deformación del neumático a su flexibilidad transversal.
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Unidad 8
310
ESTRUCTURA DIAGONAL
DEFORMACIÓN HUELLA BANDA DE RODADURA SOMETIDA A:
La carcasa está compuesta
de varias lomas cruzadas
entre sí
CARGA
ESFUERZO LATERAL
La cima no está
estabilizada
ESTRUCTURA RADIAL
DEFORMACIÓN HUELLA BANDA DE RODADURA SOMETIDA A:
La cima está estabilizada
por una cintura compuesta
de varias lonas
CARGA
ESFUERZO LATERAL
La carcasa radial está compuesta
de cables dispuestos en arcos rectos
a
Figura 8.18. Comparación de la cubierta diagonal con la radial.
Ventajas:
• Aumento del rendimiento kilométrico, por la reducción de la fricción con el
suelo.
• Menor consumo, por la reducción de la fricción.
• Mejor adherencia, por el aumento de la huella.
• Mejor estabilidad y mejor ángulo de deriva, por la menor deformación de la
huella.
• Aumento del confort, por la mayor flexibilidad de los flancos con una mejor
absorción de las irregularidades.
• Menor calentamiento durante el rodaje, por la reducción de la fricción con el
suelo.
• Menor temperatura de trabajo, por disminuir el roce entre las telas de la carcasa.
Nomenclatura de las cubiertas
Marcas de fábrica y comerciales
• Marca registrada del fabricante:
– Pirelli, Michelin, Good Year, etc.
• Marca registrada del neumático de estructura radial:
– Cinturato (Pirelli), Radial (Michelin), etc.
• Marca comercial del tipo de neumático y diseño de la banda de rodadura:
– P4 (Pirelli), TRX (Michelin), etc.
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La rueda
311
Características dimensionales y de construcción
Ejemplo: Describimos el neumático de turismo de la figura 8.19 (derecha)
Anchura de sección
Indicación de la serie.
Relación altura/anchura
5
4
6
7
3
Carcasa radial
2
Diámetro nominal de la llanta
Código de carga nominativa
1
Código de carga
complementaria
17
18
19
16
8
15
0R
/150 M
10
TU
B
Indicaciones
neumáticos
retallables
14
11
13
12
S PR
315/8
5
2,
15 4
ES
EL
2
9
Neumático sin cámara de aire
Ply rating, indicación
de tipo de capacidad
Neumático para vehículo industrial
1. Marca comercial
2. Ancho del neumático
3. Relación altura/anchura
4. Tipo de construcción
5. Tamaño de llanta
6. Índice de carga
7. Índice de velocidad
a
8. País productor
9. Homologación DOT
10. Semana y año de producción
11. Homologación ECE
12. Tread wear, tracción y temperatura
13. Tipo de estructura radial
y especificaciones básicas
Neumático para automóviles
14. Máximo carga y presión
15. Composición de la estructura
16. Posición de los indicadores de desgaste
17. Mud+Snow. Preparado para invierno
18. Montaje sin cámara de aire
(Tubeless, sin cámara)
19. Estructura reforzada
Figura 8.19. Normas CEE. Marcas de utilización.
• Ancho de Sección 165.
Representa el ancho seccional expresado en mm.
• Serie/Perfil 70. Es la serie o perfil del neumático, llamada relación de aspecto.
Determina la altura del costado y se expresa de modo porcentual respecto del ancho seccional.
Ejemplo: en este caso la altura del costado es el 70% del ancho seccional
(215 mm).
• R indica que es de construcción radial.
– 13, diámetro de llanta en pulgadas.
– 83, índice de carga máxima, 83 corresponde a 487 kg (véase la tabla 8.1).
– H, símbolo de velocidad. H corresponde a 210 km/h, velocidad máxima
que se puede alcanzar con este neumático (véanse la tabla 8.2 y la figura
8.20).
caso práctico inicial
En la figura 8.19 se indican las
características dimensionales de los
neumáticos.
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Unidad 8
312
Otros datos aportados en el neumático son:
• Código de seguridad. Las letras DOT certifican el cumplimiento de todos
los estándares de seguridad aplicables, establecidos por el Departamento de
Transporte de EE UU (Department Of Transportation).
• Construcción. En uno de los sectores del costado se pueden observar los
elementos con los que está construido el neumático, por ejemplo, la cantidad de pliegos y cinturones y sus respectivos materiales (nailon, poliéster,
acero, etc.).
• Grados de calidad. A excepción de los neumáticos para nieve, el DOT requiere que los fabricantes clasifiquen los neumáticos de automóvil en tres
factores de desempeño: desgaste, tracción y temperatura.
Desgaste: el grado de desgaste se expresa en el costado del neumático con
la palabra Treadwear.
Tracción: se expresa con la palabra Traction. Se mide en una escala de mayor a menor con A, B y C y representa el agarre del neumático en superficies mojadas de concreto o asfalto, bajo condiciones controladas y definidas por el DOT. Según lo expuesto, un neumático marcado con Traction A
debe ofrecer mayor agarre que otro con Traction B.
Temperatura: se expresa con la palabra Temperature. Se mide también con
la escala A, B y C y se refiere a la generación de calor y la capacidad de disiparlo cuando se prueba el neumático bajo condiciones controladas en
pruebas de laboratorio. Un neumático marcado con Temperature B disipará
mejor el calor que otro calificado con Temperature C.
• Máxima carga y presión de inflado: La carga máxima admitida por el neumático se expresa en lbs (libras) y en kg (kilogramos). La presión máxima
de inflado en frío se expresa en PSI (libras por pulgada cuadrada) y en kPa
(kilopascal).
• MFS. Máxima protección de la llanta (Maximum Flange Shield): esta marca indica que el neumático tiene una protuberancia que protege las llantas
de aleación contra los bordillos.
• Sin cámara o tubeless. La expresión «sin cámara» o «tubeless» se emplea
para distinguir los neumáticos que se montan sin cámara y de los «Tube
Type» o neumáticos con cámara.
• Fecha de fabricación. Indica cuándo se fabricó el neumático. Los dos primeros números indican la semana de fabricación; el tercero y el cuarto, el
año de fabricación.
• Marcas de homologación. Todos los neumáticos de turismo vendidos desde el 1 de julio de 1997 deben llevar la marca «E». La marca «E» o «e» consiste en una «E» o «e» seguida de un número dentro en un círculo de 12 mm
de diámetro o en un rectángulo. Este símbolo va seguido de otro número.
La «E» certifica que el neumático cumple los requisitos en materia de dimensiones, prestaciones y marcado del Reglamento CEE 30. La «e» certifica que el neumático cumple los requisitos en materia de dimensiones,
prestaciones y marcado de la DIRECTIVA 92/23/CEE.
El número asociado a la letra «E» del círculo o «e» del rectángulo es el código numérico del Estado que ha concedido la homologación de tipo (nº 9,
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La rueda
313
en el caso de España, y un número identificativo distinto para cada uno de
los demás países europeos). El número que figura fuera del círculo o rectángulo es el número del certificado de homologación de tipo que se ha
emitido específicamente para esa medida/tipo de neumático.
• Sentido prescrito. Los neumáticos con dibujo direccional o asimétrico siempre se deben montar de modo que giren en el sentido correcto, señalado por
una flecha marcada en el flanco del neumático. OUTSIDE, indica montar
hacia el lado exterior del vehículo.
• TWI. Indicador del grado de desgaste (Tread Wear Indicator) (1,6 mm).
• Reinforced. Extra LOAD (extra carga). Indicador adicional para los neumáticos reforzados.
• M+S (Mud and Snow). Referencia a los neumáticos para el invierno, especial
para barro y nieve.
a
Índice
kg
60
250
Índice
kg
Índice
kg
Índice
kg
Índice
kg
86
530
112
1.120
138
2.360
164
5.000
61
257
87
545
113
1.150
139
2.430
165
5.150
62
265
88
560
114
1.180
140
2.500
166
5.300
63
272
89
580
115
1.215
141
2.575
167
5.450
64
280
90
600
116
1.250
142
2.650
168
5.500
65
290
91
615
117
1.285
143
2.725
169
5.800
66
300
92
630
118
1.320
144
2.800
170
6.000
67
307
93
650
119
1.360
145
2.900
171
6.150
68
315
94
670
120
1.400
146
3.000
172
6.300
69
325
95
690
121
1.450
147
3.075
173
6.500
70
335
96
710
122
1.500
148
3.150
174
6.700
71
345
97
730
123
1.550
149
3.250
175
6.900
72
355
98
750
124
1.600
150
3.350
176
7.100
73
365
99
775
125
1.650
151
3.450
177
7.300
74
375
100
800
126
1.700
152
3.550
178
7.500
75
387
101
825
127
1.750
153
3.650
179
7.750
76
400
102
850
128
1.800
154
3.750
180
8.000
77
412
103
875
129
1.850
155
3.875
181
8.250
78
425
104
900
130
1.900
156
4.000
182
8.500
79
437
105
925
131
1.950
157
4.125
183
8.750
80
450
106
950
132
2.000
158
4.250
184
9.000
81
462
107
975
133
2.060
159
4.375
185
250
82
475
108
1.000
134
2.120
160
4.500
186
9.500
83
487
109
1.030
135
2.180
161
4.625
187
9.750
84
500
110
1.060
136
2.240
162
4.750
188
10.080
85
515
111
1.090
137
2.300
163
4.875
189
10.300
Tabla 8.1. Relación entre el índice de carga y la capacidad de carga.
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Unidad 8
314
Códigos
Velocidad
(km/h)
a
A1
A2
A3
A4
A5
A6
A7
A8
B
C
D
E
F
G
5
10
15
20
25
30
35
40
50
60
65
70
80
90
Tabla 8.2. Código de velocidad en vehículos agrícolas.
MAX. 80 km/h
F
G
MAX. 90 km/h
MAX. 100 km/h
J
MAX. 110 km/h
K
MAX. 120 km/h
L
M
MAX. 130 km/h
MAX. 140 km/h
N
MAX. 150 km/h
P
MAX. 160 km/h
Q
MAX. 170 km/h
R
MAX. 180 km/h
S
MAX. 190 km/h
T
MAX. 200 km/h
U
MAX. 210 km/h
H
MAX. 240 km/h
V
Z
MAX. 270 km/h
Y
a
> MAX. 240 km/h
Figura 8.20. Código de velocidad.
• Clase de velocidad. Indica, según marca la ley, que el neumático es idóneo para
el cumplimiento de las prestaciones máximas que el vehículo donde se monte
pudiera alcanzar.
• Doble marcaje. Indica el cumplimiento de los dos requisitos anteriores, código y
clase de velocidad.
Son dos letras (Z, R), se sitúan entre las medidas dimensionales antes de la R
(Radial), sin indicar el código de velocidad (figura 8.21).
La clase indica el cumplimiento de las máximas prestaciones y el código que
estas cumplen además sin superar una determinada velocidad.
Ejemplo: 195/50 ZR 15 82W
Destinado a vehículos con velocidad máxima superior a los 240 km/h, pero sin
superar los 270 km/h.
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La rueda
315
H
MAX. 210 km/h
> 210 km/h
VR
Reemplazada
por V y W
VR
Obsoleta
> 210 km/h
VR + Y
> 370 km/h
MAX. 240 km/h
V
ZR
> 240 km/h
> 240 km/h
ZR
ZR + Y
> 300 km/h
EJEMPLOS DE MARCAJES:
a
VR
185/60
VR
13
ZR
195/50
ZR
15
ZR
+
W
185/60
ZR
15
82
W
ZR
+
Y
195/50
ZR
15
82
Y
Figura 8.21. Doble marcaje.
2.3. Tipos de cubiertas según la aplicación
Las cubiertas, según el uso a que se destinan, deben presentar características internas y de la banda de rodamiento diferentes, por cuyo motivo pueden agruparse según su aplicación.
Cubiertas para carretera
Deben estar construidas de forma que sean capaces de resistir esfuerzos de tracción
constante, así como el calor generado en recorridos largos y a gran velocidad, y
presentar una buena adherencia para evitar deslizamientos. Estas características
deben completarse con otras, adecuadas al vehículo a que estén destinadas las cubiertas, tales como capacidad de carga (para los camiones) o capacidad de carga
y amortiguación (para los autobuses).
Cubiertas lisas
Especiales para competición en circuitos, con pavimentos secos, presentan una
excelente adherencia y son capaces de soportar grandes esfuerzos de aceleración
y frenada, así como velocidades muy elevadas. Por el contrario, tienen poca capacidad para evacuar el agua. Problema de aquaplaning.
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Unidad 8
316
Cubiertas fuera de carretera
Deben poseer un gran poder de tracción con una carcasa muy resistente a los impactos, así como una banda de rodamiento capaz de soportar el trabajo duro sin
que se produzcan cortes o desgarros importantes. Por ejemplo, se emplean en la
maquinaria de obras públicas.
Cubiertas para todo terreno
Son las que emplean los vehículos destinados a trabajos mixtos, dentro y fuera de
carretera. Deben de reunir las cualidades de tracción, resistencia a cortes e impactos y poseer también una adecuada adherencia y capacidad de amortiguación. Para
algunos vehículos, es necesario contar también con una buena capacidad de carga.
Estas cubiertas son las más apropiadas, en general, para camiones, 4x4, vehículos
militares, etc.
Cubiertas para aplicaciones agrícolas
Para estas aplicaciones es necesario distinguir si las cubiertas son para las ruedas
motrices o bien para las restantes ruedas del vehículo. Para el primer caso, deben
presentar una gran capacidad de tracción y cierta flotabilidad, mientras que, para
las restantes ruedas, las cubiertas precisan de propiedades direccionales.
Cubiertas para terrenos desérticos
Deben elegirse de acuerdo con el tipo de suelo sobre el que deban rodar. En cubiertas para terrenos blandos y poco coherentes son necesarias grandes cualidades de flotación, mientras que las destinadas a terrenos duros deben presentar una
elevada resistencia a los cortes y desgarros.
A. Gran agarre y
poder de tracción
A
Cubierta para carretera
Cubierta mixta para
todo terreno
a
Figura 8.22. Tipos de cubiertas.
B. Elevado poder de
tracción y autolimpieza
B
Cubiertas características de los vehículos destinados
a trabajos en obras y fuera de carretera
Cubierta para rueda directriz
de tractor, remolque o carro
Cubierta direccional
de carretilla
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La rueda
317
2.4. Materiales empleados en la composición
de la cubierta
Componentes de la cubierta
Materiales
Carcasa
Tejido en rayón, nailon o poliéster
Banda de rodadura
Caucho natural
Caucho sintético
Negro de humo
Sustancias de vulcanización y protección
contra el envejecimiento
Flanco
Caucho natural
Caucho sintético
Negro de humo
Sustancias de vulcanización y protección
contra el envejecimiento
Talones
Goma dura, hilos de acero
Revestimiento interior
Mezcla de goma a base de butilo
(caucho sintético)
Acero, nailon, rayón, kevlar
Cintura
2.5. Características de los neumáticos
Rendimiento kilométrico del neumático
Son los kilómetros recorridos por el neumático hasta que se considera necesaria
su sustitución por haber llegado al límite del desgaste.
Desde el punto de vista legal, se considera que una cubierta con desgaste normal
de funcionamiento es inútil para la circulación cuando uno de los surcos de la
banda de rodadura alcanza el valor mínimo de 1,6 mm.
Sin embargo, si se va a utilizar sobre terreno mojado, el valor mínino aconsejable
será de 3 mm.
Rendimiento específico
Es el cociente entre el kilometraje recorrido, hasta un cierto punto de desgaste, y
los milímetros de banda de rodadura consumidos y se expresa en km/mm.
Previsión útil de vida (PVF)
Son los kilómetros que le restan a una cubierta calculados sobre la base de:
N: kilómetros recorridos.
h:
altura de los surcos de la banda de rodadura con esos kilómetros.
H: altura que tenían los surcos con la cubierta nueva.
R:
altura del surco cuando es necesario sustituirlo.
PVF = N (H – R)
(H – h)
c
Tabla 8.3.
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14:33
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Unidad 8
318
Evolución del desgaste
La previsión final de vida considera un desgaste proporcional durante todos los
kilómetros de rendimiento del neumático.
En la práctica, sucede que el desgaste es más rápido al principio, ya que la escultura de la banda de rodadura tiene mayor movilidad por ser también de mayor longitud, pasando a ser más rígida a medida que se va desgastando.
Factores que influyen en la vida útil del neumático
• Presión de inflado (comprobar con neumáticos fríos).
• Condiciones de carga.
• Velocidad.
• Hábitos de conducción.
• Tipo y estado del pavimento (puede llegar a tener un 20 % menos de duración,
si, por ejemplo, se circula sobre piedras sueltas).
• Condiciones climatológicas y de ambiente.
160
160
200
200
140
140
180
180
120
120
160
160
100
100
140
140
80
80
120
120
60
60
100
100
40
40
80
80
20
20
60
60
0
0
40
40
60
80
100
120
140
160
180
% de vida normal
% de vida normal
• Condiciones mecánicas del vehículo (si se presentan desgastes comprobar cotas de dirección y si se producen vibraciones en la dirección, el equilibrado de
las ruedas).
200
% de vida normal
% de carga
160
120
140
110
120
100
100
90
80
80
60
70
40
60
20
50
0
40
50
60
70
80
10
15
20
25
30
35
40
90
100
TIPO DE CARRETERA
Superficie asfalto liso
110
Velocidad media (km/h)
a
5
Temperatura exterior (°C)
130
30
40
0
Figura 8.23. Diagramas de duración en función de diversos factores.
Asfalto rugoso
Superficie de cemento
Asfalto muy rugoso
Asfalto en malas condiciones
Caminos
0
20
40 50 60 70 80 90 100
Vida del neumático %
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2.6. Inflado de neumáticos con nitrógeno
El uso del nitrógeno en el inflado de los neumáticos tiene algunos beneficios, tales como:
• Menor pérdida de la presión de inflado: el mayor tamaño de las moléculas de
nitrógeno hace que las pérdidas sean menores, manteniendo la presión de inflado del neumático durante un periodo más prolongado que el aire; disminuyendo, así, la causa más frecuente de rotura de los neumáticos, que es una presión de inflado deficiente.
• Reducción del consumo de combustible: al mantenerse la presión de inflado
de los neumáticos, el consumo de combustible se reduce. Esto se debe a dos
factores: una menor resistencia a la rodadura por estar inflados los neumáticos
con la presión correcta y la reducción del calor de los neumáticos, ya que el nitrógeno dispersa el calor más rápidamente que el aire ambiente, mejorando la
eficacia del combustible.
• Aumenta la vida útil de la banda de rodadura: con una disipación del calor
más rápida se obtiene un neumático que trabaja más frío, lo cual alarga la vida
útil de la banda de rodadura y reduce la rotura del neumático. El nitrógeno
también impide la oxidación, la cual no sólo puede llevar a la separación de la
banda de rodadura y la rotura de las capas, sino que, cuando se combina con la
humedad, puede corroer las llantas. El aire contiene oxígeno y humedad que
facilitan la oxidación de las lonas de acero, la válvula y la llanta.
• Envejecimiento químico lento: al llenar un neumático de nitrógeno también
se retarda de forma significativa el proceso químico de envejecimiento de los
componentes de goma del neumático. Esto trae la ventaja de menor cantidad
de roturas catastróficas tales como los reventones, especialmente en neumáticos con muchos años y pocos kilómetros.
Se aconseja el inflado con nitrógeno en los siguientes casos:
• Cuando el inflado o la verificación de las presiones de los neumáticos resultan
difíciles de realizar.
• Trabajo en atmósferas con riesgo de explosión.
• Trabajo sobre o en proximidad de materias incandescentes (fundiciones, acerías, fábricas de vidrio, etc.).
• Trabajo con riesgos de arcos eléctricos (proximidad de líneas o cables de alta
tensión).
• En caso de calentamiento importante de los neumáticos debido a:
– Rodaje intensivo (velocidad, distancia).
– Transmisión importante de calor del motor, de los bujes, de los frenos...
El inconveniente del inflado de los neumáticos con nitrógeno es que no se dispone de nitrógeno en todas las estaciones de servicio.
2.7. Consecuencias de la presión de inflado
La cubierta está estudiada para que se establezca un equilibrio entre:
• La presión de inflado.
• La carga.
• La resistencia de la carcasa.
saber más
Mantenimiento con nitrógeno
Si se inflan los neumáticos con
nitrógeno, debe hacerse siempre el
mantenimiento de las presiones
con nitrógeno, de lo contrario se
pierde su efecto.
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caso práctico inicial
En la figura 8.24, puedes observar
las zonas de desgaste de los neumáticos en función de la presión de
inflado.
El aire contenido en el interior del neumático le permite soportar las deformaciones a que está sometido bajo los efectos de la carga, velocidad, recorrido, etc.
Si la presión no es correcta con arreglo a la carga, el neumático se deforma y la
banda de rodadura no se apoya correctamente sobre el suelo. Es entonces cuando
aparecen los desgastes característicos.
La presión debe controlarse y ajustarse siempre en frío.
Presión correcta
a
Sobre-inflado
Bajo-inflado
Figura 8.24. Apoyo del neumático según la presión de inflado.
Efectos del exceso de presión de aire:
• Reducción de la huella de la banda de rodadura.
• Falta de flexibilidad.
• Desgaste más acusado por la parte central de la banda de rodadura.
• Pérdida de adherencia.
• Posibilidad de grietas en el fondo de la escultura.
• Mayor vulnerabilidad a los impactos por excesiva tensión del tejido de la carcasa.
• Excesiva fatiga de los talones.
• Posibilidad de dilatación permanente de los talones.
• Pérdida del confort por endurecimiento de la suspensión.
• Variación de las condiciones de maniobrabilidad del vehículo.
Efectos de la falta de presión de aire:
• Excesiva flexibilidad.
• Excesiva generación de calor y degeneración de los materiales.
• Mayor aplastamiento.
• Desgaste más acusado en los laterales de la banda de rodadura.
• Pérdida de adherencia.
• Fatiga de las zonas más sometidas a flexión con posible agrietamiento.
• Rotura de telas por posible pellizcamiento entre los obstáculos externos y la
pestaña de la llanta.
• Posibilidad de roturas con deformación excesiva por impacto.
• Incremento de la gelatinosidad u oscilaciones transversales con pérdida de estabilidad.
• Variación de las condiciones de maniobrabilidad del vehículo.
• Mayor consumo de combustible.
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A continuación se presenta una tabla con las causas de desgaste prematuro y anormal en la banda de rodadura del neumático.
Zona de desgaste
Causas
Uniforme en toda su anchura
– Banda de rodadura blanda.
– Velocidades elevadas con aceleraciones y deceleraciones frecuentes.
– Elevada temperatura exterior.
– Recorridos en muchas curvas.
– Revestimientos del piso de la carretera abrasivo y accidentado.
En una zona o arco periférico
–
–
–
–
–
Rueda muy desequilibrada estáticamente.
Frenada con bloqueo de las ruedas a alta velocidad.
Neumático no centrado sobre la llanta.
Tornillos de fijación de la rueda no bloqueados.
Frenada irregular por ovalación del tambor de freno.
En un lado
– Amplia variación de la inclinación de los montantes por
efecto de la marcha rápida en curva y de la carga.
– Convergencia o divergencia excesiva.
En la zona media
– Presión excesiva con relación a la carga.
De un borde a otro
progresivamente
– Ángulos de inclinación de los montantes erróneos.
En un borde sin rebabas
– Velocidad elevada en carreteras sinuosas.
– Ángulo de inclinación del montante de mangueta erróneo.
– Elementos de suspensión defectuosos.
– Deformación de los semiejes.
En ambos bordes laterales
– Insuficiente presión de inflado.
En escalones y rebabas en un
borde o sobre toda su anchura
– Juego excesivo de los órganos de conducción.
– Valores de convergencia o divergencia excesiva.
– Ángulos de inclinación del montante de mangueta o de
ruedas erróneo.
Lado derecho e izquierdo alternativamente
– Rueda desequilibrada dinámicamente.
– Juego en los rodamientos de los bujes de ruedas, los
brazos de suspensión o los tirantes de la dirección o de
la mangueta.
c
ACTIVIDADES
6. Enumera las diferencias entre una cubierta diagonal y una radial.
7. Identifica la nomenclatura de una cubierta.
8. ¿Qué importancia tiene el dibujo de la banda de rodadura?
9. ¿Qué materiales se emplean en la fabricación de las cubiertas?
10. Describe los tipos de cubiertas según la aplicación.
Tabla 8.4.
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3. Anomalías de la rueda
3.1. Alabeo
Es una deformación de la rueda sobre su plano longitudinal.
Eje de
giro
a
Figura 8.25. Alabeo.
Hace que la trayectoria de la rueda sea un zigzag (sinusoidal), que genera:
• Variaciones continuas de la convergencia y de la caída.
• Vibraciones en la dirección.
Causas:
• Llanta golpeada o deformada.
• Apriete desigual de los tornillos o tuercas de fijación de la rueda.
• Montaje defectuoso de la cubierta sobre la llanta.
3.2. Excentricidad
• No se cumple que la rueda sea redonda.
En este caso, se haría ascender y descender la mangueta a cada vuelta, con lo que
se observaría:
• Vibraciones.
• Inestabilidad de marcha.
Redondez
a
Excentricidad
Figura 8.26. Excentricidad.
Causas:
• Excentricidad de la llanta.
• Desgaste circunferencial desigual del neumático.
• Montaje defectuoso de la cubierta sobre la llanta.
• Apriete desigual de los tornillos o tuercas de fijación de la rueda.
3.3. Desequilibrios de la rueda
caso práctico inicial
Los desequilibrios de la rueda provocan una dirección inestable, con
fuertes e incómodas vibraciones en
el volante.
Son el resultado de un desigual reparto de las fuerzas centrífugas originadas al girar la rueda, cuando esta no tiene su masa uniformemente repartida.
Causas:
• Distribución de las masas no uniforme respecto del eje de rotación.
• Desequilibrio entre los elementos que constituyen la rueda (llanta, cubierta).
• Descentrado lateral de la rueda.
• Descentrado radial o excentricidad de la rueda.
• Deformaciones de la llanta.
• Reparaciones defectuosas del neumático.
Tipos:
• Desequilibrado estático.
• Desequilibrado dinámico.
Desequilibrado estático
Se produce por una distribución desigual de las masas en relación al eje de rotación de la rueda.
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El exceso o falta de peso se considera concentrado
en un punto del plano medio de la rueda, perpendicular al eje de rotación, vista de perfil.
Resolución del
desequilibrio estático
M
La rueda, al girar, realiza un movimiento rectilíneo y
perpendicular al suelo.
r2
Su mayor amplitud se produce a los 80 km/h.
r1
Causas:
• Un rápido desgaste irregular de la cubierta.
P
a
Se produce por una distribución desigual de las masas en relación al eje vertical de la rueda en puntos
asimétricos respecto a este eje.
Entonces el centro de
gravedad de la rueda está
recentrado en su eje de
rotación.
Figura 8.27. Desequilibrado estático.
A
M
r2
x
Provoca una vibración del volante de dirección que
se incrementa a medida que aumenta la velocidad.
P
A
F
a
El peso P y la masa M
dan lugar a una fuerza
centrífuga F igual
y directamente opuesta
a la engendrada por
el desequilibrio pero que
se ejerce a una distancia x.
El corte Fx provoca
la vibración lateral de
la rueda.
r1
Causas:
• Fatiga de piezas como rodamientos, elementos de la
suspensión y dirección.
Resolución del
desequilibrio dinámico
F
Provoca movimientos basculantes de la rueda a izquierda y derecha.
• Un rápido desgaste irregular de la cubierta en bordes.
La masa (M) creará una
fuerza centrífuga opuesta
(M · r2= P · r1)
=> la resultante de las
fuerzas centrífugas es nula.
• Rotura o fatiga de piezas vinculadas a la rueda.
Desequilibrio dinámico
Una masa (M) se añade en
el sentido diametralmente
opuesto al desequilibrio (P).
Para anularla, habrá que
disponer de dos masas M1
y M2, una en el interior y la
otra al exterior de la llanta.
Figura 8.28. Desequilibrado dinámico.
3.4. Shimy
Es el conjunto de movimientos oscilatorios mantenidos por las ruedas del vehículo.
Operación equilibrado estático
y dinámico
Origen:
Consiste en repartir convenientemente
la masa.
(P = M1 + M2).
1. Oscilaciones de la rueda respecto del eje del montante de mangueta.
2. Oscilaciones verticales de las ruedas transmitidas por las suspensiones.
Estas oscilaciones están provocadas por:
(F = F1 + F2).
La mayoría de las equilibradoras
ejecutan las operaciones "estático y
dinámico" en una sola fase
• Desequilibrios de las ruedas.
F1
F2
• Montaje incorrecto de los neumáticos.
M1
• Presión de inflado insuficiente.
M2
• Ángulos de avance o caída excesivos.
• Pesos excesivos en partes no suspendibles.
• Anomalías en la suspensión (muelles o amortiguadores).
• Incompatibilidad entre los sistemas de suspensión y dirección.
P
3.5. Características mecánicas y direccionales del neumático
Es la variación de la trayectoria (en línea recta o en curva) registrada en el rodaje del vehículo, como consecuencia de una deformación del mismo neumático a
causa de un empuje lateral (viento, peralte, fuerza centrífuga en curva, etc.).
F
Figura 8.29. Operación equilibrado estático y dinámico.
a
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Ángulo de deriva
Es el ángulo formado por el eje de la dirección teórica de la rueda y el eje de la
trayectoria real seguida por el neumático.
D
α
D
α
M2
M3
D. Sentido de marcha
M. Puntos de contacto
del neumático
Z. Área de apoyo
α. Ángulo de deriva
a
Z1
Z2
Z3
M1
M1
Fc
M3
M2
Figura 8.30. Ángulo de deriva de un neumático.
El ángulo de deriva depende de factores como:
• La carga.
• La anchura del neumático.
• La fuerza lateral.
• La velocidad.
• La presión de inflado.
• El conductor y su forma de conducir.
Estabilidad del neumático
a)
Viento
Es la capacidad del neumático de restablecer la posición originaria de equilibrio
del vehículo cuando, por causas exteriores (peralte, viento lateral, etc.) o interiores (maniobras de viraje, etc.), había sido modificada.
Estabilidad en línea recta
Si un vehículo que se desplaza en línea recta, se ve afectado por una fuerza lateral y debido a ello:
• La deriva es mayor en el eje delantero que en el trasero, entonces será el eje delantero el que pierda con mayor facilidad la trayectoria. En este caso, bastará
corregir la trayectoria girando la dirección en sentido contrario. Se considera
que el vehículo es estable.
b)
Viento
• La deriva es mayor en el eje trasero que en el delantero, entonces será el eje trasero el que pierda con mayor facilidad la trayectoria. En este caso, bastará corregir la trayectoria girando la dirección en el mismo sentido.
Esta última maniobra es para conductores más expertos y se considera que el vehículo es inestable.
Estabilidad en curva
Al tomar una curva, en función de la velocidad, aparecen unas fuerzas laterales
(fuerza centrífuga) que empujan al vehículo lateralmente.
Figura 8.31. Estabilidad: a) deriva en eje delantero en recta, b) deriva en eje trasero en curva.
a
Cuando se ve afectado por esta fuerza lateral y debido a ello la deriva es mayor en
el eje delantero que en el trasero, será el eje delantero el que pierda con mayor facilidad la trayectoria o radio de giro.
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En este caso, bastará corregir la trayectoria, girando aún más la dirección en el
mismo sentido. Decimos en este caso que el vehículo es subvirador.
Si, en cambio, la deriva es mayor en el eje trasero que en el delantero, será el eje
trasero el que pierda con más facilidad la trayectoria.
En este caso, bastará con corregir la trayectoria girando más aún la dirección en
sentido contrario al de la curva.
Esta maniobra es para conductores más expertos y se considera que el vehículo es
sobrevirador.
Sobrevirador
Subvirador
a Figura 8.32. Comportamiento de un vehículo subvirador.
a Figura 8.33. Comportamiento de un vehículo sobrevirador.
Deriva y derrapaje
La diferencia que existe entre ambas estriba en que, en el derrapaje, el resultado
de la fuerza lateral es la pérdida de adherencia.
Centrado en recta
Es la capacidad del neumático para mantener la direccionalidad, sin tener que recurrir a frecuentes correcciones de dirección.
Capacidad de guía
Se denominará así a la capacidad del neumático para responder en un tiempo breve al movimiento de la dirección y seguir la trayectoria impuesta por el conductor sin excesivas correcciones del volante sobre una superficie mixta, recorrida a
una velocidad inferior al límite de adherencia.
Adherencia
Capacidad del neumático de mantener en todas las condiciones de funcionamiento un buen contacto con la superficie del terreno.
Aquaplaning
Al circular sobre suelo con agua, la cubierta y, más exactamente, la escultura de
la banda de rodadura se comportan rompiendo la película de agua y evacuando
esta a través de los surcos como si fuese una bomba.
Este caudal aumenta en función de la velocidad del neumático y puede generar
una presión en el agua que se está evacuando.
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Cuando dicha presión, aplicada en los surcos de la escultura, iguala la presión específica de la huella de la banda de rodadura sobre el suelo, la cubierta pierde el
contacto con este y, por tanto, también se produce una pérdida de tracción y de
dirección que depende de factores como:
• Escultura de la banda de rodadura.
• Capacidad de evacuación del agua de los surcos.
• Desgaste de la cubierta.
• Estado de la carretera.
• Velocidad del vehículo.
• Espesor de la capa líquida o semilíquida (nieve fundida).
• Presión de inflado, etc.
ADHERENCIA
Marcha lenta
Velocidad
elevada
Velocidad
muy elevada
(aquaplaning)
VELOCIDAD
Película de agua
a
Área de contacto reducida
Pérdida de contacto
Figura 8.34. Aquaplaning.
Mejora de la seguridad activa desde los neumáticos
El uso de neumáticos en mal estado, ya sea por desgaste, presión incorrecta, reventones ocasionales, etc., es causante de un elevado número de accidentes, o, al
menos, un factor determinante. Para tratar de disminuirlos, los fabricantes han
desarrollado neumáticos especiales y detectores de subinflado que mejoran la seguridad activa del vehículo, mejor manejo en carretera, más confort y ahorro.
Por una parte, el desarrollo de nuevas tecnologías en el neumático, tales como
Run On Flat de Goodyear, basado en el concepto de laterales o flancos reforzados que mantienen el neumático adherido a la llanta y logran soportar el peso del
coche durante 80 kilómetros después de un pinchazo con pérdida total de aire.
Para incrementar la seguridad, diversos neumáticos incorporan un Sistema de
Control de Presión (TPMS), o detector de subinflado, que permite avisar al conductor de que un neumático ha perdido presión.
El sistema de detección de subinflado (véase la figura 8.35) consta, básicamente,
de un módulo emisor por rueda (1), que emite señales de alta frecuencia, captadas
por un receptor (2), alimentado por contacto, que recibe la información de motor
en marcha y está conectado, a través de un BUS, con la BSI (3), que analiza los
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datos y envía eventualmente a través de la red VAN mensajes de alerta hacia el
combinado (4) y la pantalla multifunciones (5), que permite ver al conductor los
mensajes de falta de presión, pinchazo o fallo en un emisor.
El módulo emisor está compuesto por la válvula de inflado, un circuito electrónico con captador de presión de tipo piezorresistivo y una pila de litio alojados en
una resina que los protege de los impactos que sufre la rueda. Para alargar la vida
de la pila, el circuito se activa mediante un interruptor de inercia que cierra el circuito por acción de la fuerza centrífuga cuando la rueda se pone en movimiento.
El cambio de un módulo conlleva necesariamente su inicialización a través de la
BSI del código identificativo del nuevo módulo, mediante un útil específico de
cada marca.
1
1
4
RED VAN
BUS
2
3
5
1
1
1. Módulos emisores en rueda
2. Receptor de alta frecuencia
3. BSI
4. Combinado
5. Pantalla multifunción
a
Figura 8.35. Sistema de detección de subinflado.
EJEMPLO
¿Cuáles son las causas que hacen que un vehículo derrape en curva?
Solución
El exceso de velocidad en la misma, que hace que la resultante de la fuerza centrífuga con la fuerza de impulsión que lleva el vehículo supere a la fuerza de adherencia que ejerce el neumático.
ACTIVIDADES
11. ¿Qué entiendes por aquaplaning?
12. ¿De qué factores depende el ángulo de deriva?
13. Enumera las diferencias entre el desequilibrio estático y el dinámico.
14. ¿A qué se debe el efecto del Shimy?
15. ¿En qué consiste la estabilidad en curva?
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4. Consejos para el mantenimiento
de las ruedas
• Verificar periódicamente (siempre en frío) la presión de inflado, incluida la
rueda de repuesto.
• Controlar los indicadores de desgaste (la profundidad mínima legal es de 1,6 mm).
• Vigilar los desgastes anormales o irregulares del neumático.
• Controlar los cortes y otras anomalías que pueda sufrir el neumático.
• Realizar el equilibrado de las ruedas siempre que se sustituyan neumáticos o
llantas o se realice alguna operación que implique el desmontaje de alguno de
los componentes de la rueda y cuando se perciban efectos de desequilibrados.
• Aplicar los pesos de equilibrado en función del tipo de llanta (acero o aleación)
y situarlos donde marque el fabricante.
• Es aconsejable sustituir la válvula cada vez que se desmonte el neumático.
• Verificar la alineación correcta del tren anterior y del tren posterior. Una mala
alineación provoca el deterioro prematuro de los neumáticos.
• Utilizar neumáticos iguales por eje. En algunos casos según el modelo del neumático, es necesario que sean los cuatro iguales.
• No realizar intercambios de las ruedas en cruz. En vehículos con tracción delantera, los neumáticos nuevos o menos gastados deben montarse detrás, que
es el eje que, en situaciones difíciles, pierde antes la adherencia.
• Respetar las condiciones de utilización del neumático.
• Emplear los neumáticos adecuados para la utilización que se les vaya a dar.
• Cuando se cambien los neumáticos o llantas, respetar siempre las especificaciones indicadas por el fabricante del vehículo.
• Sustituir las llantas con deformaciones.
• No emplear cámaras en neumáticos del tipo tubeless.
• La rueda compacta (rueda de repuesto de uso temporal que incorporan varios
fabricantes, de características diferentes al resto) no se puede equilibrar y su duración aproximada es de unos 3.000 km.
d Figura 8.36. Equipo de alineación.
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5. Diagnosis de anomalías
del neumático
Síntoma
a
Causas posibles
Grietas en la banda de rodamiento
• Prolongada exposición a los rayos
solares.
• Contacto prolongado con hidrocarburos (aceite, nafta, gasolina,
gasóleo).
• Pérdida de elasticidad debida al
envejecimiento.
• Almacenamiento en locales no adecuados.
• Insuficiente presión de inflado.
Separaciones o despegado de la banda de rodamiento
• Funcionamiento prolongado en
sobrecarga.
• Insuficiente presión de inflado.
• Utilización a velocidad elevada
(con recorridos excesivamente largos).
• Aceleraciones bruscas repetidas.
• Acumulación de humedad y cuerpos extraños en cortes o perforaciones de la banda.
Separaciones en los flancos o bordes de la banda de rodamiento
• Frotamiento contra los bordes de
las aceras o resaltes.
• Frotamiento de las cadenas de nieve (no adecuadas, mal aplicadas o
por una utilización intensiva).
Cortes incisivos o desgastes circunferenciales
• Rozamiento de la banda de rodamiento contra alguna parte de la
carrocería.
• Deslizamiento sobre objeto cortante.
• Marchas sobre pistas en mal estado.
Talones
– Insuficiente presión de inflado.
– Carga excesiva.
– Llantas deformadas, machacadas,
rotas, oxidadas o no adecuadas a
las dimensiones del neumático.
– Freno bloqueado que provoca el
recalentamiento de la llanta.
Rotura, corte o perforación de la carcasa
• Golpes contra objetos rígidos.
• Rodaje con presión nula.
• Insuficiente presión de inflado.
• Utilización de los neumáticos en
sobrecarga.
Tabla 8.5.
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6. Reciclado del neumático
caso práctico inicial
Este epígrafe aborda el proceso de
reciclado de los neumáticos al final
de su vida útil.
La masiva generación de neumáticos usados y las dificultades para hacerlos desaparecer constituye en los últimos años un grave problema medioambiental en
todo el mundo.
En España se generan cada año 250.000 toneladas de neumáticos usados. El 45%
se deposita en vertederos controlados sin tratar, el 15% se deposita después de ser
triturado y el 40% no está controlado. Para eliminar estos residuos se usa con frecuencia la quema directa, que provoca graves problemas medioambientales ya que
produce emisiones de gases que contienen partículas nocivas.
En 1999, la Unión Europea adoptó la Directiva 1999/31/CE, en la que se prohibía la eliminación por depósito en vertedero de los neumáticos enteros a partir de
2003 y de los neumáticos troceados a partir de 2006. En la actualidad, se pueden
utilizar diversos métodos para la recuperación de neumáticos y la destrucción de
sus componentes peligrosos.
6.1. Trituración mecánica
Es un proceso puramente mecánico y por tanto los productos resultantes son de
alta calidad, limpios de todo tipo de impurezas, lo que facilita la utilización de estos materiales en nuevos procesos y aplicaciones. La trituración con sistemas mecánicos es, casi siempre, el paso previo en los diferentes métodos de recuperación
y rentabilización de los residuos de neumáticos.
Descripción del proceso
a Figura 8.37. Neumáticos en mal
estado.
a) Sección de triturado.
b) Sección de granulado.
c) Sección de Pulverizado.
d) Sección de desmetalizado.
e) Sección compuesta de aireado y redes vibratorias intercambiables.
f) Sección de empacado.
El neumático va a través de una cinta transportadora, es enviado a una tronzadora, dejándolo en pedazos de aproximadamente 300 mm. Este material
cae en la cinta transportadora al siguiente paso del proceso, con una acción
análoga a la anterior, reduce las dimensiones del material hasta una medida
de 50 mm. El material obtenido, a través de una banda transportadora, entra en
una tercera máquina que, con un sistema similar, reduce el caucho a 16 mm, destacando así la presencia de acero del interior de los neumáticos.
Una banda transportadora posterior recoge lo procesado para pasarlo debajo de un
imán permanente, recogiendo cualquier material ferroso presente, y el caucho es
colocado en los silos. En este punto del ciclo, el caucho, ya sin presencia de acero, puede iniciar el proceso de refinación.
Los granos de goma, a través de un vertedor, son enviados a la máquina de pulverizado, la cual, con la acción de embrague entre dos discos rotatorios en sentidos inversos, reduce el grano a las dimensiones deseadas, agregando o quitando
discos según se requiera.
Una vez terminado el procesado del material, es llevado mediante transporte neumático para su separación y almacenado.
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6.2. Termólisis
Se trata de un sistema en el que se somete a los materiales de residuos de neumáticos a un calentamiento en un medio en el que no existe oxígeno. Las altas temperaturas y la ausencia de oxígeno tienen el efecto de destruir los enlaces químicos. De esta forma, se obtiene la recuperación total de los componentes originales
del neumático, tales como metales, carbones e hidrocarburos gaseosos, que pueden volver a las cadenas industriales, ya sea de producción de neumáticos o de
otras actividades.
6.3. Pirólisis
Se trata de la descomposición química que se obtiene por acción del calor. Aún
está poco extendido, debido a problemas de separación de compuestos carbonados que ya están siendo superados.
Los productos obtenidos después del proceso de pirólisis son principalmente: gas
similar al propano que se puede emplear para uso industrial, aceite industrial líquido que se puede refinar en diésel, coke, acero.
6.4. Incineración
Es un proceso costoso y, además, presenta el inconveniente de la diferente velocidad
de combustión de los diferentes componentes y la necesidad de depuración de los residuos, por lo que no resulta fácil de controlar y, además, es contaminante. Genera
calor que puede ser usado como energía, ya que se trata de un proceso exotérmico.
Con este método, los productos contaminantes que se producen en la combustión
son muy perjudiciales para la salud humana. También conlleva el peligro de que
muchos de estos compuestos son solubles en el agua, por lo que pasan a la cadena trófica y de ahí a los seres humanos.
6.5. Trituración criogénica
Este método necesita unas instalaciones muy complejas, lo que hace que tampoco sea rentable económicamente. Además, el mantenimiento de la maquinaria y
del proceso es difícil.
6.6. Producción de energía eléctrica
Los residuos se introducen en una caldera donde se realiza su combustión. El calor liberado provoca que el agua existente en la caldera se convierta en vapor de
alta temperatura y alta presión que se conduce hasta una turbina, que, acoplada
a un generador, produce la electricidad.
6.7. Usos tras el reciclado
Los materiales que se obtienen tras el tratamiento de los residuos de neumáticos,
una vez separados los restos aprovechables para nuevos neumáticos, pueden ser
usados en diversas aplicaciones tales como parte de los componentes de las capas
asfálticas que se usan en la construcción de carreteras, espacios deportivos (campos de juego, suelos de atletismo o pistas de paseo y bicicleta), alfombras, aislantes de vehículos o losetas de goma, materiales de fabricación de tejados, masillas,
aislantes de vibración y otras muchas aplicaciones.
Figura 8.38. Planta de reciclaje
de neumáticos.
a
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Unidad 8
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ACTIVIDADES FINALES
1. ¿Qué funciones cumplen las ruedas en los vehículos?
2. Indica las características de la llanta: 4J x 14 LH ET37 5/125.
3. Describe los tipos de llantas.
4. ¿Qué es una rueda de disco?
5. Indica qué significa: 165/70 R 81 H.
6. ¿Cuáles son las ventajas de un neumático radial?
7. ¿Cuál es el límite de desgaste de los neumáticos?, ¿por qué?
8. ¿Qué inconvenientes tiene la falta de presión en los neumáticos?
9. ¿Por qué en los vehículos con tracción se deben poner los neumáticos más gastados en el eje delantero?
10. ¿Cuándo se debe mirar la presión en los neumáticos y por qué?
11. ¿Por qué es necesario reciclar los neumáticos?
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La rueda
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EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. En los neumáticos, la palabra «tubeless» indica:
6. El efecto subvirador consiste en que
a) Formados por un tubo.
a) La deriva es mayor en el eje trasero.
b) Que tiene una cámara tubular.
b) La deriva es mayor en el eje delantero, tendiendo
a abrirse en la curva.
c) Neumático sin cámara.
d) Que no se pincha.
2. El índice de carga y el código de velocidad se indican mediante
a) Dos letras seguidas.
b) Dos números, el 1º indica la carga y el 2º, la velocidad.
c) El vehículo tiende a cerrarse en la curva.
d) El morro tira hacia abajo.
7. En qué casos se recomienda especialmente el inflado de los neumáticos con nitrógeno
a) Vehículos muy pesados.
b) Vehículos de servicio público.
c) Dos números separados por –.
c) Se trabaja en proximidad a materias incandescentes o con riesgo de explosión.
d) Un número para el índice de carga y una letra para
el código de velocidad.
d) Zonas con riesgo de lluvia.
8. El exceso de presión en los neumáticos produce:
3. Cuando en una curva el vehículo tiene efecto
sobrevirador, para contrarrestarlo giraremos el
volante.
a) En sentido contrario al de la curva.
b) En el mismo sentido de la curva.
a) Mayor desgaste en la parte central de la banda de
rodadura.
b) Mayor desgaste en los flancos.
c) Excesiva flexibilidad.
d) Mayor aplastamiento.
c) No hay que girarlo.
d) En cualquier sentido, da igual.
9. ¿Qué es el Shimy?
a) El efecto por el equilibrado estático.
4. El aquaplaning aumenta con
a) El peso sobre la rueda.
b) El efecto por el desequilibrio dinámico.
b) La velocidad y el desgaste del dibujo.
c) El conjunto de movimientos oscilatorios mantenidos por las ruedas.
c) La frenada.
d) Efecto producido por el viento en los F-1.
d) La presión del neumático.
5. La profundidad mínima de la huella es de
10. En las ruedas con sistema de control de presión,
la información desde el módulo emisor se manda al receptor mediante:
a) 1,6 mm.
a) Un cable eléctrico.
b) 1,6 cm.
b) Un BUS.
c) 3 mm.
c) La red VAN.
d) 16 mm.
d) Señales de alta frecuencia.
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Unidad 8
334
PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
• Equipo de herramientas (pistola neumática con boca de impacto, alicates,
llave de obús, llave dinamométrica)
Sustitución de neumáticos
en un vehículo
• Máquina de desmontaje y montaje
de neumáticos
OBJETIVOS
• Máquina de equilibrado
Saber cambiar los neumáticos de un vehículo, realizando la interpretación correcta de
datos, utilizando los útiles adecuados y cumpliendo las normas de seguridad.
MATERIAL
• Vehículo con ruedas
• Documentación técnica
PRECAUCIONES
• Colocar el vehículo en un elevador adecuado, respetando los puntos de apoyo
indicados por el fabricante.
• Prever los riesgos de golpes, cortes, proyección de partículas, atrapamientos, inhalación de partículas, pinchazos con alambres de la cubierta, quemaduras e irritaciones y sobreesfuerzos que durante la realización de la práctica pueden producirse.
• Utilizar los equipos de protección y seguridad adecuados (zapatos, guantes, etc.).
• Utilizar las herramientas adecuadas y en buen estado.
DESARROLLO
Desmontaje de la rueda del automóvil
Quitar los embellecedores o tapacubos (véase la figura 8.39), y las tuercas o tornillos de sujeción de la rueda, utilizando el útil adecuado para los tornillos antirrobo (véase la figura 8.40).
Desmontaje de la cubierta
Quitar el obús (véase la figura 8.41) y esperar a que salga todo el aire, quitar los plomos sin dañar la llanta, (véase la figura 8.42) despegar las dos caras de la cubierta (véase la figura 8.43), quitar la cubierta (véase la figura 8.44) y quitar
la válvula vieja (véase la figura 8.45).
a
Figura 8.39.
a
Figura 8.40.
a
Figura 8.41.
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La rueda
a
335
Figura 8.42.
a
Figura 8.43.
a
Figura 8.44.
a
Figura 8.45.
Montaje de la cubierta
Controlar el estado de la llanta, montar la válvula nueva (si el neumático lleva detector de subinflado, este va incorporado con la válvula y deberá ser codificado para que la BSI pueda interpretarlo), engrasar abundantemente los
talones del neumático, montar el neumático en la llanta, respetando las indicaciones del fabricante (véase la figura 8.46), hinchar a 3,5 bares, poner el obús y dejar a la presión indicada por el fabricante (véase la figura 8.47).
Equilibrado de la rueda
Montar la rueda sobre la equilibradora (véase la figura 8.48), comprobar la descompensación de masas existente (véase la figura 8.49), equilibrar la rueda con plomos adaptados a la rueda en los lugares indicados (véase la figura 8.50)
y verificar el equilibrado (véase la figura 8.51).
Montaje de la rueda
Colocar la rueda y poner manualmente los tornillos (véase la figura 8.52), apretar sin par utilizando la llave de impacto, apretar con la llave dinamométrica dando el par de apriete correspondiente (véase la figura 8.53), prestando atención a los tornillos antirrobo, y colocar los tapacubos o embellecedores.
a
Figura 8.46.
a
Figura 8.47.
a
Figura 8.50.
a
Figura 8.51.
a
Figura 8.48.
a
Figura 8.52.
a
Figura 8.49.
a
Figura 8.53.
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Unidad 8
336
MUNDO TÉCNICO
Michelin reinventa el futuro del neumático
con el Michelin Active Wheel
Michelin Sistema de Rueda Activa
neumático al cabo de 45.000 km… Este es el balance en cifras de lo que MICHELIN Energy Saver
ofrece.
Por su parte, Michelin Active Wheel inaugura una
nueva era en el mundo del automóvil, donde las prestaciones en seguridad, energía y medio ambiente
alcanzan unos niveles sin precedentes. Este es el resultado de una motorización en miniatura y de un sistema de suspensión eléctrica incorporados dentro de
la rueda. Estas tecnologías desarrolladas por Michelin
han hecho posible un replanteamiento completo del
automóvil.
Michelin ha elegido el Salón Internacional del Automóvil de París, que se celebra del 4 al 19 de octubre
del 2008, para mostrar el nuevo neumático MICHELIN
Energy Saver y presentar el Michelin Active Wheel y el
WILL.
Ahorrar casi 0,2 l de carburante cada 100 km... Reduciendo así las emisiones de CO2 hasta 4 gramos
por kilómetro... Ahorrar casi 2 euros cada vez que
se llena el depósito… Y amortizar el precio de un
En el Salón del Automóvil de París, Heuliez, Michelin
y Orange desvelan WILL, el primer vehículo eléctrico
que integra la tecnología Michelin Active Wheel.
Bajo un exterior familiar y amigable, WILL representa una nueva manera de contemplar el diseño del automóvil. Todo en este coche –desde el chasis, la
transmisión y la suspensión a la conectividad y servicios de comunicación– muestra que existen soluciones tangibles a los mayores problemas de transporte
a los que nos enfrentamos hoy en día, como encontrar alternativas a la gasolina, reducir las emisiones
de CO2 y el consumo de energía, resolver la congestión de tráfico, eliminando el ruido y las emisiones
tóxicas y convirtiendo el viaje en un tiempo divertido
y productivo.
http://www.actualidadmotor.com/2008/10/04/salon-de-paris-michelin-active-wheel/
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La rueda
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EN RESUMEN
RUEDAS
Parte metálica
Parte neumática
Llantas
Neumáticos
• Con cámara
• Sin cámara
ANOMALIAS
EN LAS RUEDAS
Alabeo
Excentricidad
Desequilibrios
Shimy
entra en internet
1. En la siguiente página puedes encontrar información sobre los residuos y reciclaje del automóvil.
• http://www.invenia.es
2. Busca en la siguiente dirección catálogos, productos, fichas técnicas, noticias y eventos sobre los neumáticos.
• http://www.michelin.com
3. En la página siguiente puedes encontrar información de noticias, productos, fichas técnicas,
reportajes, foros y blog, eventos y recursos sobre ruedas.
• http://www.goodyear.es
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Unidad 4
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9
La dirección
vamos a conocer...
1. La dirección
2. Geometría de la dirección
3. Orientación de las ruedas traseras
4. Intervención en la dirección
PRÁCTICA PROFESIONAL
Comprobar la alineación de la dirección
en un vehículo
MUNDO TÉCNICO
Innovaciones para el automóvil
y al finalizar esta unidad...
Analizarás los distintos sistemas de dirección
y sus diferencias constructivas.
Conocerás e identificarás los elementos
que integran las direcciones convencionales
y asistidas.
Analizarás la geometría de dirección y ruedas.
Interpretarás la documentación técnica
y los manuales de funcionamiento necesarios
para realizar el mantenimiento o reparación
conservando las condiciones de seguridad
activa.
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La dirección
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CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
Jesús trabaja como profesional autónomo en una empresa dedicada al mantenimiento y reparación de vehículos autopropulsados.
Los trabajos que tiene que realizar implican:
• Mantenimiento, reparación y diagnosis de la dirección.
• Interpretar la documentación técnica y manuales de funcionamiento necesarios para realizar el mantenimiento o reparación,
manteniendo las condiciones de seguridad activa.
• Comprobar los valores de los parámetros obtenidos en las comprobaciones con los dados en la documentación técnica para
determinar los elementos que se deben reparar, ajustar o sustituir.
• Reparar, ajustar o sustituir los elementos de dirección.
• Cumplir las normas de seguridad, salud laboral y medioambiental para las reparaciones y/o mantenimiento de los distintos
sistemas de dirección.
Llega a la empresa un vehículo. El conductor percibe que el automóvil no mantiene la trayectoria al circular y tiende a desviarse de
la ruta deseada por el usuario, en un caso tiende a invadir el carril
contrario o en otro caso a salirse del carril, resultando esta sensación más pronunciada durante la frenada y los giros.
Además se produce un desgaste rápido e irregular de los neumáticos, mostrando un aspecto visual de desgaste excesivo en la banda de rodadura interior o exterior.
Para que el funcionamiento de la dirección resulte adecuado, es
preciso que los elementos que la forman cumplan unas determinadas condiciones, mediante las cuales, se logra que las ruedas
obedezcan fácilmente al volante de la dirección y no se altere su
orientación por las irregularidades del terreno o al efectuar una
frenada, resultando así la dirección segura y de suave manejo. También debe retornar a la línea recta y mantenerse en ella al soltar el
volante después de realizar una curva.
Para realizar este trabajo, efectúa una inspección visual de los neumáticos observando su desgaste, comprueba que la presión es
correcta y observa que no existen posibles holguras o agarrotamientos de algún elemento de dirección.
Los desgastes anormales son siempre producidos por frote de la
cubierta con el pavimento y es muy difícil establecer con exactitud
la causa que puede producirlo, pues pueden ser una o varias a la
vez. Para evitar los desgastes irregulares la dirección debe de cumplir unas condiciones denominadas geometría de la dirección. Además de los desgastes anormales producidos por frote de la cubierta con el pavimento por defecto de las cotas, influyen también, de
una forma muy acusada, el shimmy, presión de inflado, deformación del chasis, etc. Para determinar la causa del desgaste irregular se procede a realizar el control de los ángulos, para ello es necesario antes realizar unas verificaciones preliminares: llevar a cabo
un equilibrado de las ruedas y verificar que los órganos de suspensión, dirección y frenos, se encuentren en perfecto estado.
Una vez superadas las verificaciones preliminares se procede a verificar las cotas de dirección para realizar un alineado de dirección,
ajustando la cota que esté fuera de tolerancia o bien sustituyendo la pieza que se encuentre defectuosa.
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
1. ¿Cómo está formada la dirección?
4. ¿Qué se consigue con la geometría de ruedas?
2. ¿Qué condiciones debe de cumplir la dirección?
5. ¿Cómo afecta al vehículo un mal reglaje de paralelismo?
3. ¿Qué se consigue con la geometría de giro?
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Unidad 9
340
1. La dirección
caso práctico inicial
Aquí encontrarás los órganos capaces de orientar el vehículo.
La dirección está formada por un volante unido a un extremo de la columna de
dirección. Esta a su vez se une por el otro extremo al mecanismo de dirección alojado en su propia caja.
Su misión consiste en dirigir la orientación de las ruedas, para que el vehículo
tome la trayectoria deseada. Para ello utiliza una serie de elementos que transmiten el movimiento desde el volante hasta las ruedas.
F1
R1
1.1. Principio de funcionamiento
Relación de esfuerzos a transmitir
El par de giro es el producto de la fuerza por una distancia, en este caso el radio
P = F · R. Por tanto, la desmultiplicación está en función de los diámetros del volante y el piñón de dirección (figura 9.1).
F2
R2
a Figura 9.1. Relación de esfuerzos
Las fuerzas aplicadas y obtenidas son inversamente proporcionales a los radios de
giro, ya que el momento de esfuerzo del volante es igual al momento resistente en
la caja de dirección.
que se transmiten desde el volante
a las ruedas.
F1 · R1 = F2 · R2
B
F = R
F
R
F
B
A
B
a Figura 9.2. Relación de transmisión.
1
2
2
1
Relación de transmisión
Está determinada por la relación que existe entre el ángulo descrito por el volante y el ángulo obtenido en las ruedas (figura 9.2).
En esta relación, también denominada desmultiplicación, influyen fundamentalmente el mecanismo ubicado en la caja de la dirección y el varillaje encargado de
transmitir el movimiento de las ruedas.
EJEMPLOS
En un vehículo, el conductor ejerce un esfuerzo de 5 kgf sobre el volante de 50 cm de diámetro. A través de la columna de dirección, transmite el movimiento al piñón de dirección, que tiene un diámetro de
5 cm. Calcula el esfuerzo transmitido a las ruedas.
Solución
F1
R
= 2 ;
F2
R1
5
5
=
;
F2
50
F2 =
5 · 50
= 50 kgf
5
En un giro completo del volante se obtiene un ángulo de giro en las ruedas de 30°. ¿Cuál es la relación
de desmultiplicación?
Solución
R=
360
12
=
30
1
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La dirección
341
1.2. Disposición de los elementos sobre el vehículo
El conjunto de elementos que intervienen en la dirección está formado por los
elementos siguientes:
• Volante.
• Columna de dirección.
• Caja o mecanismo de dirección.
• Timonería de mando o brazos de acoplamiento y de mando.
• Ruedas.
En la figura 9.3 se muestra una dirección de cremallera, la cual está unida a las ruedas mediante las barras de acoplamiento. En la figura 9.4 se muestra una caja de
dirección de tipo sinfín y sector dentado que necesita más timonería de mando
para establecer la unión con las ruedas.
Soporte unido
a la carrocería
Figura 9.3. Elementos de una dirección de
cremallera.
a
Figura 9.4. Elementos de una dirección de
tornillo sinfín y sector.
a
En funcionamiento, cuando el conductor acciona el volante unido a la columna
de dirección transmite a las ruedas el ángulo de giro deseado. La caja de dirección
y la relación de palancas realizan la desmultiplicación de giro y la multiplicación
de fuerza necesaria para orientar las ruedas con el mínimo esfuerzo del conductor.
Los brazos de mando y acoplamiento transmiten el movimiento desde la caja de
dirección a las ruedas.
En la tabla siguiente se desarrolla un ejemplo de características constructivas de
una dirección mecánica, en este caso de cremallera:
Características
Dirección mecánica
Piñón de mando
7 dientes
Diámetro del volante
370 mm
Número de cardans en la columna
1 (2 con airbag)
Recorrido de la cremallera
80 mm (neumáticos de 155)
72 mm (neumáticos de 165)
Relación de desmultiplicación
1/22
Número de vueltas entre topes
4,10 (recorrido de 80 mm)
3,68 (recorrido de 72 mm)
Diámetro de giro entre paredes
39°4 (recorrido de 80 mm)
34°2 (recorrido de 72 mm)
Ángulo de giro de rueda interior
34° (recorrido de 80 mm)
30°40 (recorrido de 72 mm)
a
Tabla 9.1.
Circuitos de fluidos SD Ud09_09 C_Fluidos_SD 06/07/11 12:06 Página 342
Unidad 9
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1.3. Estudio de los órganos constructivos
Volante
Está diseñado con una forma ergonómica con dos o tres brazos, con la finalidad de obtener mayor facilidad de manejo y comodidad (figura 9.5). Su misión consiste en reducir el esfuerzo que el conductor aplica a las ruedas. En los
vehículos con mayor equipamiento, generalmente está dotado de tres brazos
para incorporar el dispositivo de seguridad pasiva de protección del conductor (airbag).
saber más
Elementos de mando
de dirección
El mando de la dirección está formado por un conjunto de elementos que acciona el mecanismo o
caja de dirección.
a
Figura 9.5. Volante.
Columna de dirección
Está constituida por un árbol articulado que une el mecanismo de dirección con
el volante (figura 9.6).
Figura 9.6. Esquema de la columna de dirección.
b
La columna de la dirección tiene una gran influencia en la seguridad pasiva. Todos los vehículos están equipados con una columna de dirección retráctil, formada por dos o tres tramos con el fin de colapsarse y no producir daños al conductor en caso de colisión. Estos tramos están unidos mediante juntas cardan y
elásticas diseñadas para tal fin.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Eje intermedio de la dirección
Carrocería
Casquillo de apoyo de plástico
Muelle sometido
a tensión previa
Tubo de la columna
de la dirección
Elemento aislante de nailon
Sección ondulada del tubo
de la columna de la dirección
Soporte de la columna
de la dirección
Cojinete de apoyo inferior
Anillo de tolerancia del cojinete
Eje de la columna
de la dirección telescópico
Junta universal del eje
de la columna de la dirección
Pasadores de plástico
Anillo de tolerancia
Tornillo de fijación
Volante
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La dirección
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Excéntrico
Palanca
Motor eléctrico con reductora
Consola
Husillo
Basculante tipo caja
Caballete de reglaje
Mando de dirección
Caja guía
a
Figura 9.7. Columna o árbol de dirección.
La columna de dirección permite la regulación del volante en altura y, en algunos casos, también la profundidad, para facilitar la conducción.
Caja o mecanismo de dirección
El movimiento giratorio del volante se transmite a través del árbol y llega a la caja
de dirección, que transforma el movimiento giratorio en otro rectilíneo transversal al vehículo.
A través de las barras, articuladas con rótulas, el mecanismo de dirección alojado
en la caja transmite el movimiento transversal a las bieletas o brazos de acoplamiento que hacen girar las ruedas alrededor del eje del pivote (figura 9.8).
Sentido de la marcha
Mangueta
Eje del pivote
Barra
de dirección
Brazo de
acoplamiento
a
Columna
de dirección
Figura 9.8. Conjunto de dirección.
Caja
de dirección
Ángulo
de giro
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Unidad 9
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Existen los siguiente tipos de cajas o mecanismos de dirección:
• Cremallera.
• Cremallera de relación variable.
• Tornillo sinfín y sector dentado.
• Tornillo sinfín y rodillo.
• Tornillo sinfín y dedo.
• Tornillo sinfín y tuerca.
• Tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes o recirculación de bolas.
En la mayoría de los turismos, se utiliza la dirección de cremallera; sin embargo,
en vehículos todo terreno y camiones, la más utilizada es la caja de tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes, también llamada de recirculación de bolas.
Cremallera
Este tipo de dirección se caracteriza por su mecanismo desmultiplicador (piñóncremallera) y su sencillez de montaje. Elimina parte de la timonería de mando.
La dirección de cremallera está constituida por una barra en la que hay tallada un
dentado de cremallera, que se desplaza lateralmente en el interior de un cárter apoyada en unos casquillos de bronce o nailon (figura 9.9). Está accionada por el piñón,
montado en un extremo del árbol del volante, engranando con la de cremallera.
Es la más utilizada en los vehículos de turismo, sobre todo en los de motor y tracción delantera, porque disminuye notablemente los esfuerzos en el volante. Es
suave en los giros y tiene rapidez de recuperación, resultando una dirección estable y segura.
La cremallera se une directamente a los brazos de acoplamiento de las ruedas a través de dos bielas de dirección, en cuyo extremo se sitúan las rótulas que, a su vez,
son regulables para modificar la convergencia.
9
1
a
2
3
4
5
6
7
8
7
4
6
3
1. Barra de dirección
2. Rótula barra de dirección
3. Guardapolvos cremallera
de dirección
4. Cremallera
5. Casquillo cremallera
de dirección
6. Fijación guardapolvos
7. Taco elástico
8. Caja de dirección
9. Sinfín de la dirección
Figura 9.9. Dirección cremallera.
Dirección de cremallera de relación variable
En las direcciones mecánicas de cremallera con relación constante, se realiza el
mismo esfuerzo sobre el volante tanto en maniobras de aparcamiento como en carretera.
Sin embargo, en las maniobras de aparcamiento, es necesaria una dirección con
relación de reducción elevada para disminuir el esfuerzo en el volante, lo que implica una disminución de la sensibilidad en la conducción durante la marcha.
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La dirección
Con una relación de reducción inferior se evita la falta de sensibilidad, pero la maniobrabilidad en parado resulta más difícil.
Estos problemas se resuelven con la adopción de la dirección cremallera de relación variable (figura 9.10).
La principal característica constructiva de esta dirección es la cremallera, la cual
dispone de unos dientes con:
• Módulo variable.
• Ángulo de presión variable.
a
Figura 9.10. Dirección cremallera de relación variable.
Está accionada por un piñón normal.
En la parte central de la cremallera, los dientes tienen un módulo variable, de tal
forma que permite:
• Una relación corta ideal, para la conducción durante la marcha en línea recta.
• El módulo se reduce progresivamente cuando la cremallera se desplaza hacia sus
extremos, reduciendo así el esfuerzo de maniobrabilidad en el estacionamiento.
Tornillo sinfín
Es un mecanismo basado en un tornillo sinfín. Puede ser cilíndrico o globoide (figura 9.11). Está unido al árbol del volante para transmitir su movimiento de rotación a un dispositivo de traslación que engrana con el mismo, generalmente un sector, una tuerca, un rodillo o un dedo, encargados de transmitir el movimiento a la
palanca de ataque y ésta a su vez a las barras de acoplamiento.
a
Figura 9.11. Tornillo sinfín: a) cilíndrico; b) globoide.
345
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Unidad 9
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Tornillo sinfín y sector dentado
1
2
3
Está formado por un sinfín cilíndrico, apoyado en sus extremos sobre dos cojinetes de rodillos cónicos (figura 9.12). El movimiento se transmite a la palanca de
mando a través de un sector dentado, cuyos dientes engranan con el tornillo sinfín en toma constante.
4
Tornillo sinfín y rodillo
1. Eje de la biela de mando
hacia la biela de mando
de la dirección
2. Segmento de dirección
o sector dentado
3. Tornillo sinfín cilíndrico
4. Eje de la columna
de la dirección
a
Está formado por un sinfín globoide apoyado en cojinetes de rodillos cónicos
(figura 9.13). Un rodillo está apoyado en el tornillo sinfín, que al girar desplaza
lateralmente el rodillo produciendo un movimiento angular en el eje de la palanca de ataque.
Tornillo sinfín y dedo
2
1
3
6
5
a
Como muestra la figura 9.14, está formado por un sinfín cilíndrico y un dedo o tetón. Al girar el sinfín, el dedo se desplaza sobre las ranuras del sinfín transmitiendo un movimiento oscilante a la palanca de ataque.
Figura 9.12 Tornillo sinfín y sector.
4
1. Tornillo sinfín
de la dirección
2. Eje de la columna
de la dirección
3. Rodillo de dirección
4. Casquillo excéntrico
5. Palanca de ajuste para
el juego de flancos
6. Tornillo de ajuste para
el eje de la columna
de la dirección
Figura 9.13. Tornillo sinfín y rodillo.
2
3
1
4
a
1. Dedo de rodadura
2. Tornillo sinfín
3. Eje de la biela
de mando
4. Biela de mando
de la dirección
Figura 9.14. Tornillo sinfín y dedo.
Tornillo sinfín y tuerca
Está formada por un sinfín cilíndrico y una tuerca (figura 9.15). Al girar el sinfín
produce un desplazamiento longitudinal de la tuerca. Este movimiento es transmitido a la palanca de ataque unida a la tuerca.
Tornillo sinfín y tuerca con hilera de bolas
Este mecanismo consiste en intercalar una hilera de bolas entre el tornillo sinfín
y una tuerca (figura 9.16). Esta a su vez dispone de una cremallera exterior que
transmite el movimiento a un sector dentado, el cual lo transmite a su vez a la palanca de ataque.
Tornillo de dirección
Tuerca de dirección
Elementos
deslizantes
1
Eje de
la columna
de la dirección
Eje de la biela
de mando
Caja de
dirección
a
Figura 9.15. Tornillo sinfín y tuerca.
6
2
5
4
Biela de mando
de la dirección
3
a
1. Segmento de dirección
2. Eje de la columna
de la dirección
3. Tubos de retorno
de las bolas
4. Tornillo de dirección
5. Tuerca de dirección
6. Eje de la biela
de mando
Figura 9.16. Tornillo sinfín y tuerca con bolas circulares.
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La dirección
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Tirantería de dirección
La tirantería de dirección está constituida por un conjunto de elementos que
transmite el movimiento desde el mecanismo de dirección a las ruedas. Generalmente se utilizan dos sistemas, uno aplicado a la dirección de cremallera (figura
9.17 a) y otro aplicado a la dirección de tornillo sinfín (figura 9.17 b).
a
b
5
2
3
3
1
7
6
4
6
5
1. Biela o palanca
de mando
2. Barra de mando
3. Brazos o palancas
de acoplamiento
4. Barra de acoplamiento
5. Manguetas
6. Rótulas
7. Abrazaderas
a Figura 9.17. Tirantería de mando: a) De una dirección de tornillo sinfín. b) dirección de cremallera.
Palanca de ataque
También llamada palanca o biela de mando, va unida a la salida de la caja de dirección mediante un estriado fino. Recibe el movimiento de rotación de la caja
de dirección para transmitirlo, en movimiento angular, a la barra de mando.
Barra de mando
El movimiento direccional se transmite por medio de una barra de mando unida,
por un lado, a la palanca de ataque y, por el otro, a las barras de acoplamiento de
la dirección.
En otros sistemas, el mecanismo de la dirección ataca directamente los brazos de
acoplamiento de las ruedas, como ocurre en las direcciones de cremallera.
Brazos de acoplamiento
Estos elementos transmiten a las ruedas el movimiento obtenido en la caja de la
dirección y constituyen el sistema direccional para orientar las mismas.
Este sistema está formado por unos brazos de acoplamiento montados sobre las
manguetas de forma perpendicular al eje de las ruedas y paralelos al terreno.
Estos brazos llevan un cierto ángulo de inclinación para que la prolongación de
sus ejes coincida sobre el centro del eje trasero y tienen por misión el desplazamiento lateral de las ruedas directrices.
Barras de acoplamiento
También se llaman bieletas de dirección. Realizan la unión de las dos ruedas por
medio de una o varias barras de acoplamiento, según el sistema empleado. Las barras de acoplamiento realizan la unión de los dos brazos para que el movimiento
en las dos ruedas sea simultáneo y conjugado, al producirse el desplazamiento lateral en una de ellas.
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Unidad 9
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Están formadas por un tubo de acero en cuyos extremos van montadas las rótulas, cuya misión es hacer elástica la unión entre los brazos de acoplamiento de las
ruedas y adaptarlas a las variaciones de longitud producidas por las incidencias del
terreno. Sirven además para la regulación de la convergencia de las ruedas, acortando o alargando la longitud de las barras.
Rótulas
saber más
Manipular la dirección
En cualquier intervención sobre la
dirección es conveniente observar
con especial atención el estado de
desgaste de la rótula.
Como se muestra en la figura 9.18, está constituida por un muñón cónico en
cuyos extremos tiene, por una parte, la unión roscada que permite su desmontaje y, por otra, una bola o esfera alojada en una caja esférica que realiza la
unión elástica.
Su misión consiste en realizar la unión elástica entre la caja de dirección y los brazos de acoplamiento de las ruedas, además de permitir las variaciones de longitud
para corregir la convergencia de las ruedas.
Tuerca autoblocante
Arandela
Muñón cónico
Tuerca
Cabeza de la rótula
Protección de goma
Camisa de apoyo
Muñón de la bola
Tapa
a
Muelle de presión
Figura 9.18. Rótula de dirección.
EJEMPLO
¿Cuál es la característica principal de una dirección de cremallera de relación variable?
Solución
En la parte central de la cremallera los dientes tienen un módulo variable.
ACTIVIDADES
1. Cuando el conductor ejerce un esfuerzo de 4 kgf sobre el volante de 40 cm de diámetro a través de la columna de dirección, transmite el movimiento al piñón de dirección, que tiene un diámetro de 6 cm.
Calcula el esfuerzo transmitido a las ruedas.
2. En un giro completo del volante se obtiene un ángulo de giro en las ruedas de 20°. ¿Cuál es la relación de desmultiplicación?
3. Enumera los elementos que componen la dirección.
4. ¿Qué tipos de sinfín se emplean y qué diferencia existe entre ellos?
5. ¿Cuál es la misión de la columna de dirección?
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La dirección
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2. Geometría de la dirección
Para determinar la posición de las ruedas en movimiento, tanto en línea recta
como en curva, todos los órganos que afectan a la dirección, suspensión y ruedas
tienen que cumplir unas condiciones geométricas, que están determinadas por la
geometría de giro y la geometría de ruedas.
Estas condiciones permiten la orientación de las ruedas delanteras con seguridad
y precisión para que el vehículo tome la trayectoria deseada por el conductor.
La suspensión desarrolla el control de dos parámetros fundamentales:
• Posición de la rueda respecto al pavimento.
• Movimientos longitudinales de la rueda.
En la figura 9.19 se muestran los sistemas de suspensión más comunes.
ESQUEMA
CUADRILÁTERO
ESQUEMA McPHERSON
ESQUEMA
BRAZOS PARTIDOS
Brazo transversal
superior
Brazo transversal
inferior
A
C
Sentido
de la marcha
B
Figura 9.19. A, B, C son los puntos de apoyo o articulación comunes a los tres tipos de suspensiones.
a
2.1. Geometría de giro
Cuando el vehículo toma una curva, la trayectoria recorrida por cada una de las
ruedas es diferente, porque tienen distinto radio de curvatura. Por tanto, la orientación que hay que dar a cada una de ellas es distinta.
Como se muestra en la figura 9.20, este efecto director está dado por las dos ruedas directrices y resulta evidente que deben de funcionar de manera simultánea.
La geometría de giro se consigue dando a los brazos de acoplamiento una inclinación determinada de forma que, cuando el vehículo circula en línea recta (figura 9.21), la prolongación de los ejes de los brazos de mando debe coincidir con
el centro del eje trasero.
Para conseguir que cada una de las ruedas delanteras tome la posición adecuada
para que sus ejes de giro se corten en el punto (O) es necesario disponer de un trapecio articulado llamado trapecio de dirección o de Ackerman, el cual está formado por el propio eje delantero (AB), dos brazos de acoplamiento (AC y BD),
y una barra de acoplamiento (CD).
Los brazos de acoplamiento están unidos a las manguetas de las ruedas sobre las
que giran estas y también están articulados sobre la barra de acoplamiento.
caso práctico inicial
El conjunto formado por la dirección, suspensión, ruedas y frenos
son los encargados de la seguridad
activa.
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α
β
90°
A
B
C
D
90°
90°
a
90°
β α
C
Centro intantáneo
de rotación
a
Figura 9.20. Unión de las dos ruedas.
a
Figura 9.21. Trazado recto.
Como el ángulo a que forman la mangueta y el brazo de dirección no es recto, al
girar una de las manguetas un ángulo b, la otra girará en un ángulo c distinto, de
forma que la rueda del interior de la curva siempre gira más que la del exterior,
para permitir un trazado correcto de curvas de distinto radio.
caso práctico inicial
Para que el conjunto de dirección
ofrezca un perfecto comportamiento de seguridad activa, es muy
importante el cumplimiento del
principio de Ackerman.
A
b
B
Para evitar el arrastre de las ruedas al tomar una curva (figura 9.22), debe cumplirse el principio de Ackerman: las trayectorias descritas por las cuatro ruedas
del vehículo al describir una curva han ser circunferencias concéntricas. Es decir, debe haber un solo centro de giro para las cuatro ruedas, llamado centro instantáneo de giro (CIG).
Como el puente trasero es normalmente rígido o compuesto por dos semiejes alineados, el centro de giro del vehículo tiene que estar en la prolongación de este
eje, por tanto, esta exige que el mecanismo de dirección tenga que girar ángulos
desiguales para las ruedas delanteras, siendo siempre mayor el ángulo de la rueda
interior, respecto a la rueda exterior.
c
C
a
D
2.2. Geometría de ruedas
Figura 9.22. Trazado en curva.
Para obtener una dirección segura y fácil de manejar, las ruedas tienen que obedecer al volante y su orientación no debe alterarse con las irregularidades del pavimento. Para ello, es necesario que las ruedas cumplan una serie de condiciones
geométricas, denominadas cotas de dirección (figura 9.23).
caso práctico inicial
Estas son las siguientes:
Las cotas siempre deben de estar
dentro de las tolerancias dadas por
el fabricante, para conseguir una
dirección segura y fácil de manejar.
• Ángulo de caída.
• Ángulo de salida.
• Ángulo de avance.
• Ángulo incluido.
• Cotas conjugadas.
• Convergencia.
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La dirección
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Vista del vehículo
Ángulos
Frontal
Lateral
D
En planta
F
B
A
E
De la rueda
De la mangueta
a
G
A
F-G
Caída de rueda o ángulo de caída
Convergencia/
Divergencia
B
E
Inclinación del pivote
o ángulo de salida
Avance de pivote o
Ángulo de avance
Figura 9.23.
Ángulo de caída
El ángulo de caída es el ángulo comprendido entre la horizontal y el eje de la mangueta en el plano transversal del vehículo. También es llamado inclinación de
rueda (figura 9.24).
Plano medio
de la rueda
Caída positiva
a
Figura 9.24. Ángulo de caída.
saber más
Optimización del rendimiento
del neumático
Para lograr un comportamiento
óptimo del neumático, el ángulo de
caída debe ser nulo o ligeramente
negativo respecto al pavimento. El
ángulo de caída depende exclusivamente de la suspensión y el diseño constructivo de la mangueta.
vertical
Caída negativa
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Este ángulo provoca una inclinación idéntica de la parte superior de las ruedas directrices hacia el exterior del vehículo. El ángulo puede considerarse comprendido entre la vertical y el plano de rueda. Este ángulo hace converger a las dos ruedas hacia el suelo.
Es un ángulo muy pequeño que está comprendido entre 0° y 2°.
Permite hacer coincidir el eje del pivote con el centro de la superficie de los neumáticos sobre el suelo.
El ángulo de caída realiza las funciones siguientes:
• Compensa la deformación por flexión del tren delantero.
• Desplaza el peso del vehículo sobre el eje, que está apoyado la parte interior de
la mangueta, disminuyendo así el empuje lateral de los cojinetes sobre los que
se apoya la rueda (distancia B de la figura 9.25).
• Evita el desgaste de neumáticos y rodamientos.
• Reduce el esfuerzo de giro del volante de dirección.
Ejes de giro
Plano paralelo al suelo
Ángulo
de caída
Mangueta
FP
B
+
MS
FP
Fuerza perturbadora de la dirección
Momento necesario para girar la rueda
alrededor del eje de articulación
Punto de fácil rotura
FP
Centro de rotación de la rueda
B
MP
Momento resistente
Brazo de palanca transversal
a
Figura 9.25. Función del ángulo de caída.
Influencia del ángulo de caída
Como se muestra en la figura 9.26, un ángulo de caída fuera de tolerancias
o mal regulado provoca que el vehículo se desvíe en su trayectoria al lado
de mayor ángulo de caída. Por tanto, es necesario corregir la trayectoria con
el volante, la conducción se hace peligrosa y el desgaste de neumáticos es
rápido.
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La dirección
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Una diferencia superior a un grado entre los dos lados origina un desvío de trayectoria que es necesario corregir con el volante, ocasionando un desgaste anormal de los neumáticos.
Ra = Radio de la cara externa
de la banda de rodadura
Rb = Radio de la cara interna
de la banda de rodadura
B = Brazo de palanca transversal
Rb
Ra
B
a
Figura 9.26. Influencia de ángulo de caída.
Síntomas del ángulo de caída en mal estado
• Desgaste anormal y rápido del neumático.
• La banda de rodadura del neumático está desgastada de forma creciente de un
lado a otro.
• Un exceso de caída negativa provoca el desgaste en la parte interior de la banda de rodadura.
• Un exceso de caída positiva provoca el desgaste en la parte exterior de la banda de rodadura.
Ángulo de salida
También llamado ángulo de pivote, está formado por la prolongación del eje del
pivote, sobre el cual gira la rueda para orientarse, con la prolongación del eje vertical que pasa por el centro de apoyo de la rueda (figura 9.27).
Eje pivote
Vertical
Vertical
a
Figura 9.27. Ángulo de salida.
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Unidad 9
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Se trata de hacer coincidir el centro de la superficie del neumático en contacto
con el suelo con la prolongación del eje del pivote (figura 9.28) para obtener las
funciones siguientes:
• Reducir el esfuerzo para realizar la orientación de la rueda.
• Disminuir el ángulo de caída para mejorar el desgaste del neumático, sobre todo
en los vehículos modernos con neumáticos de sección ancha.
• Favorecer la reversibilidad de la dirección.
Inclinación
de rueda
B
a
Inclinación
de pivote
B
Casi nula
Figura 9.28. Reducción del ángulo de caída mediante el ángulo de salida.
Conviene que los ejes se corten un poco por debajo del punto de contacto con el
suelo para obtener mayor estabilidad de dirección, sobre todo, al circular por irregularidades del pavimento, que tienden a desorientarse.
Influencia del ángulo de salida
El ángulo de salida incide sobre el de caída. Por tanto, tendremos las mismas consecuencias y efectos de desgaste en los neumáticos.
Síntomas del ángulo de salida en mal estado
• Desgaste anormal y rápido del neumático.
• La banda de rodadura del neumático está desgastada de forma creciente de un
lado a otro.
• Un exceso de salida provoca una dureza en la dirección y retorno a la línea recta de forma brusca.
• Una escasa salida provoca reacciones en la dirección ante los esfuerzos laterales, dirección más suave y poca reversibilidad de la dirección.
Ángulo de avance
Es el ángulo formado por la prolongación del eje del pivote con el eje vertical que
pasa por el centro de la rueda y en sentido de avance de la misma (figura 9.29).
Cuando el vehículo es de propulsión trasera el empuje, realizado por las ruedas traseras, produce un arrastre del eje delantero, generando una cierta inestabilidad de
dirección. Se corrige dando al pivote una inclinación (ángulo de avance) de tal
forma que su eje corte la línea de desplazamiento un poco por delante del punto
de apoyo de la rueda. Este ángulo está comprendido entre 5 y 10 grados.
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La dirección
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Avance
Vertical
Vertical
Eje pivote
Eje pivote
Eje pivote
Sentido
de marcha
Sentido
de marcha
Punto de contacto
de la rueda con el
terreno
Punto en el que
incide la prolongación
del eje montante
POSITIVO
a
Vertical
NEGATIVO
Figura 9.29. Ángulo de avance.
Cuando el vehículo es de tracción delantera, este fenómeno de arrastre de las ruedas delanteras no se produce, por tanto, el ángulo de avance es mucho menor. Está
comprendido entre 0 y 3 grados.
El ángulo de avance permite conseguir las funciones siguientes:
• Mantener la dirección estable y precisa, con un efecto direccional o autocentrado del vehículo.
• Favorecer la reversibilidad para que las ruedas vuelvan a la línea recta después
de tomar una curva.
• Evitar las vibraciones en las ruedas y la consiguiente repercusión en la dirección.
• El efecto de avance aumenta en las ruedas directrices y disminuye en las ruedas directrices motrices.
Este ángulo se complementa con el de caída en los virajes (figura 9.30) para realizar las funciones siguientes:
• Aumenta el ángulo de caída de la rueda exterior en la curva con la suspensión
comprimida.
• Disminuye el ángulo de caída de la rueda interior en la curva con la suspensión
extendida.
AVANCE POSITIVO
AVANCE NEGATIVO
Eje
de giro
Eje
de giro
Sentido de
marcha
Sentido de
marcha
Mr
Mr
R
a
R
S
Figura 9.30. Reacción del avance en marcha ante un giro.
R = Resistencia de la rodadura
S = Fuerza motriz
Mr= Par resistente
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Influencia del ángulo de avance
El ángulo incorrecto o repartido de forma desigual entre ambas ruedas provoca la
desviación del vehículo de su trayectoria hacia el lado donde el avance sea menor (figura 9.31).
Desviación
a
Figura 9.31. Efecto de un diferente avance entre las ruedas.
Síntomas del ángulo de avance en mal estado
• Un ángulo de avance insuficiente provoca poca reversibilidad y dirección poco
estable.
• Un ángulo de avance excesivo provoca una dirección muy reversible y dura e
inestable en los virajes.
P.I.
(Inclinación
del pivote o salida)
Cotas conjugadas
El ángulo comprendido entre el eje del pivote y el eje de la mangueta se denomina ángulo incluido (figura 9.32).
90°
Las cotas conjugadas están formadas por el ángulo incluido y el ángulo de avance. Aunque estos dos ángulos son independientes para su funcionamiento, generalmente están sobre una misma pieza. El reglaje de estos dos ángulos entre sí no
se puede hacer.
C.A.
(Ángulo
de caída)
90°
a
Figura 9.32. Ángulo incluido.
A
Inclinación
de rueda
Ángulo
total
B
a
El conjunto formado por los ángulos de salida y caída junto con el de avance se
denomina cotas conjugadas. Hacen que el eje de prolongación del pivote que determina el avance corte la línea de desplazamiento por delante y a la derecha del
eje vertical de la rueda (figura 9.34).
Figura 9.33. Ángulo incluido.
β
C
γ
α
Inclinación eje
de articulación
α.
β.
γ.
R.
F.
A-B.
a
A B
Salida
A´
Caída
Avance
Resistencia de rodadura
Fuerza motriz
Línea de convergencia
Figura 9.34. Cotas conjugadas.
B
A
F
F
B A
R
Línea de convergencia
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El ángulo incluido tiene una gran importancia ya que permite:
• Reducir los efectos de reacción del suelo sobre las ruedas.
• Disminuir el desgaste de las rótulas y rodamientos de la mangueta (figura 9.35).
• Aplicar los pesos sobre el rodamiento interior del buje.
Influencia del ángulo incluido
Como se muestra en la figura 9.33 el ángulo incluido determina el radio de giro o
brazo de palanca transversal. El ángulo incluido es la distancia B entre el punto
de corte con el suelo del eje de la rueda A y el eje del pivote C. Según sea este ángulo tenemos:
• Radio de giro positivo cuando la intersección de los dos ejes se da por debajo
del suelo.
• Radio de giro negativo cuando la intersección de los ejes se da por encima del
suelo.
El radio negativo se suele dar en vehículos con sistema de frenos en diagonal para
favorecer la estabilidad de la dirección cuando las fuerzas de frenado en el eje delantero y trasero son desiguales.
Este radio determina el esfuerzo a realizar sobre la dirección.
Convergencia
La convergencia determina el paralelismo que existe entre los ejes longitudinales de
las ruedas visto el vehículo por arriba y en sentido de marcha normal (figura 9.36).
a
Eje longitudinal rueda
a
b
Distancia A
Llanta 15"
Distancia A
Llanta 13"
Distancia B
Llanta 13"
Distancia B
Llanta 15"
Eje longitudinal vehículo
Eje longitudinal rueda
Figura 9.36. Convergencia.
Su función consiste en permitir girar las ruedas de cada eje, paralelas entre sí, con
el vehículo en marcha y evitar que las ruedas derrapen con el consiguiente desgaste de neumáticos.
La convergencia se expresa en milímetros por la diferencia entre las distancias obtenidas entre la parte delantera y trasera de las ruedas, tomadas en puntos diametralmente opuestos. Suele estar comprendida entre 0 y 5 mm.
El ángulo de convergencia es la desviación angular respecto a la dirección de marcha.
C
a Figura 9.35. Carga soportada por
un rodamiento cónico.
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Unidad 9
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Se denomina convergencia positiva cuando la prolongación de los ejes longitudinales de las ruedas se cortan por delante (ruedas cerradas) y se expresa con signo positivo (figura 9.37).
Se denomina convergencia negativa o divergencia cuando la prolongación de los
ejes longitudinales de las ruedas se cortan por detrás (ruedas abiertas) y se expresa con signo negativo (figura 9.37).
CONVERGENCIA
POSITIVA
a
CONVERGENCIA
NEGATIVA
Figura 9.37. Convergencia positiva y negativa (divergencia).
Efectos dinámicos de la convergencia
En las ruedas anteriores y posteriores no motrices, durante el rodaje, se produce
una apertura de las ruedas, por tanto, hay que dar un cierre inicial o convergencia (figura 9.38A).
En las ruedas anteriores y posteriores motrices, durante el rodaje se produce un
cierre de las mismas. En este caso hay que dar una apertura inicial o divergencia
(figura 9.38B).
A
RUEDAS ANTERIORES MOTRICES
RUEDAS ANTERIORES O POSTERIORES MOTRICES
Abertura de las ruedas
Empuje parcial que se transmite
a las ruedas
Resistencia de la carretera
al avance del vehículo
a
Figura 9.38. Efectos dinámicos de la convergencia.
B
RUEDAS POSTERIORES MOTRICES
RUEDAS ANTERIORES O POSTERIORES NO MOTRICES
La rueda tiende
a cerrarse
Semiárbol
transmisión
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Influencia de un mal reglaje de paralelismo
Un exceso de divergencia o insuficiente convergencia provoca en la banda de rodadura rebabas de fuera hacia dentro, además de un desgaste excesivo en el borde interior (figura 9.39), y un exceso de convergencia o insuficiente divergencia
provoca en la banda de rodadura rebabas de dentro hacia fuera y un desgaste excesivo en el borde exterior (figura 9.39).
Dentado hacia el interior
Un mal reglaje de paralelismo ocasiona un desgaste irregular y rápido de los neumáticos.
Dentado hacia el exterior
Desplazamiento
de la rueda hacia
el exterior
EXCESO DE CONVERGENCIA
O FALTA DE DIVERGENCIA
a
caso práctico inicial
Desplazamiento
de la rueda hacia
el interior
EXCESO DE DIVERGENCIA
O FALTA DE CONVERGENCIA
Figura 9.39. Influencia del paralelismo.
Síntomas de un mal reglaje de paralelismo
Desgaste anormal y rápido de la cubierta con rebabas en la banda de rodadura.
saber más
Aspectos a tener en cuenta:
Reglaje de paralelismo
• Un exceso importante de divergencia ocasiona un desgaste en el borde interior,
simétrico en los dos neumáticos.
El reglaje de convergencia o divergencia se denomina reglaje de
paralelismo.
• Un exceso importante de convergencia ocasiona un desgaste en el borde exterior, simétrico en los dos neumáticos.
EJEMPLO
¿Qué cota de dirección favorece la reversibilidad para que la rueda vuelva a línea recta después de un giro?
Solución
El avance.
ACTIVIDADES
6. ¿Por qué es necesaria la existencia del trapecio de Ackerman en el guiado de las ruedas directrices?
7. Enumera los ángulos que intervienen en la geometría de ruedas.
8. ¿Qué significa cotas conjugadas?
9. ¿Cuál es la diferencia entre convergencia y divergencia?
10. Explica los efectos dinámicos de la convergencia.
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3. Orientación de las ruedas traseras
Este sistema permite la orientación de las cuatro ruedas. La orientación de las ruedas traseras se consigue en vehículos equipados con suspensiones multibrazo y
ruedas tiradas mediante eje autodireccional.
La finalidad de estos sistemas es conseguir que los vehículos tengan mayor estabilidad en el trazado de las curvas.
Estos sistemas permiten al vehículo, en el trazado de una curva, poder girar las
ruedas traseras un pequeño ángulo en el mismo sentido de giro que las ruedas delanteras.
Este pequeño giro hace que el vehículo tenga un carácter más sobrevirador para
compensar en parte el carácter subvirador de los vehículos de tracción delantera,
buscando de esta forma la neutralidad.
Todo ello contribuye a una mayor estabilidad en la dirección y por tanto, una mayor seguridad.
Las ruedas traseras pueden ser orientadas de forma pasiva o activa.
3.1. Forma pasiva
saber más
Orientación pasiva
Los sistemas de orientación pasiva
utilizados en la actualidad son: las
suspensiones multibrazo y el eje
autodireccional.
En la orientación de forma pasiva se orientan las ruedas del eje trasero debido a
las solicitaciones del pavimento sin intervención del conductor. Estas solicitaciones son debidas a la aceleración transversal del vehículo en el trazado de las
curvas y a las distintas condiciones de adherencia del suelo.
Este efecto se consigue mediante los elementos de suspensión. Este sistema baja
su rendimiento en condiciones de mala adherencia.
Se utiliza en ejes traseros equipados con suspensión independiente multibrazo y
brazos tirados, dando lugar a un eje autodirecciónal.
En la figura 9.40, se muestra una suspensión multibrazo con cuatro o más brazos
en una disposición que permite mantener las ruedas paralelas al eje longitudinal
del vehículo. La deformación (de las articulaciones elásticas) y los movimientos
(pequeños giros) de los brazos producidos por los esfuerzos a que se ve sometida
la suspensión induce ángulos de caída y convergencia en las ruedas consiguiendo
un efecto de orientación directriz en las ruedas traseras, favoreciendo la estabilidad, al tomar una curva el vehículo.
a Figura 9.40. Suspensión multibrazo.
El eje autodireccional permite orientar las ruedas traseras de forma conveniente,
pero pasiva, en el trazado de las curvas. Este sistema mantiene la caída de las ruedas y el ancho de vía del eje, por tanto, la orientación no es de las ruedas, sino del
tren trasero (figura 9.41). Esto se consigue mediante la unión del eje al bastidor
mediante unos soportes elásticos. Cuando el vehículo toma una curva, se deforma la unión elástica de tal forma que todo el eje de suspensión gira un pequeño
ángulo de 1 a 2 grados.
En la figura 9.42, se muestra el funcionamiento. Cuando se aplica una fuerza sobre la rueda exterior en una curva, el tren trasero pivota alrededor de un punto
imaginario (C), que es el centro de rotación retrasado respecto a las ruedas que
giran en el sentido deseado proporcionalmente a la velocidad y al ángulo de giro
de las ruedas delanteras. El punto imaginario de rotación del eje se obtiene por la
orientación de los soportes delanteros.
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• La flexibilidad longitudinal y transversal de los soportes delanteros con respecto a los traseros determina esta flexibilidad programada que se obtiene por
la constitución interna de los soportes delanteros.
a. Soportes delanteros
b. Soportes traseros
c. Punto imaginario
F. Fuerza lateral
a
F
c
b
a
Figura 9.41. Geometría de eje autodireccional.
a
Figura 9.42. Funcionamiento del eje autodireccional.
En la figura 9.43, se muestra una suspensión de ruedas independientes por brazos
tirados y barras de torsión transversales. En el interior del eje va alojada la barra
estabilizadora. El eje trasero está fijado al bastidor mediante cuatro soportes elásticos. Dos de ellos van colocados en la parte trasera del tren y otros dos en la parte delantera.
c
Soportes delanteros
Los dos soportes elásticos (figura 9.44) colocados en la parte delantera del tren son
los que tienen el efecto autodireccional en las curvas, además de absorber las vibraciones.
La elasticidad de los soportes elásticos delanteros de fijación del eje varía según
sea el sentido de la fuerza a que se vean sometidos. Para conseguir este efecto, el
soporte se compone de una interposición de láminas metálicas colocadas durante la embutición de la goma del taco elástico.
Este taco se comporta de tal forma que es más rígido según se le aplique la fuerza
de deformación en una dirección u otra.
Cuando el vehículo toma una curva, los tacos elásticos delanteros reciben una
fuerza lateral y se deforman, permitiendo que todo el conjunto pueda rotar respecto a un centro por detrás de los cuatro anclajes elásticos y dando al tren un
efecto autodireccional.
Figura 9.43. Eje autodireccional.
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Unidad 9
362
Espárragos de unión
Pieza central
de caucho
Armadura exterior
de chapa ALE*
Armadura interna
de chapa ALE*
Tope
Inserto de caucho
Eje de retención
Caja interior
Chapa interior de unión eje de chapa ALE*
*Chapa alto límite de elasticidad
a
saber más
Corrección de curvas
Los dos soportes elásticos delanteros, además de su función de filtración de vibraciones, tienen la
misión de crear el efecto corrector
en las curvas.
Figura 9.44. Soporte elástico.
Cuando se abandona la curva, cesa la fuerza lateral sobre los tacos, de forma
que vuelven a su posición original situando el tren trasero en su posición habitual.
Para variar el comportamiento directriz del eje trasero hay que modificar la geometría de los anclajes del eje sobre el bastidor mediante el cambio de láminas metálicas con las distintas dimensiones y propiedades.
3.2. Forma activa
saber más
El tractor Latil
La dirección a las cuatro ruedas
se inicia en 1905 en el tractor
Latil, también es utilizada en
algunos vehículos de obras públicas y agrícolas. En turismos es
utilizada fundamentalmente por
Honda y Mazda.
En los vehículos con dirección total en las cuatro ruedas, el efecto director del
tren trasero es una respuesta activa independientemente de la adherencia.
Este sistema es totalmente independiente y no está acoplado a los elementos
de suspensión. Se consigue montando un mecanismo de dirección en el eje
trasero. Por tanto, es necesaria la intervención del conductor a través del volante, de forma que el giro en las ruedas traseras se produce a la vez que las delanteras.
En la figura 9.45 se muestra un esquema de dirección total formado por una caja
de detección en el tren delantero que transmite el movimiento a la caja de dirección del tren trasero mediante un árbol de conexión.
Estos sistemas proporcionan al vehículo una disminución del radio de giro, pero
aumentan la maniobrabilidad a bajas velocidades.
En la figura 9.46 se muestra el funcionamiento de una dirección total. Al girar el
volante, cada eje se comporta de una forma diferente:
• Las ruedas delanteras tienen una relación proporcional entre el giro del volante y el de las ruedas.
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La dirección
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• Las ruedas traseras se giran en paralelo hasta 1,5° que corresponde a un giro del
volante de 127°. A partir de este giro, vuelven progresivamente a la posición
de línea recta 0° lo cual equivale a un giro del volante de 246°. En el caso de
maniobrabilidad para un giro del volante superior a 246°, las ruedas empiezan
a posicionarse en antiparalelo o contrafase hasta 5,3°.
saber más
Estabilidad en las curvas
La dirección total a las cuatro ruedas proporciona más estabilidad
dinámica en las curvas.
Este sistema de orientación de ruedas traseras se utiliza actualmente con gestión
electrónica que, mediante accionadores hidráulicos, permite orientar el tren trasero en función de la velocidad del vehículo, velocidad del volante y ángulo de
giro efectuado. Según estos datos recibidos por la unidad electrónica de control
(calculador), se orientan las ruedas traseras para facilitar la maniobrabilidad a baja
velocidad y una gran estabilidad a alta velocidad.
Ángulo de ruedas
1
30
s
ra
te
n
ela
sd
da
20
2
e
Ru
10
127
0
1. Caja dirección eje delantero
2. Árbol de conexión
3. Caja dirección eje trasero
Figura 9.45. Dirección total.
eda
s tr
a s e ra
s
Ángulo
de volante
-10
3
a
478
246
Ru
a
0
8
0
1.5
15.6
0
30.3
5.3
Figura 9.46. Efectos de una dirección total.
EJEMPLO
¿Qué efecto se consigue en un vehículo cuando las ruedas traseras realizan un pequeño giro en el mismo
sentido que las delanteras?
Solución
Efecto sobrevirador.
ACTIVIDADES
11. ¿Qué significa que un sistema de orientación de ruedas sea pasivo o activo?
12. ¿Cómo se consigue orientar de forma pasiva las ruedas del eje trasero?
13. Explica el comportamiento de un eje trasero autodireccional al tomar una curva a gran velocidad.
14. ¿Por qué son diferentes los tacos de anclaje del eje autodireccional?
15. Explica el comportamiento de las ruedas en un vehículo equipado con dirección total.
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Unidad 9
364
4. Intervención en la dirección
4.1. Precauciones y mantenimiento
Se recomienda seguir las precauciones indicadas por el fabricante en cada caso y
revisar el nivel de aceite en los sistemas de tornillo sinfín.
4.2. Comprobaciones
Alineación de ruedas
La alineación más perfecta es la que considera las cuatro ruedas, regulando tanto
la convergencia anterior como la posterior, respecto al eje central (figura 9.47).
Cuando no existe regulación de convergencia en el eje posterior, se regula la convergencia anterior en función del eje de empuje.
Verificaciones preliminares
Antes de proceder al control de los ángulos del tren, es necesario verificar los
puntos siguientes:
• Neumáticos
– Simetría de los neumáticos al mismo tren en cuanto a:
Figura 9.47. Equipo de alineación.
a
Dimensiones.
Presiones.
Grado de desgaste.
• Suspensión
– Holgura de articulaciones
– Estado de los cojinetes elásticos.
– Juego de rótulas de suspensión.
– Amortiguadores.
– Simetría de las alturas bajo casco.
• Dirección
– Centrado de la dirección.
– Holgura de la caja de dirección.
– Juego de rótulas de dirección.
– Estado de los fuelles.
– Pérdidas de líquido en caso de dirección asistida.
• Frenos
– Inexistencia de frenos bloqueados en todas las ruedas.
• Ruedas
– El alabeo o excentricidad de las ruedas no debe de exceder de 1,2 milímetros.
– Deformación.
– Golpes de llantas.
– Juego de rodamientos del buje.
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La dirección
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Centrado de la dirección
90°
Se denomina centrado de la dirección a la simetría de los órganos de dirección
respecto al eje longitudinal del vehículo (figura 9.48).
La simetría de los órganos de dirección determina un comportamiento correcto
del vehículo tanto en línea recta como en curva, en aceleración o en frenado, sin
presentar anomalías debidas a estos componentes.
La dirección está centrada cuando los ejes son paralelos entre ellos y ambos perpendiculares al eje de simetría del vehículo (90°).
Si la dirección no está centrada, el vehículo tenderá a desviarse de la trayectoria
rectilínea obligando al conductor a actuar sobre la dirección para contrarrestar
esta desviación.
Control del alabeo de las ruedas
Para efectuar un control del alabeo de las ruedas, se debe levantar el vehículo por su parte delantera mediante un gato móvil hasta despegar las ruedas del
suelo.
Se sitúa a continuación una regla provista de un cursor, paralela al tren delantero.
Se coloca en la rueda un patín provisto de una aguja y se hace girar colocando el
extremo de la aguja sobre la marca cero del cursor.
Deslizar adecuadamente este para después bloquearse sobre la rueda.
Debe realizarse la misma medida en seis puntos equidistantes marcados alrededor
del neumático y verificar el desplazamiento máximo de la aguja en el cursor.
Determinación del punto medio de dirección
Una operación de control y de reglaje del tren delantero necesita poner en punto medio la dirección para evitar los fenómenos de tiro. Los pasos a seguir son:
• Girar la dirección a tope en un sentido.
• Hacer una marca en el punto más alto del círculo del volante.
• Llevar la dirección a tope en el otro sentido contando el número de vueltas y
fracción de vuelta.
• Volver a la mitad de las vueltas contadas. Se obtiene así la posición punto medio de la dirección.
• En esta posición, instalar los aparatos de medida y proceder al control.
Por la concepción geométrica de los trenes delanteros, una modificación de uno
de los ángulos (avance, caída, pivote, paralelismo) tiene repercusiones más o menos importantes sobre el valor de los otros ángulos (siendo el de avance el que tiene mayor influencia).
Por tanto, se debe respetar el orden siguiente:
• Montar los útiles de medida sobre el vehículo respetando las instrucciones del
fabricante.
• Determinar el punto medio de la dirección y bloquear el volante.
• Elevar el vehículo bajo casco.
• Anular el alabeo de llanta.
• Colocar el vehículo sobre plataformas giratorias.
B = B1
A = A1
B
B1
90°
A
A1
a Figura 9.48. Centrado de la dirección.
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• Montar el útil de bloqueo del freno.
• Mover la suspensión para poner el vehículo a su altura libre.
• Verificar la simetría de las longitudes de las cajas de rótulas con las bieletas de
dirección. (Ejemplo: longitud de las bieletas de dirección, prerreglaje X mm
entre ejes).
• Anotar los valores en las escalas de lectura.
• Los ángulos tienen influencia entre ellos y es necesario respetar un orden de verificación y reglaje, siguiendo el orden siguiente:
1. Avance.
2. Inclinación del pivote (salida).
3. Caída.
4. Paralelismo.
5. Reglaje de paralelismo.
Ejemplo de hoja de anotación de datos en el reglaje de los trenes rodantes:
Características
Dirección mecánica
Dirección asistida
Eje delantero
Inclinación de la rueda
Avance del pivote
Inclinación del pivote
Paralelismo
Eje trasero
Inclinación de la rueda
Paralelismo
a
Tabla 9.3.
Ajuste de avance y caída
En los vehículos equipados con suspensión independiente, el ajuste de avance y
caída se realiza de la forma siguiente:
• Para ajustar el avance y la caída de las ruedas delanteras, se deberá levantar el
vehículo en una plataforma de elevación.
• Se procede a desmontar la rueda delantera y apoyar el brazo de control de vía
en un gato.
• Las arandelas de ajuste se pueden retirar soltando los tornillos de fijación del
eje del brazo de control de vía. Se recomienda observar la posición de montaje de las mismas (figura 9.49).
• Debe determinarse la nueva medida de las arandelas de ajuste, según la gráfica
existente en el manual de reparaciones del fabricante.
La caída se puede ajustar colocando o retirando uniformemente las arandelas de
ajuste soltando previamente los dos tomillos de fijación (el brazo de control se regula transversalmente al sentido de la marcha).
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La dirección
1
367
2
3
1. Brazo de control de vía superior
2. Eje del brazo de control de vía
3. Arandela de ajuste
4. Tornillos de fijación del eje del
brazo de control de vía
5. Articulación de control superior
4
5
a
Figura 9.49. Ajuste de avance y caída.
Para ajustar el avance, se colocan arandelas de ajustes diferentes en ambos tornillos de fijación. De este modo se puede modificar el ángulo que forma el brazo de
control de vía con respecto de la dirección de la marcha, regulándose hacia adelante, o hacia atrás, el punto de guía superior.
En los vehículos equipados con suspensión McPherson el ajuste de avance y caída se realiza de la forma siguiente:
• Los soportes superiores de los amortiguadores del eje delantero son excéntricos.
Como muestra la figura 9.50, girando el soporte del amortiguador es posible
modificar en tres planos el ángulo de inclinación del amortiguador. Al comienzo del ajuste se parte de la posición estándar previamente marcada.
• Si es necesario llevar a cabo una corrección de la caída o el avance, se deberá
levantar el vehículo de forma que el amortiguador quede libre de carga.
• Se procede a desmontar la rueda y retirar las tuercas de fijación del soporte del
amortiguador.
• A continuación, presionar sobre el amortiguador hacia abajo y colocar el soporte del amortiguador en la posición deseada (remitiéndose a los datos del fabricante).
• Fijar correctamente el amortiguador y verificar el avance y la caída.
1
2
3
a
Figura 9.50. Soporte del amortiguador.
1. Soportes del amortiguador
2. Tornillos de fijación del soporte
del amortiguador
3. Marca de la posición estándar
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Unidad 9
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Ajuste de paralelismo de las ruedas delanteras
• El ajuste del paralelismo de las ruedas delanteras se efectúa alargando o acortando las barras de acoplamiento mediante las roscas de las mismas (figuras
9.51 y 9.52).
Contratuerca
a
Figura 9.51. Rótula de dirección.
Parte central de la barra
de acoplamiento
Extremo de la barra
de acoplamiento
a
Figura 9.52. Ajuste del paralelismo.
• Si es necesario ajustar el paralelismo, se soltarán las contratuercas de la barra de acoplamiento, teniendo en cuenta que los extremos de la misma tienen una rosca a derechas en un lado y a izquierdas en el otro, o bien ambas
barras de acoplamiento van dotadas de roscas de paso a derechas (figura
9.53).
Tuerca
de fijación
Bieletas
con rótulas
Tornillo excéntrico
para ajuste de la
cota de caída
Tuerca
de fijación
Tornillo excéntrico
para ajuste de la
convergencia
a
Figura 9.53. Bieletas de brazo de control de vía a barra estabilizadora.
• El paralelismo se ajusta girando la parte central de la barra de acoplamiento.
• Una vez realizado el ajuste correcto del paralelismo, se apretarán nuevamente
las contratuercas.
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La dirección
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Ángulo de viraje
Las desviaciones en el ángulo de viraje cuando las cotas de dirección son correctas se deben a deformaciones en:
• Barras de acoplamiento de las ruedas.
π
Esta comprobación debe de realizarse en las dos ruedas, debiendo ser idéntico el
ángulo interior medido en cada una de ellas (figura 9.54).
30
20
10
0
10
20
30
20
10
0
10
20
• Paralelismo incorrecto.
• Deformación en el eje trasero.
• Deformación en el bastidor o la carrocería.
4.3. Localización de averías
a
Causas posibles
Dirección con aspecto de dureza
– Presión de los neumáticos baja.
– Falta de engrase en los elementos de la dirección.
– Muelles de suspensión cedidos.
– Caídas distintas en las dos ruedas.
– Excesivo avance en las dos ruedas.
– Cotas de dirección en mal estado por algún golpe.
– Alguna articulación con agarrotamiento.
El vehículo tiende a perder la línea recta
– Presión de neumáticos descompensada.
– Cubiertas de diferentes tamaños o con gran diferencia de desgaste.
– Exceso o falta de convergencia.
– Algún muelle de suspensión vencido.
– Algún elemento de la suspensión con holgura.
– Caída o avance desiguales.
– Amortiguadores gastados.
– Cotas de dirección en mal estado por algún golpe.
Volante con excesiva holgura
– Caja de dirección con desgaste excesivo.
– Rotura o desgaste de alguna articulación.
Dirección inestable
– Falta de equilibrado en las ruedas en marcha.
– Falta de avance.
– Presión de inflado de los neumáticos muy baja.
– Holguras en las manguetas u otros elementos de la suspensión.
Dirección inestable al pisar el freno
– Discos, pinzas o canalizaciones de freno defectuosas.
– Pastillas de frenos desgastadas irregularmente.
– Neumáticos con algún plano debido a una fuerte frenada.
– Amortiguadores en mal estado.
Tabla 9.4.
30
20
10
0
10
20
30
Figura 9.54. Comprobación del
ángulo de viraje.
a
• Brazos de acoplamiento.
Síntoma
30
20
10
0
10
20
30
π
Para comprobar el ángulo de viraje se colocan las ruedas delanteras en línea recta sobre las platafomas giratorias de cualquier equipo de medida de forma que el
índice de referencia coincida con el cero de la escala. En esta posición, se gira el
volante hasta que una rueda alcance los 20° en la escala de la plataforma y se
mide la lectura correspondiente a la otra rueda.
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Unidad 9
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ACTIVIDADES FINALES
1. ¿Qué cualidades debe de reunir una dirección?
2. ¿Qué tirantería de mando se emplea en el acoplamiento de ruedas?
3. ¿Qué tipos de mecanismos se emplean en las cajas de dirección?
4. ¿Por qué la dirección de cremallera es la más utilizada en turismos?
5. ¿Cuál es la dirección más empleada en vehículos todoterreno y camiones?
6. Explica las ventajas de la dirección de sinfín y tuerca con bolas circulantes.
7. Explica los tipos de sistemas de orientación de ruedas.
8. ¿Cómo se realiza el orden de verificación de los ángulos de la dirección?
9. ¿Cómo se comprueba el estado de una rótula de dirección?
10. ¿Cuáles son los síntomas de un mal reglaje de convergencia?
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La dirección
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EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. Una dirección de cremallera de relación variable
tiene:
6. El avance debe ser mayor en un vehículo:
a) Con tracción delantera.
a) Los dientes tallados en hélice.
b) Con propulsión trasera.
b) Los dientes de la cremallera con módulo variable.
c) Con tracción 4 ruedas.
c) Las bieletas de la dirección diferentes.
d) A elección del usuario.
d) Desplazamientos diferentes a izquierda y derecha.
2. El centro instantáneo de rotación se encuentra
7. ¿Qué ángulos forman las cotas conjugadas?
a) Salida, caída y avance.
a) En la prolongación del eje trasero.
b) Salida y caída.
b) En la prolongación del eje longitudinal del vehículo.
c) Salida, convergencia y avance.
c) En el centro del eje trasero.
d) Avance, caída y convergencia.
d) En el centro de gravedad del vehículo.
3. En una curva a la izquierda, el ángulo que giran
las ruedas delanteras es:
8. La orientación de las ruedas traseras de forma
activa se consigue
a) Mediante los elementos de la suspensión.
a) Igual en las dos.
b) De forma automática.
b) Mayor en la derecha porque va por el exterior.
c) Por acción de las fuerzas que intervienen en el
movimiento.
c) Mayor en la derecha porque recorre más espacio.
d) Mayor el de la rueda izquierda.
4. En la geometría del giro se cumple:
a) En línea recta la prolongación de los ejes de los brazos de acoplamiento se cortan en el centro del eje
trasero.
b) Los brazos de acoplamiento tienen la misma longitud.
d) Mediante la transmisión del movimiento desde el
volante a las ruedas.
9. La convergencia o divergencia se regula
a) Colocando o quitando arandelas de suplemento.
b) Alargando o acortando las barras de acoplamiento, mediante roscas.
c) Las dos ruedas giran el mismo ángulo.
c) Alargando o acortando los brazos de acoplamiento.
d) La cremallera se hace más larga.
d) Variando la presión de inflado.
5. El exceso de caída positiva origina
10. El ángulo de salida correcto
a) Mayor desgaste en la parte interior de la banda de
rodadura.
a) Reduce el esfuerzo al girar el volante.
b) Mayor desgaste en la parte exterior de la banda de
rodadura.
c) Aumenta la reacción de las ruedas.
c) Mayor esfuerzo al girar el volante.
d) Mayor reversibilidad de la dirección.
b) Disminuye la reversibilidad.
d) Ayuda en la orientación de las ruedas.
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Unidad 9
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PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
• Equipo individual de herramientas
• Máquina de comprobación
y alineado de direcciones
Comprobar la alineación
de la dirección en un vehículo
• Elevador adecuado para direcciones
OBJETIVO
MATERIAL
Saber comprobar y corregir la alineación de la dirección en un vehículo, realizando
la interpretación correcta de datos, utilizando los útiles adecuados y cumpliendo
las normas de seguridad.
• Vehículo (si es posible con reglaje
en los ejes delantero y trasero)
• Documentación técnica
PRECAUCIONES
• Manual de reparación
• Colocar el vehículo en un elevador adecuado, respetando los puntos de apoyo
indicados por el fabricante.
• Prever los riesgos de golpes, cortes, posturas poco ergonómicas y sobreesfuerzos que durante la realización de la práctica pueden producirse.
• Utilizar los equipos de protección y seguridad adecuados (zapatos, guantes, etc.).
• Utilizar las herramientas adecuadas y en buen estado.
DESARROLLO
Colocación del vehículo en el elevador adecuado
Colocar el vehículo en el elevador donde tengamos previamente acoplado el
equipo de alineación (véase la figura 9.55).
Antes de realizar ninguna medición, comprobar la presión correcta de los
neumáticos, el estado de la dirección, los componentes de la suspensión y
asegurarse de la ausencia de holguras en ruedas, rodamientos y rótulas.
Preparación del vehículo para medir
Colocar el volante en el punto medio de la cremallera, elevar el vehículo respetando los puntos de apoyo indicados por el fabricante, colocar los platos y los captadores en las cuatro ruedas, con el dispositivo de seguridad (véanse las figuras 9.56
y 9.57). Introducir los datos del vehículo en el ordenador del equipo de alineado.
Control de la alineación
Hacer los alabeos, bajar el coche sobre los platos, comprimir la suspensión delantera y trasera si es necesario, poner las pesas (cuando sea necesario), poner
las ruedas rectas, bloquear el pedal del freno con ayuda del fijapedal, poner el
volante recto en el punto medio de la cremallera, colocar los sensores de nivel
(véase la figura 9.58). Proceder a la lectura del avance (realizando giros).
a
Figura 9.56.
a
Figura 9.57.
a
Figura 9.55.
a
Figura 9.58.
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La dirección
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Bloquear el volante (para direcciones asistidas poner el motor en marcha durante el bloqueo) (véase la figura 9.59). Y
analizar las diferentes medidas que presenta el vehículo (véanse las figuras 9.60 y 9.61)
a
Figura 9.59.
a
Figura 9.60.
a
Figura 9.61.
Definir las nuevas cotas según los datos leídos en el equipo y las cotas facilitadas por el fabricante.
Reglaje de la dirección
Subir el vehículo a la altura que nos permita trabajar más cómodos.
Desbloquear los elementos de reglaje y proceder en el siguiente orden:
• Poner los valores del paralelo a cero.
• Ángulo de caída del eje trasero.
• Paralelo trasero (véase la figura 9.62).
• Ángulo de avance delantero.
• Caída de las ruedas delanteras.
• Paralelo delantero (véanse las figuras 9.63 y 9.64).
Comprobar que los nuevos datos obtenidos se ajustan a los indicados por el fabricante (véase la figura 9.65).
a
Figura 9.62.
a
Figura 9.63.
a
Figura 9.64.
a
Figura 9.65.
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Unidad 9
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MUNDO TÉCNICO
Innovaciones para el automóvil
Todo el mundo es consciente de que cada día se dispone de menos espacio para aparcar, especialmente en
las grandes urbes hay que conformarse con espacios muy pequeños. Las maniobras de aparcamiento se dificultan por culpa de vehículos que no dejan ver bien o parachoques pintados, que no perdonan ningún
error. Los asistentes para aparcar de Bosch facilitan maniobras seguras y cómodas.
Sistema para medir el hueco y aparcar
automáticamente
Como líder mundial en el desarrollo de técnica para el
automóvil, Bosch fomenta innovaciones que aportan
más seguridad y comodidad al conductor.
Búsqueda relajada de una plaza de parking
Para el conductor muchas veces es difícil calcular si un
hueco ofrece el espacio suficiente para aparcar sin problemas. El sistema de medición del hueco para aparcar
calcula la longitud de un hueco al pasar e informa al
conductor mediante tres colores: rojo significa que se
trata de un hueco demasiado pequeño, amarillo un
hueco estrecho y verde señala un hueco adecuado para
aparcar cómodamente. De esta manera se evitan largas
y, muchas veces, infructuosas maniobras de aparcar.
Además, el conductor se puede concentrar mucho mejor en los vehículos que tiene delante y molestará menos a los que le siguen, otro extra en seguridad.
Ultrasonido mide huecos
El sistema de medición de huecos para aparcar es una
ampliación de la ya conocida ayuda para aparcar y emplea un sensor de ultrasonido adicional, colocado en el
lateral del parachoques, para medir los posibles huecos.
Bosch aparca por Vd
En un futuro próximo, en cuanto se haya encontrado
un hueco adecuado, el asistente inteligente para aparcar hará la maniobra por Vd. Después de que el conductor haya activado la función pulsando un botón, el
sistema calcula en base a la posición del propio ve-
hículo y en relación con las limitaciones del hueco para
aparcar (otros vehículos, árboles, arbustos u otros obstáculos), el movimiento óptimo del volante para poder
aparcar el coche de manera segura. El vehículo será
aparcado automáticamente en el hueco previsto. Vd.
solo debe acelerar y frenar ligeramente. La ayuda para
aparcar, que está activa durante la maniobra, le avisa
por supuesto de manera fiable sobre la distancia restante hasta el obstáculo. Aparcar se convierte en un
juego de niños.
Puede recostarse cómodamente y disfrutar de la maniobra de aparcar. Además se reduce el peligro de daños que se pueden producir durante la maniobra. Y
esto le ahorra disgustos y dinero.
Estreno en el Citroën Picasso
Bosch trabaja en el desarrollo escalonado de la conocida ayuda para aparcar. Ya está disponible en serie, el sistema de medición de los huecos para aparcar para los fabricantes de coches. Esta innovación
tuvo su estreno mundial en el nuevo Citroën Picasso
que se presentó en el marco del Salón del Automóvil
de París.
Aparcar sin la ayuda de las manos, pronto será
realidad
Ahora mismo estamos desarrollando el asistente inteligente para aparcar para su fabricación en serie.
La maniobra de aparcar se revolucionará y se hará
realidad el deseo de poder aparcar sin esfuerzo y con
total seguridad. Un paso más hacia el automóvil perfecto, el confort y la seguridad.
Adaptado de http://www.robert-bosch-espana.es /content/language1/html/734_4803.htm
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La dirección
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EN RESUMEN
LA DIRECCIÓN
COLUMNA
DE DIRECCIÓN
VOLANTE
ALINEACIÓN Y GEOMETRÍA
DE LA DIRECCIÓN
Geometría
de giro
Geometría
de ruedas
CAJA O MECANISMO
DE DIRECCIÓN
TIRANTERÍA
DE LA DIRECCIÓN
ORIENTACIÓN
DE LAS RUEDAS TRASERAS
Forma
pasiva
Forma
activa
entra en internet
1. En esta página puedes encontrarás innovaciones y
nuevas tecnologías sobre sistemas de dirección.
• http://www.zf.com
3. En estas páginas puedes encontrar documentos
de diagnosis y soluciones aportadas por distintos profesionales del sector.
• http://www.autoprofesional.com
2. Busca en estas páginas temas relacionados con
los sistemas de dirección seguridad activa.
• http://www.cesvimap.com
• http://www.centro-zaragoza.com.
• http://www.autoxuga.com
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Unidad 4
376
10
La dirección asistida
vamos a conocer...
1. Asistencia hidráulica
2. Asistencia variable electromecánica
3. Asistencia variable hidráulica
4. Asistencia sobre las ruedas traseras
5. Intervención en la dirección asistida
PRÁCTICA PROFESIONAL
Montaje, desmontaje y diagnosis
de la dirección asistida electromecánica
MUNDO TÉCNICO
Dirección asistida eléctrica (EPS)
y al finalizar esta unidad...
Analizarás los distintos tipos de direcciones
asistidas y de asistencia variable.
Identificarás los distintos elementos
que intervienen en direcciones asistidas
y de asistencia variable.
Establecerás las diferencias entre los
diferentes sistemas de dirección asistida.
Interpretarás los circuitos hidráulicos,
eléctricos y electrónicos que intervienen
en las direcciones.
Realizarás los procesos de desmontaje,
comprobación, y montaje de elementos
de dirección asistida.
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La dirección asistida
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CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
Jorge trabaja como profesional autónomo en una empresa dedicada al mantenimiento y reparación de vehículos autopropulsados.
Los trabajos que tiene que realizar implican:
• Mantener, reparar y diagnosticar la dirección asistida.
• Interpretar los circuitos hidráulicos, eléctricos y electrónicos que
intervienen en las direcciones asistidas y de asistencia variable.
• Realizar los procesos de desmontaje, comprobación y montaje
de elementos de dirección asistida.
• Verificar el nivel de líquido, presiones y funcionamiento del circuito hidráulico.
• Utilizar correctamente equipos de comprobación y diagnosis.
• Cumplir las normas de seguridad y medioambientales para las
reparaciones y/o mantenimiento de los sistemas de dirección
asistida.
Llega a la empresa un vehículo equipado con dirección asistida
electromecánica, el conductor percibe un comportamiento excesivamente duro de la dirección, de tal forma que necesita realizar
mayor esfuerzo en el volante a velocidades bajas y aplicar un gran
esfuerzo en maniobras de aparcamiento.
En caso de dureza excesiva, procede a realizar unas operaciones
preliminares de la forma siguiente:
• Verifica presión de neumáticos
• Realiza una inspección visual de los elementos de dirección para
observar:
– Sujeción de la columna.
– Posibles deformaciones de brazos de acoplamiento.
– Desgastes y dureza de las rótulas.
• Observa que en el cuadro de abordo no exista ninguna lámpara encendida o mensaje que indique la causa del posible fallo.
• Verifica la tensión en los bornes del motor eléctrico (accionando el contacto debe ser 12 V).
• Mide la intensidad absorbida en funcionamiento, con las ruedas rectas, y en giro a tope.
• Consulta el manual del fabricante para ver si la lectura es correcta.
• Por último, realiza una prueba con equipo de diagnosis:
Verifica la memoria de errores, en caso de existir alguno, efectúa el borrado y si no es posible, procede a reparar o sustituir el
elemento defectuoso o el conjunto de dirección, siguiendo el
manual de instrucciones del fabricante.
Para realizar la sustitución de algún elemento eléctrico desconecta la batería para efectuar la reparación. Una vez realizada
la reparación o sustitución, conecta la batería y efectúa los aprendizajes necesarios del captador de par, ángulo de giro y el aprendizaje del sistema.
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
2. ¿Cómo está compuesta una servodirección?
4. ¿Cómo funciona la dirección electromecánica de asistencia variable?
3. ¿En qué consiste una dirección electromecánica de
asistencia variable?
5. ¿Qué es una dirección electromecánica de doble
piñón?
1. ¿Qué energía se emplea en una dirección asistida?
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1. Asistencia hidráulica
caso práctico inicial
La energía hidráulica de un fluido a
presión y el movimiento de un
motor eléctrico proporcionan la
asistencia de la dirección.
saber más
Servodirección
La dirección asistida también se
denomina servodirección.
La asistencia hidráulica y eléctrica es la más utilizada en las direcciones, para ello
se dispone de la dirección mecánica, generalmente de:
• Cremallera.
• Tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes.
La asistencia es proporcionada por un circuito hidráulico en el que el líquido está
siempre circulando independientemente del ángulo de las ruedas y la importancia de la asistencia.
Este circuito está formado por un depósito, una bomba, una válvula distribuidora, un cilindro o gato de asistencia y una válvula de regulación encargada de mantener la presión constante en el circuito. En funcionamiento, al accionar el volante en un sentido, se transmite el movimiento al piñón, como ocurre en una
dirección normal, pero, además, el movimiento de rotación de la columna de dirección acciona la válvula distribuidora que proporciona líquido a presión a una
cara del pistón y, así, al accionar el volante en el otro sentido, la válvula distribuidora proporciona líquido a presión a la otra cara del pistón.
1.1. Dirección de cremallera
La asistencia hidráulica en la cremallera se consigue de dos formas:
• Actuando sobre el propio mecanismo de dirección.
• Actuando sobre la barra de acoplamiento.
El primer caso se utiliza en direcciones de cremallera, donde la propia caja de cremallera constituye el cilindro de asistencia con dos cámaras y la cremallera incorpora el pistón de doble efecto. Este sistema también es muy utilizado en direcciones de
tornillo sinfín y sector con bolas circulantes donde la caja de dirección constituye el
cilindro y el pistón está unido al tornillo sinfín al que aplica la asistencia.
En el segundo caso, la ayuda es proporcionada por un cilindro o gato de asistencia independiente. El cilindro está unido a la caja de dirección o anclado al bastidor y en su interior se desliza el pistón unido a un eje que transmite la asistencia hidráulica a una barra de acoplamiento (un extremo de la cremallera) o bien
a la barra de mando en el caso de otros tipos de dirección.
La asistencia en la dirección de tornillo sinfín y tuerca con bolas se consigue actuando sobre el propio mecanismo de dirección, con ayuda de un émbolo y dos
cámaras incorporados en la misma caja de dirección.
saber más
Dirección de cremallera
También llamada dirección asistida
de cremallera. Está basada en el
empuje que proporciona el fluido
al pistón en ambos lados de la cremallera según el giro a efectuar.
Dirección de cremallera asistida sobre el mecanismo
Este sistema se utiliza en direcciones de cremallera, donde la propia caja de cremallera constituye el cilindro de asistencia con dos cámaras y la cremallera incorpora el pistón como se muestra en la figura 10.1. En los extremos van colocados los retenes de estanqueidad para evitar las pérdidas de aceite. Cuando se aplica
un movimiento al volante, la válvula distribuidora proporciona líquido a presión
a una u otra cara del émbolo y, por tanto, proporciona la asistencia desplazando
la cremallera de dirección en uno u otro sentido.
Este sistema también es muy utilizado en direcciones de tornillo sinfín y sector
con bolas circulantes, donde la caja de dirección constituye el cilindro y el pistón
está unido al tornillo sinfín al que aplica la asistencia.
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1
2
5
3
6
A
D
B
4
C
7
8
a
a
b
Figura 10.1. Dirección de cremallera asistida sobre el mecanismo.
Principio de funcionamiento
Como se muestra en la figura 10.1, la bomba (2) absorbe líquido desde el depósito (1) y, a través del regulador de caudal (3) incorporado en la bomba, lo envía a
la válvula distribuidora (4), accionada por el volante (5) a través del husillo o eje
de mando (6), en cuyo extremo se encuentra el piñón (7) que transmite el movimiento a la cremallera (8).
El distribuidor (4) realiza la función de válvula rotativa de cuatro vías con tres posiciones.
Por A llega el líquido a presión procedente de la bomba, la salida B envía el líquido hacia el depósito y las conexiones C y D realizan la unión con cada una de
las cámaras (a y b) del cilindro de asistencia.
Cuando la dirección está en posición de línea recta, la válvula distribuidora permite el paso de líquido por C y por D de forma que la presión es igual en ambas
cámaras (a y b), por tanto, en esta situación no existe asistencia.
Al accionar el volante en cualquier sentido, por ejemplo en un giro a la derecha,
la válvula distribuidora proporciona alimentación por C a la cámara a y a su vez
conecta la otra cámara b con el depósito a través de la canalización B.
De esta forma, la presión en la cámara a es mayor que la existente en la cámara
b, por tanto, la cremallera es asistida en su movimiento hacia la derecha.
Disposición de los elementos de la dirección asistida de cremallera
Como se muestra en la figura 10.2, los elementos que componen la instalación de
servodirección son los siguientes:
• Depósito de aceite.
• Bomba de paletas con válvulas de caudal.
• Tubos de conexión.
• Caja de la servodirección.
caso práctico inicial
Aquí encontrarás los órganos capaces de proporcionar la asistencia de
la dirección.
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La bomba es la encargada de suministrar una presión de alimentación que varía,
aproximadamente, entre un mínimo de 3,5 bares y un máximo de 100 bares.
El líquido que llega desde el depósito a la bomba es enviado después hacia la caja
de la servodirección.
Esta caja, en líneas generales, es muy parecida a una caja de dirección mecánica. De hecho, funciona mecánicamente por acoplamiento de piñón a la cremallera.
Ejemplo de características constructivas de una dirección asistida.
Características
Dirección asistida
Piñón de mando
7 dientes
Diámetro del volante
370 mm
Número de cardans en la columna
2
Recorrido de la cremallera
68 mm
Relación de desmultiplicación
ener-18
Número de vueltas entre topes
3,1
Diámetro de giro entre paredes
10,9
Ángulo de giro rueda interior
34°
Ángulo de giro rueda exterior
30°
Marca de la electrobomba
HPI
Capacidad del circuito hidráulico
0,95 L
Tipo de líquido
TOTAL FLUIDE ATX
Presión máxima
90 Bares
a Tabla 10.1. Características de la servodirección. Relación de desmultiplicación 18/1.
3
4
1
2
6
5
a
Figura 10.2. Dirección de cremallera asistida.
Órganos constructivos de una dirección asistida de cremallera
La parte hidráulica está constituida por:
• Depósito. Está construido de chapa embutida o plástico. En algunos casos va
incorporado sobre la bomba hidráulica, sin embargo, en otros casos va colocado en una parte más elevada que la bomba. Se encuentra lleno de líquido
y alimenta por gravedad a la bomba. En el interior del depósito va colocado
un filtro para retener y eliminar del circuito cualquier impureza que se encuentre en el mismo e impedir que pueda dañar cualquier válvula o elemento del circuito.
Su misión consiste en almacenar una determinada cantidad de líquido para
el funcionamiento correcto del circuito. Además va provisto de una varilla
de nivel, generalmente incorporada en el tapón, que permite el llenado de líquido y la verificación del nivel.
• Bomba. Este sistema generalmente utiliza una bomba de paletas accionada directamente por el motor mediante una correa multigarganta (figura 10.3).
Su función consiste en suministrar líquido al circuito a una presión comprendida entre 3,5 bares, en posición neutra en línea recta y 85 bares, en posición
a tope de recorrido o giros máximos.
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Está formada por un eje de arrastre (1) que recibe el movimiento del motor a través de la polea y la correa. En el eje, va colocado el rotor de paletas (3) y la placa lateral de rotor (5). Este conjunto va alojado en el interior de un cuerpo de
bomba (2) que además incorpora la válvula reguladora (6).
1. Eje de mando
2. Cuerpo bomba
3. Rotor de aletas
4. Junta de estanqueidad
5. Placa lateral del rotor
6. Válvula reguladora
5
6
2
4
3
1
a
Figura 10.3. Despiece de la bomba de paletas.
• Regulador de caudal y presión. Como se muestra en la figura 10.4, el regulador de caudal y presión generalmente está incorporado en la propia bomba.
Está constituido por dos válvulas, una para mantener la presión constante y
otra de descarga o sobrepresión. Este conjunto está formado por un cuerpo cilíndrico en el que se aloja un émbolo (1) aplicado contra su asiento por la
acción del muelle tarado (2). En el interior del émbolo (1) va colocada una válvula de descarga de presión formada por una bola (3) y su correspondiente muelle (4).
En funcionamiento, el líquido a presión procedente de la bomba llega por el
conducto E. Por una parte, aplica la presión sobre la superficie de una cara
del pistón (1) y por otra parte llega al estrechamiento de la boca de salida (7)
por el orificio (5) y desde esta abastece a la válvula distribuidora por S. A través del conducto (6), que está comunicado con la cara posterior del pistón
(1), el cual incorpora la válvula de descarga (3) que permite la salida del líquido por R hacia el depósito.
Cuando el líquido sobrepasa la presión de regulación capaz de vencer el tarado del muelle (2), desplaza al émbolo (1), descubriendo el orificio R de retorno al depósito.
1. Émbolo
2. Muelle tarado
de regulación
3. Válvula de descarga
4. Muelle tarado
de descarga
5. Orificio calibrado
de salida
6. Conducto de descarga
7. Boca de salida
E. Entrada de líquido
a presión
S. Salida hacia la válvula
rotativa
R. Retorno al depósito
a
2
3
R
4
5
1
Figura 10.4. Sección del regulador de caudal y presión.
6
E
S
7
saber más
Válvula reguladora
El regulador de caudal y presión
también se denomina válvula reguladora.
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• Válvula distribuidora. Esta válvula es parte integrante del piñón de la dirección (figura 10.5). Es la encargada de distribuir el líquido a través del cilindro
de asistencia, en función de los giros del volante.
La barra de torsión está colocada de forma intermedia entre el volante y el piñón, fijada mediante grupillas por una parte al rotor solidario al volante y, por
otra parte, al distribuidor solidario al piñón de la cremallera.
Se considera el piñón de cremallera fijo porque el apoyo de las ruedas sobre
el suelo dificulta su desplazamiento. Cuando el conductor gira el volante, la
barra se torsiona, ocasionando un decalado angular entre el rotor y el distribuidor, es decir, el rotor gira con relación al distribuidor. Este decalado angular tiene como consecuencia la unión o aislamiento del circuito hidráulico. Este decalado entre el rotor y el distribuidor determina la intensidad de
asistencia.
En una maniobra a poca velocidad, la resistencia del suelo es muy importante
y, por tanto, la barra de torsión crea un importante decalado, generando una
gran asistencia.
Al circular por carretera, la barra se retuerce ligeramente porque la resistencia
del suelo es mínima, por tanto, la asistencia generada será menos intensa.
a
De este modo, gracias a la barra de torsión, la válvula rotativa determina una
asistencia proporcional a la velocidad del vehículo.
Figura 10.5. Válvula rotativa.
En la figura 10.6, se muestra una válvula distribuidora donde se pueden apreciar las correspondientes uniones hidráulicas.
AP
R
1. Cuerpo (fundición)
6
7
1
2. Piñón de
cremallera
5
2
3. Rodamiento
4. Segmentos
5. Barra de torsión
6. Rotor
4
d
Figura 10.6. Uniones hidráulicas.
7. Distribuidor
cámara
3
C.I
C.D
C.I Cámara izquierda
cilindro (giro a la
izquierda)
C.D Cámara derecha
cilindro (giro a la
derecha)
AP Llegada de líquido
a presión
R Retorno al
depósito
• Unión mecánica de seguridad. En el conjunto de dirección (figura 10.8) se
muestra la unión de seguridad. En caso de fallo en el circuito hidráulico, el extremo del rotor garantiza la unión mecánica con el piñón después de un giro de 7°,
a la izquierda o a la derecha (figura 10.7).
Barra
de torsión
2
1
1. Piñón de cremallera
2. Rotor unido a la
columna de dirección
Figura 10.7. Dispositivo de seguridad.
Sensor p. dirección
asistida G250
hacia el cilindro de trabajo,
lado izquierdo
Retorno
hacia el cilindro de trabajo,
lado derecho
Cilindro
de trabajo
Émbolo
de la bomba
de engranajes
Válvula de
retención
Distribuidor giratorio
a
a
Casquillo de control
Figura 10.8. Unidad de mando hidráulica.
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• Caja de servodirección. El cilindro asegura la asistencia de la cremallera recibiendo por cada lado del pistón una cantidad de líquido, distribuido por la válvula distribuidora.
La caja está constituida, como se muestra en la figura 10.9, por una caja de cremallera solidaria a un cilindro de asistencia (2). En su interior se desplaza un
pistón de doble efecto (1) acoplado a la cremallera.
2
1
a
Figura 10.9. Caja servodirección.
• Funcionamiento de la servodirección. La servoasistencia se obtiene enviando
el líquido a presión a una cámara de cilindro hidráulico y vaciando la otra.
La diferencia de presión entre las superficies del pistón determina su desplazamiento y, por tanto, el de la cremallera.
La alimentación de una u otra parte de la cámara del cilindro hidráulico se realiza cuando el par aplicado al volante tuerce la barra de torsión. En estas condiciones, se ponen en comunicación los orificios del eje de mando con los orificios de la caja distribuidora en función del sentido de rotación del volante de
dirección (véase la figura 10.10).
Cuando el par aplicado al volante no es suficiente para provocar la torsión de
la barra debido a la baja resistencia de las ruedas, el servomando no interviene
y el conjunto funciona como una dirección mecánica.
Volante
Columna de dirección
Depósito
Eje de mando
Válvula distribuidora
Bomba
Rotor
Regulador
de caudal
Barra
de
Torsión
Distribución
Piñón
Cremallera
a
Figura 10.10.
Cilindro
de
asistencia
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• Marcha en línea recta. Como se muestra en la figura 10.11, el líquido procedente de la bomba llega a través del racor (4), entra en la caja distribuidora y
circula en la misma para retornar al depósito por el racor (1).
En línea recta, el eje de mando (A) no está expuesto a la torsión y se encuentra en una posición central o neutra respecto a la caja distribuidora (B), la cual
dirige el líquido procedente de la bomba a través de los orificios (C) directamente al depósito.
El estrechamiento creado por la posición del eje (A) con relación a la caja distribuidora (B’) determina una presión de alrededor de 3,5 bares en ambas cámaras, derecha e izquierda, a través de los orificios (D y E). Este valor depende de la servodirección que incorpore el vehículo.
1
3,5 Bar D
B
A
4
C
E 3,5 Bar
2
3,5 bar
3,5 bar
3
1. Canalización de retorno
2. Cámara de giro a la izquierda
3. Cámara de giro a la derecha
4. Canalización de presión
a
Figura 10.11. Marcha en línea recta.
• Giro a la izquierda. Como muestra la figura 10.12, el líquido procedente de la
bomba llega a través del racor (4), entra en la caja distribuidora y es enviado a
la cámara (2) del cilindro hidráulico provocando el desplazamiento del pistón.
Este movimiento del pistón empuja el líquido de la otra cámara (3), descargándolo por la caja distribuidora y enviándolo a través del racor (1) hacia el depósito.
El desplazamiento del pistón en el sentido de la flecha indica el giro a la izquierda de la dirección. El eje de mando (A) gira a la izquierda con relación a
la caja distribuidora (B). Por tanto, dirige el líquido a presión, procedente de
la bomba, a través de los orificios (C) a la cámara derecha (2) a través de los
orificios (C) y, a la vez, pone en comunicación con el retorno el circuito de la
cámara izquierda (3) a través de los orificios (E).
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• Giro a la derecha. Como muestra la figura 10.13, el líquido procedente de la
bomba llega a través del racor (4), entra en la caja distribuidora y es enviado a
la cámara (3) del cilindro hidráulico provocando el desplazamiento del pistón.
Este movimiento del pistón empuja el líquido de la cámara (2), descargándolo a través de la caja distribuidora y enviándolo por el racor (1) hacia el
depósito.
El desplazamiento del pistón en el sentido de la fecha indica el giro a la derecha de la dirección. El eje de mando (A) gira a la derecha con relación a la caja
distribuidora (B). Por tanto, dirige el líquido a presión, procedente de la bomba, a través de los orificios (C) a la cámara izquierda por los orificios (E), y a la
vez pone en comunicación con el retorno el circuito de la cámara derecha, a
través de los orificios (D).
1
Envío
de
presión
1
4
Retorno
D
D
B
A
B
C
E
Retorno
Retorno
A
C
E
Envío de presión
2
2
3
a
Figura 10.12. Giro a la izquierda.
3
a
Figura 10.13. Giro a la derecha.
Dirección de cremallera asistida sobre la barra de acoplamiento
En este caso, la ayuda es proporcionada por un cilindro o gato de asistencia independiente (figura 10.14). El cilindro está unido a la caja de dirección o anclado al bastidor y en su interior se desliza el pistón unido a un eje que transmite la asistencia hidráulica a una barra de acoplamiento de un extremo de la
cremallera.
Este sistema utiliza los mismos elementos que el sistema anterior, pero existen dos diferencias. La primera es que sustituye el cilindro incorporado en la
cremallera por uno totalmente independiente. La otra es que aunque la válvula distribuidora es muy parecida constructivamente su funcionamiento es
distinto.
4
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1
2
5
3
A
D
6
B
C
4
a
b
7
1. Depósito
2. Bomba de aceite
3. Regulador de cuadal
4. Válvula rotativa
5. Volante
6. Columna de dirección
a
A. Entrada de aceite a presión
B. Retorno al depósito
C. Conexión de la válvula rotativa
con la cámara a
D. Conexión de la válvula rotativa
con la cámara b
Figura 10.14. Dirección asistida sobre la barra de acoplamiento.
El cilindro independiente asegura la asistencia de la cremallera recibiendo por
cada lado del pistón una cantidad de líquido, distribuido por la válvula distribuidora (figura 10.15).
Válvula
rotativa
Cilindro
E
R
E. Entrada de líquido a presión
R. Retorno al depósito
a
Figura 10.15. Unión en la válvula rotativa con el cilindro de asistencia.
La diferencia de presión entre las dos cámaras del cilindro genera el movimiento
del eje de mando y la asistencia de la dirección.
Como muestran las figuras 10.16 y 10.17, la superficie de acción del líquido sobre
la pared izquierda del pistón (cámara 1) es el doble que la superficie de acción so-
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La dirección asistida
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bre la pared derecha (cámara 2). La alimentación de líquido de la cámara 2 está
asegurada por el canal 3 y la válvula distribuidora asegura la distribución del líquido a través del cilindro de asistencia en los giros del volante.
Alimentación
de la cámara 1
Válvula
rotativa
S Superficie de la
cara izquierda
del émbolo.
Carter
Cámara 1
Canal 3
Alimentación
de la cámara 2
Eje de mando
S
S'
Cámara 2
S = 2 S´
a Figura 10.16. Principio de funcionamiento del cilindro de asistencia.
Figura 10.17. Superficies de contacto del líquido sobre las caras
del cilindro.
a
Funcionamiento de la dirección asistida
La asistencia se obtiene en un sentido de giro enviando el líquido a presión a una
cámara de cilindro hidráulico y vaciando la otra.
La asistencia en el otro sentido se obtiene enviando el líquido a presión a las dos
cámaras del cilindro hidráulico.
• Línea recta. Cuando el volante no es solicitado, la barra de torsión mantiene al rotor y al distribuidor en posición neutra (figura 10.18).
El líquido suministrado por la bomba a las cámaras del cilindro de asistencia vuelve directamente al depósito. Por tanto, el circuito hidráulico de
mando del cilindro de asistencia se queda sin presión.
• Giro a la derecha. Por la acción del conductor sobre el volante y la resistencia
que las ruedas ofrecen al suelo, la barra de torsión se tuerce y genera un decalado angular entre el rotor y el distribuidor (figura 10.19).
En esta situación, la bomba suministra líquido a la cámara derecha del cilindro. La presión en esta cámara aumenta y la cámara de la izquierda se pone en
comunicación con el depósito y se queda sin presión. Por tanto, el pistón se desplaza a la izquierda y el vehículo gira a la derecha.
b
a
1
a
Figura 10.18. Línea recta.
S' Superficie de la
cara derecha
del émbolo.
a
Figura 10.19. Giro a la derecha.
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• Giro a la izquierda. Por la acción del conductor sobre el volante y por la resistencia del suelo a las ruedas, la barra de torsión se tuerce originando un decalado angular entre el rotor y el distribuidor (figura 10.20).
En esta situación, las dos cámaras del cilindro se quedan aisladas del depósito
y la presión sube en cada una de las dos cámaras. Como la sección de la cara izquierda del pistón es el doble que la sección de la cara derecha, la fuerza generada por el líquido a presión sobre la pared izquierda del pistón es el doble que
la ejercida sobre la pared de la derecha y de esta forma el pistón se desplaza a
la derecha y el vehículo gira a la izquierda. El cilindro de asistencia proporciona así la misma ayuda para ambos lados.
b
a
1
a
Figura 10.20. Giro a la izquierda.
EJEMPLO
En el caso que la bomba suministre una presión de 50 bares, y sabiendo que la superficie S de la cara izquierda es de 8 cm2 y la superficie S’ de la cara derecha es de 4 cm2, calcula la fuerza que es capaz de transmitir el eje (1) unido al émbolo en los casos siguientes:
1. Fuerza aplicada en la cara (a) del émbolo y fuerza aplicada en la cara (b) del émbolo.
Solución
P = 50 bares = 5.000 kPa = 5 · 106 Pa
F1 = P · S’ = 5 · 106 Pa x 4 · 10–4 m2 = 2.000 N
F2 = P · S = 5 · 106 Pa x 8 · 10–4 m2 = 4.000 N
Diferencia de fuerzas
FR = F2 – F1 = 4.000 N – 2.000 N = 2.000 N
Por tanto, el émbolo se desplaza en el sentido de la fuerza de mayor intensidad, desplazando al eje (1) a la derecha.
2. Fuerza aplicada en la cara (a) del émbolo.
F1 = P · S’ = 5 · 106 Pa x 4 · 10–4 m2 = 2.000 N
Como en este caso el émbolo no recibe presión por la cara (b) porque está comunicada con el depósito, el eje
(1) se desplaza a la izquierda.
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Dirección de cremallera asistida con grupo electrobomba
Como se muestra en la figura 10.21, este sistema es parecido al estudiado en el
punto anterior. Está formado por una dirección mecánica de cremallera asistida
hidráulicamente por un grupo electrobomba que proporciona presión para gobernar un cilindro hidráulico o bien el gato de asistencia que aplica su fuerza a la
barra de acoplamiento.
Como en el caso anterior, el sistema de asistencia se compone de:
• Un depósito (1) destinado al almacenamiento de aceite. Este puede poseer una
marca indicativa de niveles o bien una varilla incorporada en el tapón. Generalmente se encuentra en la parte delantera del vehículo.
• Un grupo electrobomba (2) compuesto por un motor eléctrico, una bomba y,
en algunos casos, un depósito.
• Una válvula distribuidora (3) que es accionada a la vez por el volante de dirección y por el piñón de cremallera, que permite dirigir el aceite a alta presión
hacia un lado u otro de un pistón, en función del giro del volante.
• Un cilindro de asistencia (4), paralelo a la caja dirección de cremallera de tal
forma que el cilindro de doble efecto constituye la parte fija que está unida a la
caja en el lado de la válvula rotativa o bien anclada sobre el bastidor. El pistón
es la parte móvil, que transmite el movimiento a las barras de acoplamiento.
Está unido al punto de articulación opuesto a la cremallera (5) con la bieleta.
Tubo alta presión
5
Tubo baja presión
3
1
4
2
Soporte GEP
(Grupo Electrobomba de Presión)
Soportes
elásticos
a
Figura 10.21. Dirección de cremallera asistida con grupo electrobomba.
Grupo electrobomba
El conjunto es totalmente autónomo, de forma que su funcionamiento es independiente del motor (figura 10.22). Está constituido por una bomba mecánica
de paletas o engranajes (figura 10.23) arrastrada por un motor eléctrico que gira
alrededor de 10.000 r.p.m. para proporcionar un caudal constante a una presión
correcta.
saber más
Dirección de cremallera
asistida
La única diferencia es la forma de
arrastre de la bomba, la cual es
accionada por un motor eléctrico.
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Unidad 10
390
Retorno
válvula
rotativa
2
Llenado
3
Representación de la
evolución de la presión
entre dientes
Presión
Salida
presión
1
Transferencia
del fluido
Aspiración
a
Figura 10.22. Grupo electrobomba.
a
Figura 10.23. Funcionamiento de la bomba de engranajes.
En la figura 10.24, se muestra el despiece del grupo bomba, que incorpora dos válvulas de regulación de presión: una de limitación de sobrepresión, generalmente
tarada a 90 bares máximo; otra de evacuación de aceite del cilindro en caso de
pérdida de asistencia para extraer el líquido contenido en la cámara del cilindro,
teóricamente a presión.
Chaveta
de
bomba
Apoyo
delantero
Anillo
elástico
Cuerpo
central
Placa
rígida
Cuerpo
trasero
Piñón
conductor
Tetón de
centrado
Tornillo
de
fijación
Retén
estanqueidad
Junta
tórica
Cuerpo
delantero
Piñón
conducido
Árbol conductor
B
A
Figura 10.24. Despiece del grupo electrobomba.
Arandela
Junta de
compensación
Z
B
A
X
a
Tapón
plástico
Apoyo
trasero
Baja
presión
Zonas de
equilibrado
Alta
presión
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La dirección asistida
391
1.2. Dirección asistida de tornillo sinfín y tuerca con bolas
circulantes
En la figura 10.25, se muestra el conjunto de un sistema de dirección asistida de
tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes, en el cual la presión es proporcionada por una bomba independiente de lóbulos (1).
saber más
Para vehículos grandes
La dirección asistida de tornillo sinfín y bolas circulantes se caracteriza por su suavidad y por la aplicación de poco esfuerzo en el volante para mover grandes ruedas. Es
utilizada en vehículos todo terreno
y pesados.
Este sistema está formado por una dirección de tornillo sinfín y tuerca con bolas
circulantes, donde la carcasa (4) aloja a un émbolo (5), que además constituye la
tuerca sinfín que engrana por la parte exterior con el sector unido al eje (7). De
esta forma, el giro del sinfín (7) es transformado en movimiento axial del pistón
(5), que mediante la cremallera arrastra en giro el árbol de salida (7) unido al sector, y este a la palanca de ataque.
En la parte interior del pistón (5) y en su acoplamiento al sinfín (17) se encuentra la correspondiente pista de bolas circulantes (6) en circuito cerrado en la rotación del sinfín. Las bolas que alcanzan el extremo del acoplamiento entre el
tornillo sinfín y el pistón vuelven nuevamente a introducirse por el otro extremo
a través del tubo circulatorio (18).
El movimiento de rotación del volante a través de la columna de dirección se
transmite al eje de mando (10), que está unido al sinfín (17) mediante la barra de
torsión (19). Esta está rodeada por una camisa o manguito de control (20), con
dos brazos (21) en sus extremos y dos pernos introducidos perpendicularmente en
los pistones-válvula (11 y 12), de forma que, con una ligera rotación del volante,
estos pistones se introducen en sus alojamientos determinando la apertura y cierre de los orificios de paso del aceite, para llegar así a las cámaras (8 y 9) del cilindro de mando.
1. Servobomba
2. Depósito hidráulico
3. Válvulas de regulación de
presión
4. Cuerpo de la caja de la dirección
5. Pistón de reacción
6. Eje de tornillo con bolas circulantes
7. Eje de sector dentado
8. Cámara izquierda
9. Cámara derecha
10. Extremo del eje
11. Válvula inferior
12. Válvula superior
13. Conducto de llegada del caudal
y la presión
14. Conducto de rebose
15. Conducto de alimentación
a la cámara 9
16. Conducto de alimentación
a la cámara 8
17. Tornillo sinfín
18. Tubo circulatorio
19. Barra de torsión
20. Manguito de control
21. Pernos de accionamiento de
las válvulas
a
2
12
1
11
3
13
4
5 18
14
12
20
19 10
21
8
Figura 10.25. Dirección asistida de tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes.
11
7
6
17
9
15
16
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Unidad 10
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Funcionamiento de la dirección asistida de tornillo sinfín y tuerca con
bolas circulantes
En la figura 10.26, se muestra una dirección asistida de tornillo sinfín y tuerca
con bolas circulantes con bomba de paletas con depósito incorporado. La bomba (1), accionada por el motor, absorbe líquido hidráulico del depósito incorporado, que además posee una válvula de sobrepresión (3) y otra de regulación
(2) que garantizan la presión necesaria independientemente del régimen del
motor.
1
15
9
10
1. Bomba
8
2. Válvula de regulación
3. Válvula de sobrepresión
7
4. Eje de mando
11
3
5. Barra de torsión
6. Sinfín
2
15
19
8. Pistón (válvula
de accionamiento)
14
B
7. Pistón (válvula
de accionamiento)
9. Dispositivo
o caja hidráulica
5
10 y 11. Conductos de paso
12 y 13. Orificios de paso
a las cámaras A y B
4
16
6
A
18 17 12 13
14 y 15. Orificios de retorno
16. Manguito de control
17. Brazo de unión
18. Perno de accionamiento
19. Pistón
a
Figura 10.26. Funcionamiento en línea recta de la dirección asistida de tornillo sinfín y tuerca con bolas circulares.
Cuando se gira el volante de la dirección, a través de la columna, se arrastra el árbol de mando (4) y, si el esfuerzo necesario para orientar las ruedas es pequeño e insuficiente para torsionar la barra de torsión (5), el sistema funciona como una dirección normal. Sin embargo, cuando el esfuerzo supera el tarado de la barra de
torsión, se produce una rotación entre el eje (4) y el sinfín (6), capaz de hacer girar
el manguito de control (16) con dos brazos en sus extremos (17) y dos pernos (18),
necesarios para el accionamiento de los pistones (7 y 8) del dispositivo hidráulico
(9). Al recuperar el volante, la barra de torsión (5) provoca el retorno de los pistones válvula (7 y 8) a la posición neutra, favoreciendo así la reversibilidad del sistema de dirección.
En línea recta (figura 10.26), el líquido que absorbe la bomba actúa sobre los pistones válvula (7 y 8) los cuales se encuentran en posición neutra. En estas condiciones, los canales de paso (10 y 11), están abiertos y permiten el paso de líquido
a través de los orificios radiales (12 y 13) y, mediante los orificios (14 y 15), el flujo de líquido retorna al depósito.
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La dirección asistida
393
Cuando se inicia un giro del volante en cualquier sentido (figura 10.27), los pistones (7 y 8) son desplazados de su posición de reposo para permitir el paso de líquido hacia una de las cámaras (A o B) en las que se alcanza una presión que desplaza el pistón (19) proporcionando la asistencia necesaria. Al mismo tiempo el
líquido contenido en la cámara opuesta retorna al depósito a través de los conductos (15) que destapan los pistones de la válvula (11).
8
7
11
19
B
A
12
13
Figura 10.27. Funcionamiento en giro de la dirección asistida de tornillo sinfín y tuerca con bolas circulantes.
a
EJEMPLO
¿Cómo funciona el conjunto émbolo-cilindro para conseguir la asistencia hidráulica?
Solución
Se obtiene en un giro enviando el líquido a presión a una cámara de cilindro hidráulico y vaciando la otra.
ACTIVIDADES
1. Dibuja de forma esquemática los elementos y el circuito hidráulico que interviene en la dirección asistida.
2. ¿Qué función realiza la válvula distribuidora?
3. ¿Qué misión cumple la barra de torsión?
4. Explica cómo funciona la unión mecánica de seguridad.
5. Explica la diferencia entre una bomba accionada por correa y un grupo electrobomba.
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Unidad 10
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2. Asistencia variable electromecánica
caso práctico inicial
La dirección electromecánica está
formada principalmente por un calculador que gobierna un motor
eléctrico para transmitir el movimiento de ayuda a la columna de
dirección o bien a la cremallera.
En este tipo de direcciones, la asistencia se realiza mediante un motor eléctrico que transmite el movimiento de ayuda a la columna de dirección o bien a la
cremallera.
2.1. Asistencia variable eléctrica sobre la columna
Está compuesta por una columna en la que están montados el sensor de esfuerzo
en el volante y el servomotor eléctrico.
En las figuras 10.28 y 10.29, se muestra un esquema del funcionamiento de este
sistema. Cuando el conductor acciona el volante, la unidad de control electrónico pone en funcionamiento el motor eléctrico, que acciona el mecanismo de tornillo sinfín sobre la columna de dirección (véase la figura 10.29).
Sensor de par
Sensor de velocidad
r.p.m. del motor
CALCULADOR
1
1. Centralita control de
la dirección asistida
2. Toma de diagnosis
3. Motor de la dirección
asistida
4. Sensor de esfuerzo
5. Fusible
6. Centralita portafusible
Testigo luminoso
2
Toma de diagnosis
1. Volante
2. Columna de
dirección
3. Servomotor
4. Limitador
mecánico de par
5. Piñón
6. Cremallera
5
4
1
3
3
4
2
6
5
6
a
Figura 10.28. Principio de funcionamiento de una dirección con asistencia eléctrica.
caso práctico inicial
La asistencia variable proporciona
una dirección muy blanda con una
gran asistencia para facilitar las
maniobras a baja velocidad y por un
endurecimiento que aumenta en
función de la velocidad del vehículo.
En funcionamiento, el calculador electrónico utiliza la información proporcionada fundamentalmente por dos sensores: el sensor de par, que determina el esfuerzo que el conductor aplica sobre el volante, y el sensor de velocidad, que informa de la propia velocidad del vehículo. Además se utiliza otro sensor de
régimen del motor.
La asistencia de la dirección se realiza en función de la velocidad del vehículo.
Cuando aumenta la velocidad, el calculador electrónico desconecta el embrague
del motor eléctrico de forma que la dirección se acciona exclusivamente de manera manual.
El control electrónico determina cualquier tipo de asistencia variable para adoptar la desmultiplicación más apropiada en cualquier situación. Incluso se puede
controlar la alimentación de la dirección a la salida de una curva.
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La dirección asistida
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c Figura 10.29. Componentes de la
columna de dirección.
Mando combinado en
la columna de dirección
Tubo envolvente
Engranaje sin fin
Unidad de control
Motor para servodirección
Eje de crucetas
Funcionamiento de la dirección asistida eléctrica
Como muestra la figura 10.30, en el eje de salida del servomotor (1) está montado un tornillo sinfín (3) que engrana en una rueda helicoidal (2) acoplada a la
columna de dirección formada por un eje de entrada (5) y un eje de salida (6).
saber más
Dirección asistida eléctrica
La asistencia eléctrica se caracteriza por su reducción de volumen y
peso. Utiliza un pequeño motor
eléctrico, gestionado electrónicamente, que proporciona la asistencia sobre la columna de dirección.
El eje de entrada (5) está acoplado al volante, que arrastra en rotación la barra
de torsión (4), la cual a su vez transmite el par al eje de salida (6). El eje de entrada y el eje de salida están desfasados por un pequeño ángulo proporcional al
par aplicado al volante.
El desfase angular se convierte en un movimiento axial del anillo (8) mediante
bolas (7) que se deslizan a través de específicas ranuras internas (8).
El potenciómetro de esfuerzo (10) está montado en la caja externa de la dirección
asistida y se vincula al perno de guía (9) en la ranura externa del anillo (8). De
esta forma el movimiento axial del anillo es proporcional al par aplicado al volante, para hacer girar angularmente el potenciómetro que proporciona la señal
eléctrica a la centralita electrónica.
b Figura 10.30. Dirección con asistencia eléctrica.
11
Sec B-B
1
10
Sec A-A
Sec A-A
Sec B-B
8
7
3
2
8
9
6
5
1
4
3
2
1. Servomotor
2. Limitador de par
3. Tornillo sinfín
4. Rueda helicoidal
5. Dispositivo de medición
del par en el volante
6. Potenciómetro
7. Conexionado de servomotor
8. Conexionado de potenciómetro
del sensor de esfuerzo
9. Columna
6
4
7
5
1. Servomotor
2. Rueda helicoidal
3. Tornillo sinfín
4. Barra de torsión
5. Eje de entrada
6. Eje de salida
7. Rodamiento de bolas
8. Anillo ranurado
9. Perno de mando potenciómetro
10. Potenciómetro
11. Limitador mecánico de par
9
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Unidad 10
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Ventajas de la dirección eléctrica
Ocupa menos espacio que el sistema hidráulico, pues solo consta del motor eléctrico que se coloca perpendicularmente a la columna de dirección (figura 10.31).
La gestión electrónica del motor eléctrico determina una dirección de relación
variable, capaz de adaptarse a cada situación.
Motor
eléctrico
Carcasa
Acoplamiento
de goma
Eje del engranaje de sin fin
con rueda dentada
a
Sin fin
Figura 10.31. Engranaje de sinfín.
2.2. Dirección asistida electromecánica de doble piñón
caso práctico inicial
En dirección electromecánica de
doble piñón, la cremallera está
accionada por dos piñones uno
accionado por el conductor y otro
encargado de proporcionar la asistencia.
La dirección asistida electromecánica está dotada de doble piñón. Se identifica
por sus dos piñones, uno de dirección y el otro de accionamiento, con cuya ayuda se aplica la asistencia necesaria a la cremallera.
Motor para
dirección asistida
electromecánica
Volante
Columna
Eje de crucetas
Sensor de par de
dirección
Caja de dirección
Unidad de control
para dirección asistida
b
Figura 10.32. Componentes de la dirección asistida electromecánica.
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La dirección asistida
397
Como muestra la figura 10.32, está formada por los siguientes elementos:
• Volante de dirección.
• Mando combinado en la columna de dirección con sensor de ángulo de dirección.
• Columna de dirección.
• Sensor de par de dirección.
• Caja de la dirección.
• Motor para dirección asistida electromecánica.
• Unidad de control para dirección asistida.
En la figura 10.33 se muestran el despiece de la dirección asistida electromecánica y sus componentes, que actúan directamente en la caja de la dirección.
Piñón de dirección
Sensor de par de dirección
Unidad de control
para dirección asistida
Motor para dirección asistida
electromecánica
a
Engranaje
sin fin
Figura 10.33. Despiece de la dirección asistida electromecánica.
Una ventaja de la dirección asistida electromecánica, respecto a la asistencia hidráulica, reside sobre todo en la particularidad de renunciar a la presencia del sistema hidráulico.
Piñón de
accionamiento
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Unidad 10
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De ahí se obtienen otras ventajas, como:
• Se suprimen los componentes hidráulicos, como la bomba de aceite, canalizaciones rígidas, flexibles, depósitos de aceite y filtros.
• Se elimina el líquido hidráulico.
• Reducción del espacio requerido.
• Menor sonoridad.
• Reducción del consumo energético.
El conductor obtiene una sensación buena al volante en cualquier situación, buena estabilidad rectilínea, respuesta directa y suave en el manejo de la dirección,
sin reacciones desagradables sobre pavimento irregular.
Estructura del sistema
En la figura 10.34 se muestra la estructura del sistema, formado por los elementos
siguientes:
Unidad de control para ABS
Sensores de régimen
(señal de velocidad)
Sensor de régimen
del motor
Unidad de control
para sistema de inyección
directa diésel
Interfaz de diagnosis
para bus de datos
Unidad de control
con unidad indicadora
en el cuadro
de instrumentos
Unidad de control
para electrónica de la
columna de dirección
Borne 15
CAN
Tracción
Sensor de ángulo
de dirección
Testigo luminoso
Unidad de control para
dirección asistida
Motor para dirección asistida
electromecánica
Sensor de par de dirección
a
Figura 10.34. Estructura del sistema.
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La dirección asistida
399
Funcionamiento de la dirección asistida electromecánica
de doble piñón
La regulación de la servoasistencia para la dirección se lleva a cabo recurriendo a
una familia de curvas características almacenada en la memoria permanente de
programas de la unidad de control (véase la figura 10.35). Esta memoria abarca
varias familias de características.
v = 0 km/h
v = 15 km/h
v = 50 km/h
4
Par de servoasistencia [Nm]
v = 100 km/h
3
v = 250 km/h
2
1
Par de dirección
[Nm]
0
0
a
2
4
6
8
Figura 10.35. Familia de curvas características.
Como muestra la figura 10.36, en la dirección asistida electromecánica con doble piñón la fuerza necesaria para el mando de la dirección se realiza mediante el
piñón de dirección y el piñón de accionamiento de la cremallera. El piñón de dirección transmite el par de dirección aplicado por el conductor y el piñón de accionamiento transmite a través de un engranaje de sinfín el par de servoasistencia del motor para la dirección asistida electromecánica.
Sensor de par de dirección
Piñón de dirección
Unidad de control
Cremallera
Motor eléctrico
Piñón de accionamiento
Columna de dirección
Sensor de ángulo de dirección
a
Figura 10.36. Dirección asistida electromecánica con doble piñón.
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Unidad 10
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Estrategia de funcionamiento
1. El ciclo de servoasistencia de dirección comienza en el momento en que el conductor mueve el volante (véase la figura 10.37).
2. Como respuesta al par de giro del volante, se tuerce la barra de torsión en la
caja de dirección. El sensor de par de dirección detecta la magnitud de la torsión e informa a la unidad de control.
3. El sensor de ángulo de dirección informa sobre el ángulo momentáneo y el sensor de régimen del rotor informa sobre la velocidad actual con que se mueve el
volante.
4. En función del par de dirección, la velocidad de marcha del vehículo, el régimen del motor, el ángulo de dirección, la velocidad de mando de la dirección
y las implementadas en la unidad de control, ésta calcula el par de servoasistencia necesario para cada caso concreto y excita correspondientemente el motor eléctrico.
5. La servoasistencia se realiza a través de un segundo piñón que actúa paralelamente sobre la cremallera. Este piñón es accionado por un motor eléctrico que
ataca la cremallera a través de un engranaje de sinfín y un piñón de accionamiento, transmitiendo así la fuerza de asistencia.
6. La suma compuesta por el par de giro aplicado al volante y el par de servoasistencia constituye el par total aplicado para el movimiento de la cremallera.
6
5
2
4
3
1
Par de giro
aplicado al volante
a
Par de
servoasistencia
Par eficaz
Figura 10.37. Funcionamiento de la dirección asistida electromecánica con doble piñón.
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La dirección asistida
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3. Asistencia variable hidráulica
En este tipo de direcciones, la asistencia se realiza mediante una bomba hidráulica que proporciona energía para transmitir el movimiento a la cremallera.
3.1. Dirección de asistencia variable (accionamiento
mecánico)
En la figura 10.38, se muestra una dirección con efecto variable controlado en
función de la velocidad del vehículo. Está compuesta por los mismos elementos
que una dirección asistida de cremallera, es decir:
• Depósito de aceite.
• Bomba de paletas.
• Regulador de caudal.
• Tubos de conexión.
• Caja de dirección.
saber más
1
80
C
2
130
a
3
La dirección de asistencia variable
también se llama servodirección de
efecto variable.
6
7
5
Servodirección de efecto
variable
4
1. Velocímetro
2. Centralita
electrónica
3. Sensor
de velocidad
4. Convertidor
electro-hidráulico
5. Bomba
6. Depósito
de aceite
7. Serpentín
de refrigeración
Figura 10.38. Servodirección de efecto variable (Z Servotronic).
Además incorpora los elementos siguientes:
• Sensor de velocidad del vehículo colocado en la caja de velocidades.
• Calculador electrónico.
• Convertidor electrohidráulico, colocado sobre la caja de dirección.
• Serpentin de refrigeración, encargado de mantener constante la fluidez del
aceite para evitar, cuando se alcanzan altas temperaturas, que se reduzca el poder lubricante además de evitar pérdidas o filtraciones.
La presión de asistencia, y por tanto, la asistencia varía en función de la velocidad que lleva el vehículo.
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Unidad 10
402
d Figura 10.39. Asistencia en función de la velocidad.
%
65 %
95
%
35 %
5%
50
100
150
200
240
km/h
En el diagrama de la figura 10.39, se indica el porcentaje de efecto variable hidráulico, que a bajas velocidades asume el valor máximo alrededor del 95%. Este
disminuye progresivamente hasta aproximadamente el 65% a 150 km/h y después
se mantiene constante.
Con este efecto se garantiza un esfuerzo mínimo durante las maniobras efectuadas a baja velocidad, como un aparcamiento, y a la vez se consigue un óptimo
control del vehículo a velocidades más altas. Por tanto, cuando el vehículo viaja
a altas velocidades el conductor no tiene la sensación de inestabilidad de la dirección, que permanece siempre con dureza y bajo control.
Principio de funcionamiento
Para realizar esta función, se dispone de un control electrónico de la presión.
Como se muestra en la figura 10.40, durante el funcionamiento, la instalación
gestiona la descarga de la presión en los lados del pistón de reacción de la dirección asistida, aumentando o reduciendo la sección de paso de esta descarga.
1
A. Entrada de líquido a presión
B. Retorno al depósito
C. Conexión con la cámara "a"
D. Conexión con la cámara "b"
1. Depósito
2. Bomba
3. Regulador de caudal
4. Válvula rotativa
5. Columna de dirección
6. Piñón
7. Cremallera
8. Émbolo
a
Motor paso a paso
2
CALCULADOR
Sensor de
velocidad
3
5
A
B
4
D
C
6
7
a
8
b
Figura 10.40. Funcionamiento de la servodirección de asistencia variable.
La sección de descarga se controla mediante el convertidor electrohidráulico
(motor paso a paso), que está pilotado por el calculador electrónico.
El calculador recibe la señal procedente del sensor de velocidad del vehículo y, en
función de la misma, alimenta el convertidor electrohidráulico con un valor de
corriente proporcional a la asistencia que se quiera aplicar.
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La dirección asistida
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De esta forma a bajas velocidades, la descarga es de gran sección y, por tanto, tenemos el máximo efecto variable. Sin embargo, en medias y altas velocidades la
sección de descarga disminuye progresivamente y, por tanto, proporcionalmente
a dicha sección disminuye el efecto variable.
Velocidad
del vehículo
(km/h)
Corriente de
alimentación
(mA)
Vehículo parado
800 mA
20 km/h
600 mA
40 km/h
500 mA
60 km/h
400 mA
90 km/h
250 mA
120 km/h
20 mA
En la tabla 10.2 tenemos un ejemplo de la corriente de alimentación del convertidor electrohidráulico o motor paso a paso, en función de la velocidad del vehículo.
3.2 Dirección asistida electrohidráulica
Este sistema de dirección recurre a la hidráulica para realizar la asistencia. La presión es generada con ayuda de una bomba hidráulica impulsada por un motor eléctrico. La asistencia se realiza en función del ángulo de dirección y de la velocidad
de marcha. Está formada por los componentes que se muestran en la figura 10.41.
a
Tabla 10.2. Consumo.
Tapa de cierre
Sensor p. dirección asistida
Depósito
Empalme retorno
Caja de dirección
Bomba de engranajes
Depósito
Empalme tubo
flexible presión
Unidad de control
para dirección
asistida
Silentbloc
Bomba de engranajes con motor
Unidad de control
para dirección asistida
Motor eléctrico
a
Figura 10.41. Dirección asistida electrohidráulica: conjunto, depósito, bomba, motor, unidad de mando.
Estructura del sistema
En la figura 10.42 se muestra la estructura del sistema.
Estrategia de funcionamiento
Al conectar el encendido se enciende el testigo. Durante unos segundos se desarrolla un ciclo interno de verificación. Si existe alguna avería, el testigo luminoso no se
apaga después de concluir el ciclo de verificación. El sensor de ángulo detecta el giro
de la dirección y calcula su velocidad. En caso de avería pasa a una función de emergencia programada, aumentando las fuerzas que se deben aplicar a la dirección.
La unidad de control va integrada en el grupo motobomba. Es la encargada de
transformar las señales para ordenar el accionamiento del motor eléctrico y la
bomba de engranajes, en función de la velocidad de giro del volante y de la velocidad del vehículo.
La unidad de control efectúa la autodiagnosis del sistema, detecta y memoriza las
averías que ocurren durante el funcionamiento.
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Unidad 10
404
Testigo luminoso
para Servotronic
Transmisor
para velocímetro
Unidad de
control para
Motronic
Unidad de control con unidad
indicadora en el cuadro
de instrumentos
Señal de la velocidad
de giro de la dirección
Válvula de retención
Depósito de
aceite hidráulico
Válvula limitadora
de presión
Bomba de engranajes
Unidad de control para
dirección asistida
Dirección asistida borne
Dirección asistida borne
Masa
Motor de la bomba
a
Figura 10.42. Estructura del sistema.
Señal régimen del motor
Caja de servodirección
Señal velocidad vehículo
Sensor de dirección
asistida
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La dirección asistida
405
3.3. Servotronic
Como muestra la figura 10.43, la barra de torsión en la válvula del distribuidor giratorio va comunicada directamente con el eje de la columna por medio de una articulación cardán. El distribuidor giratorio es torcido conjuntamente con la barra, de
forma relativa con respecto al casquillo de control.
De esa forma, se modifica la posición mutua de las ranuras y de los taladros de paso
en el distribuidor giratorio y en el casquillo de control, permitiendo que determinados conductos de aceite puedan ser abiertos y otros puedan cerrarse, según la
torsión angular entre el distribuidor giratorio y el casquillo de control.
Barra de torsión
Empernado
Distribuidor giratorio
Casquillo de control
Piñón de la cremallera
a
Figura 10.43. Conjunto barra de torsión y distribuidor giratorio.
Funcionamiento de la dirección de asistencia variable (Servotronic ZF)
Funcionamiento sin señal de velocidad
Como muestra la figura 10.44 la barra de torsión (10) va unida por la parte superior al distribuidor giratorio (12) y por la parte inferior al piñón (20) y al casquillo de control (13).
Al girar el volante, el distribuidor (12) rota conjuntamente con el piñón (20), el
manguito de control (13) y el émbolo de reacción (8) en la caja de válvulas (23).
Mediante el par de giro transmitido por la columna de la dirección, se deforma la
barra de torsión (10), que produce un desplazamiento radial del distribuidor giratorio (12) hacia el manguito de control (13). El aceite hidráulico procedente de
la bomba de la servodirección se dirige al lado correspondiente del émbolo de trabajo (24) en el mecanismo de la dirección.
El émbolo de reacción (8) permanece desactivado.
a
Figura 10.44. Servotronic ZF.
22
21
lado izquierdo del cilindro
11. Válvulas de retención
10. Barra de torsión
de la dirección
9. Conexión al eje de la columna
8. Émbolo de reacción
7. Orificios fijos
lado derecho del cilindro
3
23
2
6
8
20
9
18. Tubería de retorno
17. Tubería de presión
16. Depósito
de presión y corriente
15. Válvula limitadora
14. Bomba de aletas
13. Manguito de control
12. Distribuidor giratorio
4
5
7
17
15
16
18
24. Émbolo de trabajo
23. Caja de válvula
22. Lado izquierdo del cilindro
21. Lado derecho del cilindro
20. Piñon propulsor
19. Cremallera
19
12
13
11
14
10
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5. Ranura de control, conexión
4. Válvula limitadora de reacción
3. Convertidor de par electrohidráulico
2. Módulo de servoasistencia
21
6. Ranura de control, conexión
24
km/h
+ –
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1. Velocímetro electrónico
22
5
17
6
1
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A Sección tranversal caja de válvula
A
23
13
10
12
18
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Unidad 10
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La dirección asistida
Funcionamiento con señal de velocidad
También en este caso la carga del émbolo de trabajo (24) permanece inalterada
comportándose como una dirección asistida.
Pero cuando el módulo electrónico de la servodirección recibe una señal de tensión procedente del velocímetro electrónico (1), y somete al convertidor de par
electrohidráulico (3) a una corriente, cuya intensidad corresponde a la velocidad
de marcha momentánea. Por tanto, en función de la intensidad de corriente se
abre la válvula del convertidor de par electrohidráulico (3) y se liberan los canales hidráulicos hacia el émbolo de reacción (8).
El émbolo de reacción (8) va unido en su parte interior con el distribuidor giratorio (12) mediante tres guías esféricas dispuestas axialmente. Y por la parte exterior
va unido al manguito de control (13) mediante una rosca esférica de cuatro filetes.
El movimiento axial del émbolo de reacción (8) provocado por la carga de aceite
hidráulico es transformado en un movimiento radial por la rosca esférica, el cual
obra en sentido contrario al desplazamiento radial del distribuidor giratorio (12).
En la caja de válvulas (23) se encuentra la válvula de limitación de reacción (4),
que tiene la función de limitar la presión sobre el émbolo de reacción (8) y hacer
retornar el aceite hidráulico sobrante.
Posición neutra
Si no se ejerce ninguna fuerza sobre el volante (véase la figura 10.45), el cilindro
de trabajo y el conducto de presión se encuentran comunicados con el depósito
de aceite. No se genera ninguna presión en el sistema.
a
Figura 10.45. Posición neutra.
Giro a la izquierda
Cuando gira el volante a la izquierda (véase la figura 10.46), la barra de torsión y
el distribuidor giratorio experimentan un efecto de torsión debido a la resistencia
que oponen los neumáticos y el pavimento al efectuar el giro.
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Unidad 10
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a
Figura 10.46. Posición de giro.
Por el efecto de torsión, descubre el conducto de aceite a presión que comunica
con el cilindro de trabajo de la derecha. El cilindro de trabajo izquierdo queda comunicado con el tubo de retorno hacia el depósito. La presión aplicada al émbolo genera una fuerza en dirección para efectuar el giro. El movimiento de giro del
distribuidor giratorio se mantiene hasta que la suma de la fuerza generada por el
émbolo y la fuerza aplicada por el conductor al volante alcance una magnitud suficiente para producir el viraje de las ruedas.
También el piñón de la cremallera se tuerce por la parte inferior y la barra de torsión con el casquillo de control. Este movimiento de torsión se mantiene en vigor hasta que la torsión de la barra vuelva a ser neutra, de tal forma que el conducto de retorno que comunica con el depósito de aceite vuelva a quedar
comunicado con los cilindros de trabajo y el tubo de presión, con lo cual el sistema vuelve a quedar casi exento de presión.
Con cada nuevo esfuerzo aplicado al volante se produce una torcedura en la barra de torsión y se vuelve a desarrollar el ciclo descrito.
Efecto amortiguante
Las irregularidades del pavimento transmiten un movimiento a las ruedas que generan una fuerza FA (véase la figura 10.47) que se aplica a la cremallera en sentido FZ. En ese caso, la servodirección actúa de forma amortiguante al producirse la torsión en la barra provocada por el esfuerzo FZ que ejerce la cremallera sobre
el piñón, y éste a su vez sobre la barra de torsión.
El distribuidor giratorio y el casquillo de control se decalan mutuamente, saliendo de la posición cero y permitiendo el paso de aceite a presión hacia la cámara
del cilindro de trabajo, generando una fuerza de reacción FR que actúa en contra
del movimiento de la cremallera.
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La dirección asistida
a
Figura 10.47. Efecto amortiguante.
3.4 Servotronic II
La diferencia respecto a la Servotronic I es que posee un diámetro mayor de émbolo en la caja de dirección y 10 posiciones de encastre en el dentado de la columna de dirección. Trabaja según el principio de la retroacción hidráulica activa (véase la figura 10.48).
En la zona por encima del casquillo de control va situado el émbolo de retroacción. Se encuentra comunicado con el distribuidor giratorio y con la barra de torsión, apoyado, por medio de bolas, contra el elemento centrador solidario del casquillo de control.
Cuando no está accionado el volante, no se ejerce torsión sobre la barra de torsión, por lo tanto, las bolas se encuentran dentro de una guía de casquete esférico. El espacio por encima del émbolo de retroacción queda sometido a la presión del aceite. Según la magnitud de la presión del aceite varía la fuerza que
ejerce el émbolo de retroacción sobre las bolas y consiguientemente sobre el
casquillo de control.
Cuanto mayor es la presión del aceite, tanto mayor es a su vez la fuerza ejercida y
tanto mayor también el par de mando que tiene que aplicar el conductor al volante. El elemento actuador para el control de la presión es la electroválvula para
Servotronic.
El sistema ESP informa a través de la red multiplexada de la velocidad de marcha
a la unidad de control, que excita la válvula para modificar su sección de apertura. Cuanto menor resulta la caída de presión en la válvula, mayor es la presión en
la cámara por encima del émbolo de retroacción.
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Unidad 10
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Unidad de control
Barra de
torsión
Electroválvula
Émbolo de
retroacción
Bolas
Elemento
de centraje
a
Figura 10.48. Esquema Servotronic II.
Esta versión, además de las funciones de la Servotronic, aporta dos ventajas más:
• Por el diseño de la guía de casquete esférico, que aloja las bolas, impone un
centraje adicional, sobre todo a velocidades superiores, aumentando así la estabilidad rectilínea.
• No se reduce la presión del aceite ni el caudal volumétrico. Por tanto, se dispone siempre de reservas de seguridad para situaciones de emergencia, como
correcciones repentinas e imprevistas.
Electroválvula
Es una válvula de acción proporcional. Cuanto mayor es la intensidad de la corriente eléctrica con que se excita, tanto menor es la sección de la abertura de
paso, para regular el par de mando a aplicar al volante en función de la velocidad
del vehículo. La servoasistencia máxima está disponible con el vehículo parado o
a muy baja velocidad (véase la figura 10.49).
Estrategias de actuación ante posibles anomalías
Cuando el calculador (figura 10.50) no recibe información del sensor de velocidad de forma permanente o bien temporalmente, asume las estrategias de emergencia de la forma siguiente:
a
Figura 10.49. Electroválvula.
• A altas velocidades, el calculador memoriza esta condición y, por tanto, durante toda la duración del viaje, la dirección será ideal para las altas velocidades, mientras que tiende a endurecerse en las maniobras de aparcamiento.
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La dirección asistida
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– A bajas velocidades, el calculador memoriza esta condición y, por tanto, durante toda la duración del viaje, la dirección será ideal en las maniobras de
aparcamiento y muy ligera a altas velocidades.
Estas condiciones memorizadas por el calculador se cancelan en el momento en
el que se desactiva la llave de contacto, por tanto, en los viajes sucesivos, al seguir fallando la señal tacométrica, el calculador memoriza la condición de vehículo parado y, por tanto, tendremos una dirección con el máximo nivel de efecto variable hidráulico a todas las velocidades.
En el caso de falta de alimentación o masa del calculador, se produce un endurecimiento a cualquier velocidad, dando lugar a una dirección ideal para altas velocidades, muy dura para las bajas velocidades y las maniobras de aparcamiento.
1. Alimentación
2. Masa
3. Convertidor
electro-hidráulico
4. Señal de
velocidad
5. Diagnosis
6. Testigo
1
2
3
4
5
6
a
Figura 10.50. Centralita electrónica (calculador).
EJEMPLO
En la dirección de asistencia eléctrica, ¿sobre qué elemento de la dirección actúa el motor eléctrico?
Solución
Sobre la columna de dirección.
ACTIVIDADES
6. Dibuja de forma esquemática los elementos y el circuito hidráulico que interviene en la dirección de asistencia variable.
7. Explica en función de qué parámetro se obtiene la asistencia variable.
8. ¿Qué ventajas aporta una dirección con asistencia variable?
9. ¿Cómo se obtiene el arrastre en una dirección asistida eléctrica?
10. Dibuja de forma esquemática los elementos que intervienen en la dirección con asistencia eléctrica.
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4. Asistencia sobre las ruedas traseras
El sistema de dirección en las ruedas traseras está hecho para mejorar la seguridad
activa. Las ruedas traseras tienen dirección, como las delanteras (figura 10.51), y
pueden girar en sentido contrario a ellas o en el mismo sentido. También mejora
la maniobrabilidad de aparcar.
El sistema está formado por los elementos que se muestran en la figura 10.52.
Figura 10.51. Dirección en las
ruedas.
a
3
1. Centralita y módulo
hidráulico del control
de estabilidad
5
1
2
2. Sensor del ángulo
del volante
3. Centralita del sistema
de dirección trasero
4
4. Red de datos CAN
5. Motor eléctrico para
la dirección trasera
Figura 10.52. Elementos de dirección.
d
Cómo se muestra en la figura 10.53, sobre el eje trasero van colocados unos bujes
que pivotan sobre un eje, con ángulo máximo de 3,5° (mucho menor que el de
las ruedas delanteras, que suelen girar en torno a 60°).
Un motor eléctrico colocado al lado del eje trasero (figura 10.54), mueve las ruedas mediante un sistema de palancas semejante al que hay en las ruedas delanteras. El sistema está controlado por una unidad electrónica de control que tiene en
cuenta la velocidad y aceleración angular del volante, ángulo de giro, la velocidad del coche y los datos que proporciona el control de estabilidad.
En funcionamiento hasta una velocidad de 60 km/h, las ruedas traseras pueden
cambiar de dirección en sentido contrario a las delanteras. Cuando la velocidad
del vehículo es muy baja, eso facilita la maniobra de aparcar porque disminuye el
diámetro de giro y porque la dirección se vuelve más rápida, por lo tanto; hay que
mover menos el volante para conseguir el mismo efecto porque se suma el giro de
las ruedas traseras.
3,5°
3
5
Figura 10.53. Eje trasero y bujes
que pivotan.
a
Figura 10.54. Motor eléctrico colocado en el eje trasero.
a
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La dirección asistida
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5. Intervención en la dirección asistida
5.1. Precauciones
Antes de efectuar el desmontaje de algún elemento se procede a vaciar el líquido del
depósito a través del tornillo de vaciado. Si carece de este, se utiliza una jeringuilla o
bien se realiza el desmontaje del tubo de conexión que alimenta la válvula distribuidora y se recoge el líquido en un recipiente. Para el correcto vaciado de ambas caras
del cilindro de asistencia es conveniente girar el volante a tope en los dos sentidos.
Siempre es aconsejable no utilizar el aceite recuperado.
saber más
Dirección mediante palanca
En cuanto a la dirección accionada
a través de una palanca joystick ya
existen prototipos sometidos a
pruebas y ensayos.
Purga de la servodirección
La purga de la servodirección es automática; para purgar el sistema solo hay que
girar completamente el volante a la derecha y a la izquierda con el motor en marcha y el coche parado. Esta operación debe realizarse cada vez que se interviene
en los tubos de conexión o cualquier otro componente de la instalación.
En algunos vehículos, para realizar el purgado de la servodirección, se requiere una
bomba de vacío/presión manual. Este purgado se realiza de la forma siguiente (figura 10.55):
• Conectar la bomba de vacío manual mediante un adaptador al tapón de llenado del depósito.
• Poner el motor en marcha y girar el volante lentamente a la derecha (posición
inmediatamente anterior al tope).
• Parar el motor y accionar la bomba de vacío hasta generar un vacío que elimine el aire del sistema (5 minutos mínimo).
• Llevar el sistema a presión ambiental mediante la bomba de vacío.
• Girar el volante hacia la izquierda y repetir el proceso de purga.
a Figura 10.55. Purgado de la servodirección.
Para verificar el purgado, se debe poner el motor en marcha y girar el volante de tope
a tope. Si se producen ruidos fuertes, deberá repertirse el purgado del sistema.
5.2. Mantenimiento
El control del nivel de aceite se debe realizar de la forma siguiente:
• Poner el motor en marcha y girar repetidamente el volante de tope a tope.
• Al efectuar estas operaciones, se deberá observar que el nivel de aceite en el
depósito no baja nunca de la marca de llenado mínimo para que no se introduzca aire en el circuito hidráulico.
• Mientras que el motor esté en marcha, se verifica la estanqueidad de todos los
componentes del circuito hidráulico.
• Parar el motor y comprobar el nivel de líquido del depósito como muestra la figura 10.56.
El sistema de grupo electrobomba, por su parte, es un sistema sin mantenimiento. No tiene fugas internas y, por tanto, no necesita puesta a nivel. En fábrica se
realiza el llenado del circuito de la dirección asistida. Este se realiza en vacío para
eliminar todas las burbujas de aire. Un llenado manual provoca una compresión
de las burbujas de aire, las cuales solo podrán ser eliminadas accionando repetidas veces la dirección de un tope al otro. Por tanto, esta operación hace necesario revisar de nuevo el nivel del depósito.
a Figura 10.56. Purgado de la servodirección.
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Unidad 10
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5.3. Comprobaciones
Para realizar la diagnosis de una servodirección, se debe efectuar una comprobación del par de arrastre del volante con el coche parado y el motor en marcha.
Mecánicas
saber más
El par de arrastre debe ser de:
Equivalencias
• 0,5 a 0,6 daNm con el motor en ralentí.
• 0,75 daNm con el motor al máximo.
1 daNm = 1,02 kgm
Si se superan estos valores, debe comprobarse la presión con las ruedas totalmente giradas.
Hidráulicas
Para ello, se coloca un manómetro con un racor en forma de T, en el tubo de salida de la bomba que abastece de aceite a presión a la servodirección (figura 10.57).
El motor debe estar funcionando entre 2.000 y 4.000 r.p.m. A continuación:
• Girar completamente hacia un lado forzando la rotación del volante. La presión del manómetro debe subir al valor próximo que vendrá indicado sobre la
bomba de la servodirección.
• Girar completamente hacia el otro lado forzando la rotación del volante. La presión del manómetro debe subir hasta el mismo valor alcanzado anteriormente.
Si no es así, quiere decir que puede haber una anomalía sobre la bomba de aceite
o en la válvula distribuidora de la servodirección. Para determinar la causa con
exactitud tendremos en cuenta los valores de presión obtenidos.
d Figura 10.57. Intercalación del
manómetro para verificar la presión del circuito.
Si el valor de la presión alcanzada en las dos pruebas es igual pero inferior al indicado por el fabricante, la causa está en la bomba y posiblemente se deba a una excesiva holgura, las paletas desgastadas o el muelle de la válvula de regulación cedido.
Si el valor de la presión alcanzada en las dos pruebas es igual pero superior al indicado por el fabricante, el problema está en la bomba y posiblemente haya un
agarrotamiento de la válvula de regulación.
Si el valor de la presión alcanzada en las dos pruebas es distinto, el problema está
en la válvula distribuidora.
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La dirección asistida
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Nota: los valores de presión son orientativos, siempre es aconsejable consultar las
indicaciones del fabricante.
Generalmente los conjuntos de la servodirección y bomba no son reparables.
Eléctricas electrónicas
En una instalación equipada con grupo electrobomba (figura 10.58), en caso de mal
funcionamiento del mismo, se verifican con el polimétro y la pinza amperimétrica:
• La tensión en los bornes del motor eléctrico (accionando el contacto debe ser
12 V).
• La intensidad absorbida.
En funcionamiento, con las ruedas rectas, la intensidad absorbida por el grupo
electrobomba oscila entre 10 y 25 amperios. En giro a tope, la intensidad máxima alcanzada es de 55 amperios.
c Figura 10.58. Diagnosis de la
servodirección.
5.4. Localización de averías
b
Tabla 10.3.
Síntoma
Causas posibles
Ruidos extraños
al accionar el
volante
– Nivel de líquido bajo.
– Correa de accionamiento destensada.
– Polea dañada.
– Cojinetes desgastados.
– Válvula de regulación defectuosa.
Dureza excesiva
en las maniobras
– Canalizaciones obstruidas.
– Nivel de líquido bajo.
– Presencia de aire en el circuito.
– Válvula de regulación defectuosa y presión insuficiente.
– Correa de accionamiento destensada.
Falta de asistencia
– Falta de líquido.
– Revisión de posibles fugas.
– Comunicación entre los dos lados del émbolo de asistencia.
– Falta de presión en la bomba.
Pérdidas de líquido
– Retenes defectuosos.
– Unión de canalizaciones en mal estado.
Circuitos de fluidos SD Ud10_10 C_Fluidos 03/03/11 13:31 Página 416
Unidad 10
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ACTIVIDADES FINALES
1. Explica qué tipos de asistencia conoces
2. ¿Cómo funciona cada una de las válvulas del regulador de caudal?
3. Explica la diferencia entre dos direcciones asistidas de cremallera, una sobre el mecanismo y otra mediante
gato de asistencia.
4. Explica la diferencia que existe entre el pistón de doble efecto utilizado en un mecanismo de cremallera y
el pistón de reacción utilizado en el mecanismo de tornillo sinfín y tuerca con bolas.
5. ¿Qué sistemas de arrastre utilizan las bombas hidráulicas utilizadas en las direcciones asistidas?
6. ¿Qué ocurre en el caso de una pérdida importante de líquido?
7. ¿Cómo funciona una dirección de asistencia variable?
8. ¿Cuántos pares de fuerzas se suman en una dirección de doble piñón?
9. ¿Qué diferencia existe entre una dirección electromecánica y una electrohidráulica?
10. ¿Qué ventajas aporta la Servotronic II?
Unidad de control
Barra de
torsión
Electroválvula
Émbolo de
retroacción
Bolas
Elemento
de centraje
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La dirección asistida
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EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. En una dirección asistida de cremallera, la válvula
de distribución es:
b) Mínimo a velocidad más baja y aumenta con la
velocidad.
a) La encargada de distribuir el líquido a la cremallera.
c) Siempre es mínimo.
b) La encargada de distribuir el líquido a través del
cilindro de asistencia en función de los giros del
volante.
d) Siempre es el mismo.
c) La encargada de distribuir el líquido a los brazos de
acoplamiento.
d) La encargada de distribuir los giros a las ruedas.
2. La dirección asistida de tornillo sinfin y bolas circulantes se caracteriza por:
a) Ser necesario dar menos vueltas al volante para el
mismo giro de ruedas.
b) Que las bolas disminuyen el rozamiento.
c) Su suavidad y el poco esfuerzo necesario en el
volante.
d) Que el tornillo sinfin es más corto.
6. En la servodirección de asistencia variable el convertidor electrohidraúlico:
a) Está mandado por el volante directamente.
b) Está mandado por la electrobomba.
c) Está mandado por un servosistema de empuje.
d) Está pilotado por el calculador electrónico que recibe información del sensor de velocidad.
7. En una dirección asistida, si nos quedamos sin
líquido:
a) La dirección se bloquea.
b) El giro del volante se hace más resistente.
c) Nos quedamos sin dirección.
3. En la dirección con asistencia eléctrica, el calculador precisa información de los sensores de:
a) Esfuerzo sobre el volante y velocidad del vehículo.
b) Par sobre el volante, velocidad del vehículo y rpm
del motor.
c) Presión de aceite, de vacío, de funcionamiento del
motor.
d) Alimentación del motor, de presión de aceite y giro
del volante.
4. En una dirección asistida de cremallera sobre el
mecanismo, el pistón de doble efecto se monta en:
a) La barra de acoplamiento.
d) No pasa nada, el aceite es para lubricar.
8. ¿Cómo se ejerce la asistencia en la dirección asistida electromecánica dotada de doble piñón?
a) Los dos piñones ejercen la asistencia de la cremallera pilotados por el calculador.
b) Un piñón ejerce la asistencia en la columna y el
otro, en la cremallera.
c) Un piñón accionado por el conductor y otro accionado por el motor transmiten la asistencia a la cremallera.
d) Los dos piñones ejercen la asistencia de la columna pilotados por el calculador.
b) La columna de dirección.
c) Los brazos de mando.
d) La propia cremallera.
5. En una dirección de asistencia variable, el esfuerzo del conductor es:
a) Máximo al aparcar y mínimo durante la marcha.
9. ¿En función de qué parámetros se realiza la asistencia en una dirección electrohidráulica?
a) Velocidad de marcha.
b) Ángulo de dirección.
c) Ángulo de dirección y de la velocidad de marcha.
d) Presión proporcionada por la bomba de engranajes.
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Unidad 10
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PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
• Equipo individual de herramientas
• Elevador de dos columnas
• Bloqueador de dirección
• Polímetro
• Equipo de diagnosis
MATERIAL
• Vehículo o maqueta equipada con dirección asistida hidráulica o electromecánica
• Documentación técnica
• Manual de reparación
Montaje, desmontaje y diagnosis
de la dirección asistida
electromecánica
OBJETIVO
Realizar el montaje, desmontaje y comprobación de cada uno de los elementos de
una dirección asistida electromecánica, realizando la interpretación correcta de datos,
utilizando los esquemas y útiles adecuados. Cumpliendo las normas de seguridad.
PRECAUCIONES
• Seguir las normas indicadas en el manual de reparación.
• Antes de realizar cualquier intervención en el volante o columna, bloquear el
sistema del airbag con el equipo de diagnosis, que permite también el desbloqueo del cerrojo eléctrico de columna.
• Tras el reglaje de los trenes rodantes, efectuar el aprendizaje del captador de
par y de ángulo con el equipo de diagnóstico.
DESARROLLO
1. Desmontaje de la caja de dirección:
• Centrar el vehículo en el elevador. Poner las ruedas rectas. Centrar el volante de dirección.
• En el habitáculo, extraer el tornillo y la tuerca-leva de pinza abatible para colocar el útil bloqueador de volante.
• Desconectar la batería empezando por el borne negativo.
• Extraer la cuna del tren delantero, las rótulas y los dos tornillos de fijación de la caja de dirección (proceder como
en una dirección de cremallera mecánica) para extraer la caja de dirección.
Desmontaje de la columna de dirección
2. Desmontaje del conducto de aire.
Soltar el conducto de aire (3) en (4). Doblar el conducto de aire (3) hacia abajo en (5). Levantar el conducto de aire
en (6). Extraer el conducto (3) de distribución de aire (figura 10.59).
3. Desmontaje del airbag y volante (figura 10.60).
Insertar un destornillador por el orificio situado en la parte trasera del volante. Desbloquear el sistema (7). Retirar el
airbag frontal del conductor. Desconectar el conector del airbag.
Poner las ruedas rectas. Desconectar los conectores en el volante. Extraer el tornillo del volante y el volante.
4. Desmontaje del conector giratorio (figura 10.61).
Como se muestra en la figura 10.61, extraer los tres tornillos inferiores (8) y las coquillas de protección superiores e
inferiores. Marcar la posición del conjunto mando bajo el volante.
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5
4
7
6
3
2
a
Figura 10.59.
a
Figura 10.60.
10
9
8
a
Figura 10.61.
Verificar que la marca "0" del contactor giratorio (9) está correctamente colocada frente al índice.
Extraer el conjunto mando bajo el volante. Aflojar el tornillo (10) y soltar el conjunto de la columna de dirección.
Desconectar los diferentes conectores (limpiaparabrisas, mando de radio y de iluminación), y el conector del contactor giratorio.
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Unidad 10
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PRÁCTICA PROFESIONAL
5. Desmontaje de las protecciones de la columna.
Como se muestra en la figura 10.62, quitar los dos tornillos (11). Soltar los dos clips superiores (12). Extraer parcialmente la segunda coquilla inferior. Extraer la visera del cuadro de instrumentos. Quitar el tornillo superior (13).
Ejercer una presión sobre los dos clips (14). Extraer el cuadro de instrumentos. Desconectar el conector del cuadro
de instrumentos. Y extraer parcialmente la moqueta del lado del conductor.
13
12
11
a
Figura 10.62.
14
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La dirección asistida
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6. Desmontaje de la columna (conjunto de asistencia eléctrica sobre la columna)
Como se muestra en la figura 10.63, retirar la campana (15), que siempre debe ser sustituida por una nueva. Quitar el tornillo de la pinza abatible. Desconectar el conector del cerrojo de columna y el conector de señal del calculador de dirección asistida eléctrica con ayuda de un destornillador pequeño.
Desgrapar el cableado del conmutador rotativo de la columna de dirección.
16
15
a
Figura 10.63.
Acceder a las tuercas de fijación (16) por la parte trasera de la columna de dirección, entre el eje intermedio de la columna de dirección y el pedal de freno. Retirar las tuercas. Posteriormente quitar las dos tuercas (17) de fijación de
la columna de dirección. Y extraer la columna de dirección y la empuñadura de reglaje (véase la figura 10.64).
Centralita de dirección
de asistencia variable
Motor eléctrico
17
Unión flexible
Unión retráctil
Columna de dirección
unida a la cremallera
a
Figura 10.64.
Empuñadura
de reglaje
Reductor
(corona + tornillo sin fin)
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Unidad 10
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PRÁCTICA PROFESIONAL
7. Montaje.
Proceder en el sentido inverso de la extracción.
8. Aprendizaje del sistema
• Conectar la batería y efectuar los aprendizajes necesarios del captador de par y de ángulo.
• Hacer un control completo y borrar los fallos posibles.
9. Realización de la diagnosis del sistema (figuras 10.65, 10.66, 10.67, 10.68 y 10.69).
a
Figura 10.65. Parámetros.
a
Figura 10.66. Estados.
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La dirección asistida
a
Figura 10.67. Regulaciones y aprendizajes del sistema.
a
Figura 10.68. Errores.
a
Figura 10.69. Información Unidad Electrónica de Control.
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Unidad 10
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MUNDO TÉCNICO
Dirección asistida eléctrica (EPS)
En la dirección asistida eléctrica, un sensor registra el movimiento que el conductor hace con el volante y controla un
motor eléctrico en la columna de la dirección o la cremallera a través de la electrónica. Este motor crea un par adecuado a las necesidades que apoya el movimiento del volante. Bosch permite tanto la aplicación en el espacio del
motor como en la cabina. Junto a la variante de serie asíncrona –que ya está en producción– Bosch ofrecerá en el futuro también motores de la variante sin escobilla con excitación permanente (PSM) con o sin electrónica reguladora
y de control integrada. Estas variantes se pueden utilizar en
sistemas de dirección electromecánicos con fuerzas de la
cremallera de hasta 10,4 kN (ASM) y en el futuro hasta de
13 kN (PSM). En dependencia del principio, los motores
asíncronos (ASM) no muestran par de detención, una mínima deformación del par de giro y un elevado estándar de
seguridad. De esa manera cumplen especialmente con los
elevados requisitos de los motores EPS. La serie PSM ofrece
una mayor eficiencia, requiere menos espacio y pesa menos. De esta manera es una aportación más a la reducción
del consumo y de las emisiones.
Cualidades del sistema EPS
En comparación con los sistemas de dirección hidráulicos:
• Necesitan menos espacio.
• Menos energía y menos consumo.
• Mayor número de funciones a través del direccionamiento electrónico.
Características técnicas del motor ASM
El principio asíncrono no requiere imanes permanentes, sin
par de detención, mínimas deformaciones del par de giro.
Características técnicas del motor TSM
• Elevada eficiencia.
• Mínimo par de detención y mínimas deformaciones
del par de giro.
• Necesita poco espacio, dimensiones compactas.
• Poco peso.
http://rb-kwin.bosch.com/es/es/powerconsumptionemissions/ hybrid_technology/eps.html
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La dirección asistida
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EN RESUMEN
DIRECCIÓN ASISTIDA
Hidráulica
Parte
hidráulica
• Depósito
• Bomba
• Regulador
de presión
• Válvula
distribuidora
• Cámaras de
asistencia
Asistencia variable
Ruedas
delanteras
Parte
mecánica
Unión de
seguridad
Caja de
dirección
• Tornillo sinfín con
bolas circulares
• Dirección
de cremallera
– Asistencia sobre
el mecanismo
– Asistencia
sobre la barra
de acoplamiento
– Asistencia
de cremallera
mediante grupo
Ruedas
traseras
Electromecánica
Hidráulica
• Asistencia
sobre la
columna
• Asistencia
sobre
la cremallera
• Accionamiento
mecánico
• Electrohidráulica
• Servotronic
• Servotronic II
Electromecánica
entra en internet
1. Busca en esta página innovaciones, técnicas de
comprobación para talleres relacionadas con la
diagnosis y alineado de dirección.
• http://www.robert-bosch-espana.es
2. Busca en estas páginas archivos de problemas relacionados con los sistemas de seguridad activa.
• http://cochesconproblemas.blogs.terra.es.
• http://www.autocity.com/documentos-tecnicos.
3. Busca en esta página el sistema de alerta de
paso involuntario de línea (AFIL). Es un nuevo
sistema de ayuda a la conducción que detecta
un cambio no intencional de vía.
• http://citroen.ebuga.es/blog/alerta-cambioinvoluntario-de-carril-afil/
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Unidad 4
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Seguridad y gestión
ambiental en el taller
vamos a conocer...
1. Política sobre prevención y protección
de riesgos laborales
2. Riesgos en el taller de MVA, prevención
y protección
3. Señalización empleada en el taller
4. Consideraciones de seguridad e higiene
en el taller
5. Gestión ambiental
6. Almacenamiento y retirada de residuos
peligrosos (RP) del taller
PRÁCTICA PROFESIONAL
Elaboración de una ficha de evaluación inicial
de los riesgos en el taller y su prevención
MUNDO TÉCNICO
El reciclaje en la fase de eliminación
y al finalizar esta unidad...
Conocerás la normativa que regula la
prevención de riesgos en centro de trabajo.
Conocerás los riesgos que presenta
el desarrollo de la actividad de MVA.
Aprenderás a protegerte y evitar estos
riesgos.
Sabrás interpretar la señalización empleada
en los talleres.
Conocerás las condiciones básicas
de seguridad e higiene que debe cumplir
un taller.
Aprenderás a tratar y gestionar los residuos
generados por los talleres y a colaborar
en la conservación del medio ambiente.
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
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CASO PRÁCTICO INICIAL
situación de partida
Juan ha terminado sus estudios en el ciclo formativo de Automoción, después de adquirir una experiencia de dos años trabajando
en un taller, pretende dar un giro en su orientación profesional y
ponerse a trabajar como propietario y empresario. Le preocupa
especialmente el desconocimiento que tiene sobre las obligaciones que ahora debe adquirir en materia de prevención y protección de riesgos laborales (ley de PRL) y protección ambiental y gestión de residuos del taller (ley de RP).
Los conocimientos que tiene que adquirir implican:
• Conocer la normativa que le afecta en materia de prevención
de riesgos laborales (Ley de PRL).
• Conocer la normativa que le afecta en materia de residuos peligrosos (Ley de RP).
• Seleccionar la documentación que le ayude a conocer sus obligaciones como empresario.
La empresa inicialmente se prevé con dos empleados y él mismo.
Mantener en la actualidad un taller de reparación de automóviles,
implica no solo el conocimiento en la técnica de diagnosticar, reparar y mantener los vehículos que cada día pasan por el taller, si no
que además, se hace imprescindible conocer la normativa actual
vigente para su obligado cumplimiento.
Por ello, para este caso concreto es necesario conocer los deberes
y obligaciones que en materia de prevención de riesgos laborales,
gestión ambiental y residuos peligrosos generados en el taller debe
cumplir Juan como empresario y responsable del taller.
Para empezar, quiere saber qué documentación tendrá que realizar en materia de prevención y protección de riesgos laborales, y
como productor de residuos peligrosos, para el cumplimiento de
las leyes de PRL y de RP.
• Realizar las fichas que sean de obligado cumplimiento.
Además de cumplir con la obligación de cumplimentar los documentos que se exigen en estas dos leyes, a Juan le preocupan las
obligaciones que como empresario tiene con sus empleados y las
que como trabajadores están obligados a cumplir con la ley de PRL
y la ley de RP.
• Cumplir las normas de seguridad, salud laboral y medioambiental que sean de obligado cumplimiento en el taller.
Por último, qué responsabilidades y sanciones puede tener si no cumplimenta ninguno de los documentos que se exigen en las dos leyes.
• Utilizar las fichas que le ayuden a llevar el control necesario para
cumplir con sus obligaciones.
estudio del caso
Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.
1. ¿Qué Ley regula la prevención de riesgos laborales?
2. ¿Qué sanciones hay previstas si no se cumple con la documentación prevista en la ley de PRL?
3. ¿A qué están obligados los trabajadores para cumplir la
ley de PRL?
4. ¿Qué Ley regula las acciones ante la generación de residuos en el taller?
5. ¿En el registro de entregas de residuos al gestor, qué datos deben constar?
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Unidad 11
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1. Política sobre prevención
y protección de riesgos laborales
Desarrollamos en este apartado de forma breve los aspectos de la actual normativa
en materia de prevención y protección de riesgos laborales, relacionados con el desarrollo de la actividad del Mantenimiento de Vehículos Autopropulsados (MVA).
1.1. Ley de prevención de riesgos laborales (Ley de PRL)
caso práctico inicial
Aquí tienes la Ley 31/95 que establece las condiciones de la prevención de riesgos laborales.
Con fecha de 10 de noviembre de 1995 se publicó en el B.O.E. la Ley 31/1995 de
8 noviembre, la Ley de PRL. Esta ley desarrolla la Directiva 89/391/CEE relativa a
la aplicación de las medidas que se deben poner para promover la mejora de la seguridad y de la salud de los trabajadores en el puesto de trabajo, conteniendo el marco jurídico general en el que opera la política de prevención comunitaria.
La ley de Prevención de Riesgos Laborales tiene por objeto fijar las garantías y
responsabilidades necesarias para establecer un adecuado nivel de protección de
la salud de los trabajadores frente a los riesgos derivados de las condiciones de
trabajo, y ello en el marco de una política coherente, coordinada entre los diferentes sectores de la empresa, para conseguir una eficaz prevención de los riesgos laborales.
La ley se estructura en 7 capítulos:
• Capítulo I
Objeto, ámbito de aplicación y definiciones.
• Capítulo II Política en materia de prevención de riesgos.
• Capítulo III Derechos y obligaciones.
• Capítulo IV Servicios de prevención.
• Capítulo V Consulta y participación de los trabajadores.
• Capítulo VI Obligaciones de los fabricantes, importadores y suministradores.
• Capítulo VII Responsabilidades y sanciones.
Se añaden:
• 15 disposición adicionales
• 2 disposiciones transitorias
• 1 disposición derogatoria
• 2 disposiciones finales
Esta ley supone un mayor esfuerzo por parte de todos, empresarios y trabajadores,
tanto en la actividad preventiva, especialmente en lo que afecta a su organización
y a la información, formación y participación de los trabajadores, como en la facilitación y uso de los medios necesarios para llevarlo a cabo.
En esta unidad pretendemos destacar aquellos aspectos de la ley que más relación
pueden tener con el mundo de la reparación y mantenimiento del automóvil.
1.2. Derechos y obligaciones de empresarios y trabajadores
Los trabajadores tienen derecho a una protección eficaz en materia de seguridad
y salud en el trabajo; esto supone un deber del empresario, por lo que realizará la
prevención de los riesgos laborales mediante la adopción de cuantas medidas sean
necesarias con arreglo a los siguientes principios generales:
• Evitar los riesgos.
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
• Evaluar los riesgos no evitables.
• Combatir los riesgos en su origen.
• Adaptar el trabajo a la persona.
• Tener en cuenta la evolución de la técnica.
• Sustituir lo peligroso.
• Planificar la prevención.
• Anteponer la protección colectiva a la individual.
• Informar y formar a los trabajadores.
Además, el empresario adoptará las medidas necesarias que garanticen que a
las zonas de riesgo grave y específico solamente puedan acceder los trabajadores que hayan recibido información suficiente y adecuada.
• El empresario planificará la acción preventiva en la empresa a partir de una
evaluación inicial de los riesgos para la seguridad y la salud de los trabajadores y la actualizará cuando cambien las condiciones de trabajo.
• El empresario adoptará las medidas necesarias con el fin de que los equipos
de trabajo sean adecuados para el trabajo que deba realizarse y proporcionará a los trabajadores equipos de protección individual y colectiva velando por el uso efectivo de los mismos.
• El empresario adoptará las medidas adecuadas para que los trabajadores reciban todas las informaciones necesarias en relación con:
– Los riesgos para la seguridad y la salud de los trabajadores.
– Las medidas y actividades de protección y prevención aplicables.
– Las medidas de emergencia adoptadas.
• El empresario, teniendo en cuenta el tamaño y la actividad de la empresa,
así como la posible presencia de personas ajenas a la misma, deberá analizar las posibles situaciones de emergencia y adoptar las medidas necesarias
en materia de primeros auxilios, lucha contra incendios y evacuación de
los trabajadores.
• Cuando los trabajadores estén o puedan estar expuestos a un riesgo grave e
inminente con ocasión de su trabajo, el empresario estará obligado a:
– Informar lo antes posible a los trabajadores afectados de la existencia del
riesgo y de las medidas adoptadas.
– Adoptar las medidas y dar las instrucciones necesarias.
– Disponer lo necesario para que el trabajador esté en condiciones de
adoptar las medidas necesarias para evitar las consecuencias de dicho
peligro.
• El empresario garantizará a los trabajadores a su servicio, la vigilancia periódica de su estado de salud en función de los riesgos inherentes al trabajo. Esta vigilancia solo podrá llevarse a cabo cuando el trabajador preste
su consentimiento, excepto cuando la realización de los reconocimientos
sea imprescindible por las características del puesto de trabajo o del trabajador.
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Unidad 11
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saber más
El empresario informará a menores
de 18 años y a sus padres o tutores
de los posibles riesgos y de todas
las medidas adoptadas para la protección de su seguridad y salud.
• El empresario deberá elaborar y conservar a disposición de la autoridad laboral
la siguiente documentación:
– Evaluación de los riesgos y planificación de la acción preventiva.
– Medidas de protección y prevención a adoptar.
– Resultados de los controles periódicos de las condiciones de trabajo y de la
actividad de los trabajadores.
– Práctica de los controles del estado de salud de los trabajadores y conclusiones obtenidas de los mismos.
– Relación de accidentes de trabajo y enfermedades profesionales.
saber más
Corresponde a los trabajadores
velar por su propia seguridad y
salud en el trabajo y por la de las
personas a las que pueda afectar su
actividad profesional.
caso práctico inicial
Aquí se citan las obligaciones de los
trabajadores en materia de prevención y seguridad en el trabajo.
Si los resultados de la evaluación revelasen un riesgo para la seguridad y la salud o una posible repercusión sobre el embarazo o la lactancia de las trabajadoras afectadas, el empresario adoptará las medidas necesarias para evitar la exposición a dicho riesgo.
• Antes de la incorporación al trabajo de jóvenes menores de dieciocho años,
el empresario deberá efectuar una evaluación de los puestos de trabajo a desempeñar por los mismos, a fin de determinar cualquier actividad susceptible
de presentar un riesgo específico para la seguridad o la salud de estos trabajadores. El empresario informará a los jóvenes y a sus padres o tutores de los posibles riesgos y de todas las medidas adoptadas para la protección de su seguridad y salud.
Los trabajadores estarán obligados a:
a) Usar adecuadamente los medios (equipos, sustancias, EPI...) con los que desarrollen su actividad.
b) Utilizar correctamente los medios y equipos de protección facilitados por el
empresario.
c) No poner fuera de funcionamiento y utilizar correctamente los dispositivos de
seguridad.
d) Informar de inmediato acerca de cualquier situación que entrañe un riesgo para
la seguridad y la salud de los trabajadores.
e) Contribuir al cumplimiento de las obligaciones establecidas por la autoridad
competente.
f) Cooperar con el empresario para que este pueda garantizar unas condiciones de
trabajo seguras.
Servicios de prevención
El empresario designará a uno o varios trabajadores para ocuparse de esta actividad, constituirá un servicio de prevención o concertará dicho servicio con una
entidad especializada ajena a la empresa y dispondrá de medios humanos y materiales para realizar las actividades preventivas que garanticen la adecuada protección de la seguridad y salud de los trabajadores.
La planificación de la prevención podemos esquematizarla en los siguientes apartados:
• Fijar los objetivos, tanto generales como específicos, que deben alcanzarse a
corto, medio y largo plazo. A ser posible, deben poderse medir con algún indicador.
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• Concretar por escrito los programas de trabajo para la realización de actividades.
• Determinar las funciones y las responsabilidades correspondientes en cada nivel de la estructura organizativa de la empresa.
• Establecer los sistemas de recogida y tratamiento de la información que generan los programas de trabajo.
• Aportar los medios para el desarrollo de las acciones formativas, dirigidas a toda
la línea jerárquica de la empresa.
Según la ley de PRL, en su art. 23, establece la documentación que deberá realizarse, que resaltamos en la tabla 11.1:
Según Art. 23 (Ley de RPL)
Evaluación de riesgos
Documentos básicos
Evaluación de riesgos.
Actualización de la evaluación de riesgos.
Planificación de la actividad
preventiva.
Planificación para el control de riesgos.
Manual de gestión de la prevención y procedimientos documentados de las actividades
preventivas.
Documentación sobre la organización preventiva.
Plan de formación.
Seguimiento y control de las acciones correctoras.
Previsiones frente a cambios.
Documentación referente a la información,
consulta y participación de los trabajadores.
Programa anual de prevención de riesgos laborales.
Medidas y material de protección y prevención Proyecto de instalación y equipos con sus autoa adoptar.
rizaciones.
Resultados de los controles periódicos de las Manuales de instrucciones de los equipos.
condiciones de trabajo y de la actividad de los Instrucciones de trabajo en tareas críticas y nortrabajadores.
mas de seguridad.
Plan de emergencia.
Documentación referente a EPI.
Fichas de seguridad de los productos químicos.
Revisiones de instalaciones, equipos y lugares de
trabajo.
Actas de las reuniones de prevención.
Observaciones de trabajo.
Práctica de los controles del estado de salud Plan de vigilancia de la salud.
de los trabajadores.
Certificados de aptitud.
Relación de accidentes de trabajo y enferme- Registro de la siniestralidad.
dades profesionales con incapacidad laboral Investigación de los accidentes de trabajo.
superior a un día.
Actas de Inspección de Trabajo.
Informes de auditorias internas y externas.
a
Tabla 11.1.
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Los puntos que debe recoger el programa de organización de la prevención
son:
• Planificación de la prevención desde el momento mismo del diseño.
• Evaluación inicial de los riesgos inherentes al trabajo.
• Actualización periódica de la evaluación a medida que se modifiquen las condiciones de trabajo.
• Ordenación de un conjunto de medidas de prevención adecuadas al riesgo.
• Control de la efectividad de dichas medidas.
• Información y formación de los trabajadores.
Consulta y participación de los trabajadores
El empresario deberá consultar a los trabajadores para la adopción de decisiones relativas a:
a) La planificación y la organización del trabajo en la empresa y la introducción de nuevas tecnologías, en lo que puedan afectar a la seguridad y la salud de los trabajadores.
b) La organización y desarrollo de las actividades de protección de la salud y
prevención de los riesgos profesionales en la empresa.
c) La designación de los trabajadores encargados de las medidas de emergencia.
Plantilla de
trabajadores
Delegados de
prevención
d) Los procedimientos de información y documentación.
e) El proyecto y la organización de la formación en materia preventiva.
De 50 a 100
2
De 101 a 500
3
De 501
a 1.000
4
De 1.001
a 2.000
5
De 2.001
a 3.000
6
• Hasta 30 trabajadores: un delegado de prevención que coincidirá con el delegado de personal.
De 3.001
a 4.000
7
• De 31 a 49 trabajadores: un delegado de prevención elegido por los delegados de personal.
Más de 4.000
8
a
Tabla 11.2.
f) Cualquier otra acción que afecte sustancialmente a la seguridad y la salud
de los trabajadores.
En los talleres que cuenten con seis o más trabajadores, la participación se canalizará a través de los delegados de prevención, que serán designados por y
entre los representantes del personal:
A partir de 49 trabajadores en plantilla, la participación se concretará de
acuerdo con la tabla 11.2:
1.3. Responsabilidades y sanciones
El incumplimiento por parte de los empresarios de sus obligaciones en materia de prevención de riesgos laborales dará lugar a responsabilidades:
• Administrativas: incumplimiento de las normas legales reglamentarias y cláusulas normativas de convenios en materia de seguridad y salud laboral.
• Civiles: responsabilidad civil contractual recogida en el Código Civil.
• Penales: delito según el Código Penal.
Las infracciones se establecen según la siguiente tabla 11.3.
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caso práctico inicial
Infracciones leves
Grado mínimo
De 40 a 405 €
Grado medio
De 406 a 815 €
En la tabla 11.3 se expresa la cuantía de las sanciones previstas en la
Ley 31/95.
De 816 a 2.045 €
Grado máximo
Infracciones graves
Grado mínimo
De 2.046 a 8.195 €
Grado medio
De 8.196 a 20.490 €
Grado máximo
De 20.491 a 40.985 €
Infracciones muy graves
Grado mínimo
De 40.986 a 163.955 €
Grado medio
De 163.956 a 409.890 €
Grado máximo
De 409.891 a 819.780 €
a
Tabla 11.3.
También se tipifican las reincidencias, la prescripción de las infracciones y la suspensión o cierre del centro de trabajo.
Las propuestas de infracción son formuladas por la inspección de trabajo, y serán
sancionadas de la forma siguiente:
• Hasta 30.050,61 €, por la autoridad laboral a nivel provincial.
• Hasta 90.151,82 €, por la Dirección General de Trabajo.
• Hasta 300.506,05 €, por el Ministro de Trabajo.
• Hasta 601.012,10 €, por el Consejo de Ministros.
EJEMPLO
¿Qué debe recoger el programa de organización de la prevención?
1. Planificación de la prevención desde el momento mismo del diseño.
2. Evaluación inicial de los riesgos inherentes al trabajo.
3. Actualización periódica de la evaluación a medida que se modifiquen las
condiciones de trabajo.
4. Ordenación de un conjunto de medidas de prevención adecuadas al riesgo.
5. Control de la efectividad de dichas medidas.
6. Información y formación de los trabajadores.
ACTIVIDADES
1. ¿A quién afecta la Ley de PRL?
2. ¿A partir de que número de trabajadores en el taller es obligatorio tener delegado de prevención?
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2. Riesgos en el taller de MVA,
prevención y protección
Para el estudio de los riesgos en un taller, lo consideramos dividido en tres grupos
en función de su naturaleza, de incendios, eléctricos y los propios al desarrollo de
la actividad en el puesto de trabajo.
2.1. Riesgos de incendios, prevención, protección
y extinción
El riesgo de incendio es intrínseco a gran parte de las actividades que se desarrollan en los talleres de reparación de automóviles, por este motivo será de vital importancia el conocimiento de los mismos, así como la forma de prevenirlos y protegerse de sus consecuencias.
Los incendios tienen repercusiones graves tanto de carácter humano, social y económico, por lo que, cada día existe una concienciación mayor sobre la importancia que tiene una buena formación en materia de conocimiento de los riesgos que
pueden ocasionar, las formas de prevenirlo y los medios de protegerse para reducir los efectos no deseados.
Conceptos básicos
Energía
activación
Comburente
Combustible
a Figura 11.1. Triángulo del fuego.
• Triángulo del fuego. Para que un proceso de combustión, se inicie, necesitamos la existencia de tres factores que son: el combustible, el comburente y la
energía de activación (figura 11.1).
La eliminación de cualquiera de sus lados determina la desaparición del fuego.
• El combustible. Es toda sustancia que al combinarse con el oxígeno es capaz de arder, desprendiendo calor. Los combustibles pueden ser: sólidos, líquidos y gaseosos.
En el estudio de la prevención contra incendios en los talleres de MVA, es conveniente conocer algunas características de los combustibles más empleados, por
lo que damos sus definiciones y adjuntamos una tabla con sus valores críticos:
– Límite inferior de inflamabilidad (L.I.I.). Es la relación más pobre de combustible-aire, capaz de entrar en combustión.
– Limite superior de inflamabilidad (L.S.I.). Es la relación más rica de combustible-aire, capaz de entrar en combustión.
– Temperatura de inflamación (ti). Es la mínima temperatura, en °C, y a presión
atmosférica, a la que un combustible emite gases inflamables suficientes para alcanzar en su atmósfera el límite inferior de inflamabilidad, a partir del cual, con
una fuente de calor externa puede producirse una combustión, no automantenida, con lo cual, si se retirara la energía de activación, la combustión se detendría.
– Temperatura de autoignición (ta). Es la mínima temperatura, expresada en
°C, y a presión atmosférica, a la que un combustible arde espontáneamente
sin necesidad de energía de activación.
– Poder calorífico (Pc). Es la cantidad de calor en (Mcal/kg) o (kca/kg) que
puede emitir un combustible por unidad de masa, al realizarse el proceso de
combustión completo.
– Toxicidad (T). Es el veneno que producen algunos combustibles, al emitir
humos o gases en el momento de la combustión. Ejemplo: las fibras acrílicas,
aerosoles impermeabilizantes o de pinturas de vehículos, etc.
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– Reactividad (R). Son reacciones de gran potencial energético que presentan
algunos combustibles como consecuencia de choques, frotamientos o incompatibilidades. Ejemplo: el sodio con el agua.
En la siguiente tabla se indican las características de algunos de los productos
más empleados en el taller:
L.I.I. %
L.S.I. %
ti ºC
ta ºC
Pc (Mcal/kg)
Acetona
2,6
12,8
17,8
465
7,5
Acetileno
2,5
100
GAS
305
11,6
Alcohol etílico
3,3
19
12,8
423
6,45
Alcohol metílico
6,7
36
12
385
4,5
Benzol
1,3
7,9
–11
560
9,6
Gasolina
0,7
8
–39 a –18
330 a 450
10,4
0,6 a 1
7
55 a 60
220 a 260
10,2
GLP
1,9
9,5
–105
450
10,9 ca
Keroseno
0,9
6
37,8
210
10,3
Disolvente (Tolueno)
1,1
6,8
29
480
8,65
Gasoil
a
Tabla 11.4.
– El comburente: es toda mezcla de gases en la que el oxígeno está en proporción
suficiente para que, en su seno, se inicie y se desarrolle el proceso de la combustión. El comburente habitual es el aire, que contiene un 21% de oxígeno.
– Energía de activación: es la energía mínima (calor) que necesitan el combustible y comburente para que la reacción se inicie. Esta energía es aportada por una chispa, una cerilla, un cortocircuito, rayos solares, etc.
– Tetraedro del fuego: para que el fuego se mantenga, es preciso la existencia de un
nuevo factor, que es la reacción en cadena (producida por la energía desprendida,
capaz de convertir cada partícula en combustión en foco de ignición de las próximas a ella), unido a los anteriores forman el «tetraedro del fuego»: combustible,
comburente, energía de activación y reacción en cadena (figura 11.2).
Una forma de prevención de los incendios se consigue eliminando una de las caras del tetraedro.
Clases de fuegos
•
•
•
•
•
Clase A: fuegos de materias sólidas, generalmente de naturaleza orgánica.
Clase B: fuegos de líquidos o sólidos licuables.
Clase C: fuego de gases.
Clase D: fuego de metales.
Clase E: cualquier fuego en presencia de tensión eléctrica superior a 25 voltios.
Seguridad contra incendios
La seguridad contra incendios la plantearemos desde tres puntos diferentes:
• La prevención, basada en las medidas que eviten que el riesgo se produzca.
• La protección, poniendo los medios para controlar las consecuencias.
• La extinción, en caso de fallo de las anteriores, las consecuencias sean mínimas.
Reacción en cadena
Energía
activación
Comburente
Combustible
a Figura 11.2. Tetraedro del fuego.
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Sistemas de detección y alarma
Se entiende por detección y alarma al hecho de descubrir y avisar de la existencia de fuego y el lugar en el que se encuentra. Por lo general ambos sistemas se
montan combinados, para aumentar su eficacia (tabla 11.5).
DETECTORES AUTOMÁTICOS
Detectores térmicos
Termovelocimétricos:
• De lamina bimetal
• De mercurio
• Neumáticos
De temperatura predeterminada:
• De fusible
• De bulbo
• De lámina bimetal
• De cable termoplástico
Detectores ópticos de humo
De oscurecimiento de la luz
De difusión de la luz
De ionización
Detectores ópticos de llama
De radiaciones infrarrojas
De radiaciones ultravioleta
a
Tabla 11.5. Sistemas de detección y alarma.
Riesgos y métodos de prevención, detección y extinción contra
incendios más corrientes en los talleres
De forma general, como medidas de prevención contra incendios, podemos llevar a cabo las indicadas en la siguiente tabla:
MEDIDAS DE PREVENCIÓN
Sobre el combustible
Aislamiento de los combustibles
Eliminación de residuos
Ventilación de atmósferas peligrosas
Envasado de productos peligrosos en recipientes apropiados
Mantenimiento de orden y limpieza
Refrigerando los combustibles
Sobre el comburente
Eliminando el aire
Utilizando atmósferas controladas
Utilizando atmósferas inertes
Evitando corrientes de aire
Sobre los focos
de ignición
Diseñando las instalaciones eléctricas correctamente
Prohibiendo fumar en lugares peligrosos
Evitando focos térmicos, como llamas, chispas pro fricción, etc.
Controlando los motores eléctricos que puedan producir chispas
Instalando conexiones a tierra
Controlando las reacciones químicas exotérmicas
Sobre la reacción
en cadena
a
Tabla 11.6.
Inhibición de la reacción en cadena
Aliviando cualquiera de los tres elementos principales, combustible, comburente y foco de ignición según se ha indicado
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Los talleres de reparación de automóviles constituyen locales de riesgos de incendios, considerando en los mismos determinadas zonas de riesgo especial como
son, la sala de mezclas de pinturas, zonas de pintado y lijado, zona de carga de baterías, zona de soldaduras, fosos, etc.
En recintos en los que exista riesgo de incendio deben evitarse las fuentes de ignición. Para ello es importante tener en cuenta las siguientes medidas de prevención:
a) Prohibir fumar y mantener fuego abierto en toda la zona de pintura (protección
secundaria contra explosiones).
b) Disponer de señalizaciones específicas, sobre las prohibiciones que hay en estas zonas.
c) Separar y aislar los recintos con riesgo de incendio de las otras zonas de trabajo, cumpliendo con la resistencia al fuego (RF) exigida.
d) Depositar en recipientes exentos de otros tipos de residuos los sobrantes de las
masillas de poliéster mezcladas con catalizador, ya que estas desprenden gran
cantidad de calor durante el proceso de endurecimiento.
e) No almacenar en estos recintos los envases vacíos de pintura y demás recipientes metálicos, ya que estos contenedores pueden provocar chispas por rozamiento y choque de unos con otros.
f) Observar y cumplir la normativa contenida en el Reglamento Electrotécnico
de Baja Tensión sobre instalaciones eléctricas para estas zonas.
a Figura 11.3. Extintor polivalenteABC.
g) Mantener estas zonas y locales siempre bien ventilados, para evitar concentraciones de gases, que pueden resultar peligrosos.
Instalaciones y equipos necesarios para la extinción de incendios
a) Junto a cada cabina de pintura, y en cada una de las zonas de riesgo, en lugar
accesible, se instalará un extintor de CO2, o de polvo, con eficacia mínima de
21A-89B.
b) Cuando en la sala de pintura se realicen otras operaciones, como mezcla, secado, etc., se dispondrán, además, extintores portátiles (Tabla 11.7).
DE AGUA PULVERIZADA
DE AGUA A CHORRO
DE ESPUMA FÍSICA
DE POLVO POLIVALENTE-ABC
DE POLVO SECO-BC
DE ANHÍDRIDO CARBÓNICO-CO2
DE HIDROCARBURO HALOGENADO-HALÓN
ESPECÍFICO PARA FUEGO DE METALES
a
Tabla 11.7. Tipos de extintores y su adecuación (fuente: CYMA).
c) Toda la zona de pintura estará provista de bocas de incendio equipadas (BIE)
de 25 milímetros, ubicadas y dimensionadas conforme a lo establecido en las
Instrucciones Técnicas de Protección contra Incendios (ITSEMAP). Las lanzas deberán contar con un dispositivo que permita la aplicación del agua en forma pulverizada (figura 11.4).
CLASE A: Fuego de materias sólidas,
generalmente de naturaleza orgánica,
donde la combustión se realiza con
formación de brasas.
CLASE B: Fuego de líquidos o sólidos
licuables.
CLASE C: Fuego de gases.
CLASE D: Fuego de metales.
(E) Fuegos en presencia de tensión
eléctrica superior a 25-V.
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saber más
Puesto de agua IPF-43
Lanzas, racores, válvulas y accesorios
Normas prácticas contra los
incendios
a) Avisar al personal que pueda
resultar afectado.
b) Intentar apagar el fuego desde el
inicio.
c) Avisar a los bomberos.
d) No actuar de forma que pueda
provocar el pánico.
e) No perder los nervios.
IPF-39, 40 y 41
f) Ayudar a los afectados.
g) No utilizar ascensores ni montacargas.
Depósito de arena
a
Dto. para trapos
Detección
Figura 11.4. Foto equipos de incendios.
d) Cuando en la zona de pintura se instalen rociadores automáticos, estos se dimensionarán de forma que hagan frente a un riesgo extra de proceso (según
norma UNE correspondiente).
e) El sistema de rociadores será de tubería mojada, protegida con aislante en caso
de necesidad.
f) Cuando el área de pintura sea controlada mediante vigilancia de seguridad contra incendios o el edificio donde se encuentre no esté protegido con rociadores automáticos, deberá instalarse un sistema automático de extinción por inundación.
Equipamiento contra incendios en los vehículos
REF
de
extintor
a Figura 11.5. Extintor homologado para el transporte de personas
o mercancías (fuente: SESISA).
VEHÍCULOS PARA EL TRANSPORTE
DE PERSONAS
Nº DE PLAZAS
incluido conductor
Nº de
extintores
VEHÍCULOS PARA EL TRANSPORTE
DE MERCANCÍAS Y COSAS
KGS DE PESO MÁXIMO
AUTORIZADO
Nº de
extintores
CATEHOGAR TIPO
GORIAS A EXTINGUIR
de
Fuego Fuego
extinclase A clase B
tores
Conforme a la Orden 17.384 de 30 de Julio de 1975 del Ministerio de Industria
a
Tabla 11.8. Tabla de categorías y equipos de extintores (fuente: SESISA).
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2.2. Riesgos eléctricos, prevención y protección
La electricidad conlleva diversos riesgos potenciales para la salud de las personas que manejan aparatos y máquinas y para las instalaciones donde se emplea. Por todo ello, es recomendable conocer estos riesgos y adoptar las medidas de prevención y protección adecuadas, para evitar los posibles
accidentes.
Fase
Fase
Fase
Neutro
Tierra
Interruptor
Contactos directos e indirectos
• Contactos directos: son aquellos en los que la persona toca un conductor, instalación o elemento eléctrico en tensión (figura 11.6).
• Contactos indirectos: son aquellos que se producen al tocar las partes metálicas de máquinas (que no deberían de tener tensión) y que por derivaciones accidentales están sometidas a tensión (figura 11.7).
Motor
Tierra
a
Figura 11.6. Contacto directo.
Medidas de protección y seguridad ante los riesgos eléctricos
Fase
A la hora de tratar de evitar riesgos o al menos disminuirlos las medidas a tomar
serán de dos tipos:
Fase
Fase
Informativas:
Neutro
Tierra
a) De información de riesgos (mediante señales de peligro, etc.).
Interruptor
b) De formación del personal (mediante cursos, documentación, explicaciones, etc.).
Motor
De protección:
a) Del personal.
Tierra
b) De las instalaciones.
a
PROTECCIÓN CONTRA LOS CONTACTOS ELÉCTRICOS
DIRECTOS
INDIRECTOS
• Separación de partes activas de
circuitos y masas accesibles
• Empleo de bajas tensiones
• Separación de partes activas
Pasiva
• Recubrimiento de las partes activas
• Separación de circuitos
Clase A
• Interposición de obstáculos
• Inaccesibilidad simultánea de
conductores y masas
• Recubrimiento de masas con aislamiento de protección
• Conexiones equipotenciales
• Empleo de tensiones de seguridad
Activa
• Doble aislamiento en equipos y
herramientas
• Protección diferencial
a
Clase B
• Puesta a tierra de las masas y dispositivos de corte por corriente
de defecto
• Puesta a tierra de las masas y dispositivos de corte por tensión de
defecto
Tabla 11.9. Cuadro con protecciones de contactos directos e indirectos.
Idefecto
Figura 11.7. Contacto indirecto.
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El contacto entre fase y tierra es el que se puede producir más fácilmente. Cualquier máquina o aparato eléctrico metálico, luminaria o máquina de soldadura
aisladas de tierra por las ruedas de goma o cualquier otro medio, funcionará perfectamente si una de las fases que la alimenta está en contacto con su carcasa metálica; sin embargo, si una persona que está pisando el suelo tocase esa carcasa, recibiría una descarga eléctrica.
La prevención se realiza a través de una red de tierra que comienza en el cuadro
general. Esta consiste en un cable de color amarillo y verde, que recorre toda la
instalación y que está unido a una pica o estructura metálica enterrada. Esta red
ha de presentar una resistencia baja menor de 10 ohmios al paso de la corriente a
tierra. A esta red de tierra, a través de todas las cajas de conexión y de todos los
enchufes, se conectarán todas las carcasas metálicas de todos los aparatos eléctricos, de forma que si una fase hace contacto con la carcasa, la electricidad derivará a tierra por el conductor de tierra con más facilidad que a través de cualquier
persona.
R
R
S
S
T
T
Defecto
Defecto
Toma de tierra
a
Figura 11.8. Falta de toma de tierra.
saber más
La sensibilidad del diferencial nos
indica la diferencia máxima entre la
entrada y salida que el diferencial
permite antes de cortar el circuito.
Cuanto mayor es la sensibilidad
mayor es la protección.
Otra protección complementaria son los diferenciales. Estos tienen la misión de
desconectar automáticamente el circuito en el que detecten un paso de corriente de una fase a tierra. Por consiguiente, actuarán tanto si la derivación se origina directamente de la fase al «circuito de tierra», como si se produce de la fase a
tierra a través de una persona. Cuando un diferencial salta se debe averiguar dónde se está produciendo la derivación a tierra (cables pelados, humedad alta en algunas máquinas, motores que producen excesivas chispas en su colector, etc.) y
reparar el defecto, pero no se debe puentear nunca el diferencial, pues sería quitar una protección para las personas.
Riesgos y métodos de prevención más corrientes del taller
La tensión más frecuente en los talleres es de 400 V, entre fases (empleada para
maquinaria) y de 230 V entre cualquiera de las fases y el neutro (para alumbrado
y aparatos de poca potencia).
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Los riesgos más corrientes en el taller son los originados por:
saber más
• El empleo de cables inadecuados (alargaderas no reglamentarias, cables por el
suelo, o lugares inadecuados, consumos excesivos, etc.).
La tensión de seguridad es de 24 V
en local húmedo y hasta 50 V en
local seco.
• El empleo de ladrones (sin toma de tierra, sometidos a consumos excesivos).
• El uso de tensiones inadecuadas (las portátiles deben ir con tensiones de seguridad)
Por lo que:
• En zonas de alto riesgo de incendio o de explosión, por la presencia de materias fácilmente inflamables o explosivas, como combustibles, disolventes,
pinturas, etc., será necesario cuidar especialmente la instalación eléctrica.
Siguiendo la normativa vigente en el Reglamento Electrotécnico de Baja
Tensión, en determinados recintos, es necesario una instalación eléctrica del
tipo «estanca y antideflagrante», capaz de asegurar que cualquier defecto
eléctrico que se produzca quede contenido en ella y no afecte al entorno inmediato.
• El empleo de las soldaduras se realizará siempre con las protecciones correspondientes.
• La zona de carga de baterías debe estar bien ventilada (si es posible directa al
exterior), provista de una protección mecánica contra choques o golpes, y tener en cuenta los volúmenes peligrosos a que hace referencia el REBT. Por seguridad se recomienda que para la carga de baterías se disponga de un local específico o sala de carga, lejos de otras operaciones, máquinas y vehículos.
Para evitar estos riesgos es necesario:
• Cuidar el aislamiento y limpieza de la instalación.
saber más
• Tener montada una buena red de tierra que llegue a todos los puntos de uso de
la instalación.
Antes de manipular en un cuadro,
aparato o circuito eléctrico es absolutamente necesario haberlos desconectado de la red.
• Proteger cada circuito de la instalación con interruptores diferenciales y PIAS
convenientemente dimensionados.
• Los conductores y aparatos de conexión y maniobra eléctricos, como enchufes
o interruptores, estén dimensionados adecuadamente para soportar la intensidad nominal de las máquinas o herramientas a las que alimentan.
• El aislamiento del circuito (cables, enchufes, interruptores, motores, cuadros
eléctricos, luminarias etc.) sea el adecuado para la tensión de uso y que esté en
buenas condiciones.
• Mantener seca y limpia la instalación eléctrica, puesto que el agua de uso común es un excelente conductor que se puede infiltrar por cualquier resquicio y
llevar la electricidad a puntos inesperados.
• Antes de manipular en un cuadro aparato o circuito eléctrico es absolutamente necesario haberlos desconectado de la red y, si contienen condensadores,
haberlos descargado.
• Utilizar guantes y herramientas aislantes.
• Estar bien protegida eléctrica y mecánicamente.
• Estar bien cuidada.
• Ser manejada con cuidado por personas que sepan cómo protegerse de los peligros que entraña su uso.
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Electricidad estática. Origen y protección
La electricidad estática tiene su origen cuando se rozan dos sustancias de diferentes
constantes dieléctricas y al menos una de ellas no es conductora. Puede producirse por:
• La conducción de un líquido por una tubería.
• El gas en movimiento contenido en un deposito.
• El pintado por pulverización a pistola.
• Bandas transportadoras, correas de transmisión, etc.
Esta electricidad estática puede producir chispas que en presencia de vapores inflamables pueden originar una explosión.
Para prevenirlo conectaremos a tierra los depósitos, tuberías, bandas transportadoras que puedan tener electricidad estática y ventilaremos bien los locales que
puedan tener acumulación de gases inflamables.
Se entiende por puesto de trabajo protegido aquel donde pueden controlarse las
cargas estáticas en las personas y materiales conductores.
2.3. Riesgos inherentes al puesto de trabajo en la sección
de electromecánica
Los trabajos en esta sección se centran en:
• Operaciones de diagnosis.
• Operaciones de desmontaje y montaje de elementos.
• Operaciones de vaciado y llenado de circuitos (aire, refrigeración, líquido de
frenos, aceite, etc.).
• Operaciones de manipulación de elementos mecánicos y eléctricos.
• Mediciones e inspecciones de los diferentes sistemas del vehículo.
• Limpieza de piezas.
• Uso de herramientas generales (elevadores, carros, brazos aéreos, mesas y bancos de trabajo).
• Uso de herramientas específicas (llaves, detector de fugas, carga y descarga de
aire, etc.).
Los riesgos generales en este puesto de trabajo son:
• Cortes con herramientas.
• Sobreesfuerzos posturales.
• Golpes y contusiones.
• Atropamientos.
• Ruidos.
• Proyección de cuerpos sólidos.
• Quemaduras por temperatura, por ácido y frías.
• Inhalación de productos tóxicos.
• Quemaduras por descargas eléctricas.
• Irritaciones en las vías respiratorias.
• Irritaciones oculares.
Para llevar a cabo una buena prevención y protección de los trabajadores, previamente realizaremos una evaluación inicial de los riesgos previsibles en el taller, similar a la siguiente tabla 11.10:
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
Actividad
Diagnosis
Desmontaje
y montaje
Operaciones
de carga
y descarga
(aceites,
anticongelante,
gases, etc. )
Manipulación
de elementos
mecánicos
y eléctricos
Limpieza
de piezas
a
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Tipos de protecciones
Posibles riesgos
Tipo
de acciones
Zona del cuerpo
afectada
Derrame de combustible a alta presión
Acciones
químicas
Manos y otras
partes
Explosión material
pirotécnico
Acciones químicas y ópticas
Todo cuerpo
Quemaduras
Acciones
térmicas
Manos
Ruidos
Acciones
sonoras
Oídos
Inhalación de gases
Acciones
químicas
Vías respiratorias
Cortes
Acciones
mecánicas
Manos
Guantes de protección mecánica
Atrapamientos
Acciones
mecánicas
Manos
Guantes de protección mecánica
Proyecciones
Acciones
mecánicas
Ojos
Gafas de seguridad
Ruidos
Acciones
sonoras
Oídos
Protectores Auditivos
Sobreesfuerzos
Acciones
mecánicas
Todo cuerpo
Golpes
Acciones
mecánicas
Pies
Golpes
Acciones
mecánicas
Manos
Guantes de protección mecánica
Quemaduras
Acciones
térmicas
Ojos
Guantes de protección mecánica
Irritaciones
Acciones
químicas
Ojos
Proyecciones
Acciones
químicas
Vías respiratorias
Caídas
Acciones
mecánicas
Todo cuerpo
Inhalaciones
Acciones
químicas
Vías respiratorias
Golpes
Acciones
mecánicas
Manos
Acciones térmicas/químicas
Manos
Sobreesfuerzos
Acciones
mecánicas
Manos
Golpes
Acciones
mecánicas
Todo cuerpo
Irritaciones
Acciones
químicas
Manos
Quemaduras
Proyecciones
Acciones
mecánicas
Ojos
Caídas
Acciones
mecánicas
Todo cuerpo
Tabla 11.10. Evaluación inicial de riesgos en el taller.
Colectiva
Individual
Guantes de protección y gafas
de seguridad
Técnicas
de
manipulación
Guantes de protección mecánica y gafas de seguridad
Guantes de protección mecánica
Aislamiento a
zonas exclusivas
Protectores Auditivos
Extracción
de gases
Mascarillas
Técnicas de manipulación
Calzado de seguridad
Aplicar técnicas
de manipulación
y realizar
en zonas
delimitadas
Guantes de latéx
Gafas de protección contra líquidos
Mascarillas
Guantes de protección mecánica
Aplicar técnicas
de manipulación
y realizar
en zonas
delimitadas
Guantes de protección química
Guantes de protección mecánica
Guantes de protección y botas
Guantes de látex
Realizar
en zonas
restringidas
Gafas de protección contra líquidos
Botas antideslizantes
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Protecciones colectivas correspondientes al puesto de trabajo de
electromecánica
Por protección colectiva se entiende la técnica que protege a más de una persona frente a riesgos que no se han podido evitar o reducir al máximo. Tiene como
objetivo disminuir los efectos de los riesgos sobre los trabajadores de un área determinada. Por ejemplo, extractores de gases de escape, barandillas, aislamiento
de zonas diferenciales, etc.
Las protecciones colectivas deben anteponerse a las de carácter individual. Por
ejemplo, un extractor de gases de escape, antes que una protección individual
para inhalación de gases.
Para los riesgos generales del taller, las protecciones colectivas más adecuadas son:
• Aplicación de técnicas establecidas de manipulación.
• Eliminación de gases de escape mediante la extracción y la ventilación.
• Reducción de ruidos.
• Utilización de zonas delimitadas.
• Adecuación de la iluminación.
• Uso de equipos y herramientas que faciliten el trabajo ergonómico.
• Orden y limpieza en los lugares de trabajo.
• Utilización de brazos aéreos para evitar obstáculos en el lugar de trabajo.
Otro aspecto importante es disponer de energía eléctrica, aire comprimido y de
las extracciones necesarias, lo más cerca posible del puesto de trabajo, agilizando
la tarea del operario y suprimir los cables, mangueras, etc. tirados por el suelo, eliminando el riesgo que esto implica. Conseguir que el puesto de trabajo sea un lugar ordenado y limpio que contribuya a la protección individual y colectiva.
Equipos de protección individual (EPI)
Es cualquier equipo o complemento destinado a ser llevado o sujetado por el trabajador para que le proteja de uno o varios riesgos que puedan amenazar su seguridad o su salud en el trabajo.
Los EPI deberán utilizarse cuando existan riesgos para la seguridad o salud de los
trabajadores que no hayan podido evitarse o limitarse suficientemente por los medios técnicos de protección colectiva mediante medidas, métodos o procedimientos de organización del trabajo.
Requisitos que deben cumplir los EPI
Los requisitos que deben cumplir son:
• Eficacia e idoneidad. Un EPI debe proporcionar una protección eficaz frente
a los riesgos para los que ha sido elegido, y adecuarse y acoplarse al trabajador,
para la protección de ese riesgo concreto.
• Compatibilidad. Cuando es necesario utilizar más de un EPI simultáneamente
para desempeñar una labor, deberán complementarse entre si, sin interferir en
las protecciones de cada uno.
• Inocuidad. No debe ocasionar nuevos riesgos.
• Comodidad. Que durante su utilización el trabajador no se sienta incómodo lo
que podría originar un riesgo en su utilización ya que complica el trabajo del
operario que lo utiliza.
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• Facilidad de limpieza y mantenimiento. La limpieza y mantenimiento será fácil y cómoda de realizar, ya que de no ser así, puede que no se realice, en cuyo
caso se generaría un nuevo riesgo.
• Estética. Buen diseño.
• Tener marcado CE. Un producto con marcado CE es garantía de que cumple
con las normas impuestas para la libre circulación de un producto dentro de la
Unión Europea (figura 11.9).
La diferencia entre homologación y marcado CE está en el hecho de que un
producto puede estar homologado en un país, siendo posible su comercialización en ese país, pero no necesariamente en el resto de los países de la Unión
Europea, mientras que un producto con marcado CE cumple las normas de
cualquier estado miembro que haya admitido las normas EN y las haya armonizado.
a Figura 11.9. Marca de conformidad de la UE.
Clasificación
Los EPI están clasificados en tres categorías según los riesgos que cubren, desde la
considerada para daños menos perjudiciales categoría I, a la de daños más perjudiciales categoría III.
CLASIFICACIÓN DE LOS EPI
En esta categoría están incluidos los EPI diseñados para proteger de riesgos mínimos y superficiales, sin consecuencias
nocivas.
Ejemplo: guantes de jardinero o gafas de sol.
Categoría I
Estos EPI no necesitan pasar el examen CE y solo deben
llevar el marcado CE según la directiva 89/686/CE.
A esta categoría pertenecen los EPI que protegen de un riesgo elevado-medio, pero sin consecuencias mortales ni irreversibles.
Ejemplo: guantes de riesgo mecánico.
Categoría II
Estos EPI deben estar homologados y deben pasar el
examen CE.
En esta categoría se engloban los EPI que protegen de un
riesgo elevado de posibles consecuencias mortales o irreversibles.
Categoría III
Ejemplos: los equipos de protección respiratoria filtrantes
que protegen contra aerosoles sólidos y líquidos o contra
gases irritantes, peligrosos y tóxicos, como una mascarilla
para utilizar en la cabina de pintura; los EPI que solo brinden una protección limitada contra las agresiones químicas
o contra las radiaciones no ionizantes, como la careta de
soldador.
Estos EPI deben estar homologados y deben pasar el
examen CE.
a
Tabla 11.11. Clasificación de EPI.
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Unidad 11
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Identificación
En el siguiente cuadro se recoge la nomenclatura que marca los EPI.
NOMENCLATURA DE LOS EPI
A = EPI Categorías I y II
CE + XXXX
A
B
A + B = EPI categoría III
B = Código de cuatro dígitos identificativos del organismo que lleva a
cabo el control de aseguramiento de la calidad de la producción en el
ámbito de la Unión Europea.
Cada EPI tiene que llevar incluido, además de lo anterior, un folleto informativo con las indicaciones siguientes:
• Instrucciones de almacenamiento, uso, limpieza, mantenimiento, revisión y desinfección.
• Rendimientos técnicos alcanzados.
• Accesorios que se puedan utilizar en los EPI y características de las piezas de repuesto adecuadas.
• Clases de protección adecuadas a los diferentes niveles de riesgo y límites de uso correspondientes.
• Fecha o plazo de caducidad de los EPI o de algunos de sus componentes.
• Tipo de embalaje adecuado para transportarlo.
• Explicación de las marcas.
• Disposiciones aplicadas para poder llevar el marcado CE.
• Nombre, dirección y número de identificación de los organismos de control notificados
que intervienen en la fase de diseño de los EPI.
a
Tabla 11.12. Nomenclatura de los EPI.
Riesgos, acciones colectivas y EPI, en las diferentes operaciones de
electromecánica
En función a las diversas operaciones que realiza el trabajador de electromecánica, identificamos los riesgos correspondientes, acciones colectivas y EPI que en
cada caso se deben emplear.
Identificación de riesgos
potenciales
Operaciones
de diagnosis
Acciones colectivas
para reducir los riesgos
• Los derivados de la manipulación • Utilización adecuada de los equi- • Guantes para evitar cortes o incurde los equipos de diagnosis: fugas,
pos y útiles de diagnosis.
siones de material.
atrapamientos, proyecciones, inha- • Mantenimiento adecuado de equi- • Gafas de protección contra prolación de gases y ruidos.
pos y útiles de diagnosis.
yecciones.
• Formación de los trabajadores en
los procesos de trabajo.
Operaciones
de desmontaje
y montaje
Equipos de protección
individual
• Protectores auditivos.
• Los derivados del empleo de herra- • Utilización adecuada de los equi- • Guantes para evitar cortes o incurmientas: golpes, contusiones, atrapos y de las herramientas y útiles
siones de material.
pamientos y sobreesfuerzos.
de trabajo.
• Calzado de seguridad con puntera
• Los derivados de la manipulación • Mantenimiento adecuado de equireforzada para evitar daños por caíde piezas: golpes, contusiones,
pos y herramientas.
das de objetos.
atrapamientos, cortes, proyeccio- • Formación de los trabajadores en • Gafas de protección contra prones, sobreesfuerzos y ruidos.
los procesos de trabajo.
yecciones.
• Protectores auditivos.
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Identificación de riesgos
potenciales
Operaciones
de carga
y descarga
Operación de
manipulación
de elementos
mecánicos y
eléctricos
Operaciones
de limpieza
a
• Los derivados de la manipulación de líquidos: proyecciones o
salpicaduras, irritaciones de la
piel, intoxicaciones, quemaduras, contusiones y golpes.
• Los derivados de la manipulación de gases: quemaduras frías y explosiones.
• Los derivados de la manipulación de airbags y pretensores:
golpes y contusiones.
• Los derivados de la manipulación de baterías: quemaduras,
proyecciones y explosiones.
Acciones colectivas
para reducir los riesgos
Equipos de protección
individual
• No exponer las botellas de refrige- • Gafas para evitar los efectos de las
rante al calor ni a los rayos solares.
proyecciones.
• Mantener el orden y la limpieza en • Guantes de protección química para
el lugar de trabajo.
evitar el contacto con la piel.
• No vaciar depósitos por aspiración
con la boca.
• Eliminar los productos químicos de
la piel y de las prendas.
• Evitar las fugas de gases refrigerantes a la atmósfera.
• Formar a los trabajadores en el pro- • Gafas de seguridad contra proyeccioceso de montaje de airbags y prenes de partículas y de fluidos.
tensores.
• Guantes de protección mecánica y
• Asegurar una buena ventilación en
química.
el recinto donde se manejen bate- • Calzado de seguridad para evitar conrías.
tusiones y golpes.
• Los derivados de la manipulación • Vaciar los depósitos de combustide depósitos: golpes, contusioble antes de manejarlos.
nes, irritaciones y explosiones.
Los derivados de la operación de
limpiar: proyecciones, irritaciones
cutáneas, quemaduras y caídas
por resbalamiento.
• Consultar la hoja de datos de los
productos utilizados para la limpieza.
• No utilizar nunca gasolina como
desengrasante.
• Guantes para evitar que los productos de
limpieza entren en contacto con la piel.
• Calzado de seguridad con suela no
deslizante e impermeable.
• Ropa impermeable.
Tabla 11.13.
EJEMPLO
Indica tres puntos del taller donde podamos encontrarnos con riesgos de
contactos indirectos.
Solución
• La estructura metálica.
• Cualquier equipamiento mal aislado (elevador, equilibradora… )
• Red de distribución metálica (de agua, de aire… )
Que entren en contacto accidental con un cable en tensión.
ACTIVIDADES
3. ¿Para que un fuego se mantenga qué factores se necesitan?
4. ¿Qué clases de fuegos hay?
5. En los recintos del taller donde existe riesgo de incendios ¿qué debe evitarse?
6. ¿De qué tipos pueden ser los riesgos eléctricos para las personas?
7. ¿Por qué no debe puentearse el diferencial?
8. ¿Con qué tensión deben funcionar las portátiles en el taller?
9. Antes de manipular en un cuadro eléctrico, ¿qué debemos hacer?
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3. Señalización empleada en el taller
saber más
El RD 1403/86 impone:
• Obligación de señalizar los riesgos presentes en el taller.
• Obligación de emplear las formas y colores establecidos.
• Obligación de informar y formar a
los trabajadores en esta materia.
SEÑALES DE PELIGRO
La señalización en los centros de trabajo está regulada por el RD 1403/86 que da
cumplimiento a las Directivas 77/576 y 79/640 de la Comunidad Económica Europea cuya finalidad principal es la señalización de riesgos, equipos de seguridad,
salidas y vías de evacuación, productos inflamables etc., mediante las señales de
formas y colores que el mismo establece.
Definimos la señalización como el conjunto de estímulos que condicionan la actuación del individuo que los recibe, frente a las circunstancias que se pretende
señalizar.
Según la forma de manifestación y el sentido estimulado podemos clasificarlas en:
• Señalización óptica.
Materias
inflamables
Materias
explosivas
• Señalización acústica.
• Señalización olfativa.
• Señalización táctil.
3.1. Señalización óptica. Tipos de señales
Materias nocivas
o irritantes
a
Riesgo
eléctrico
Son las más empleadas por ser la vista el sentido más sensible pudiendo ser:
• Señales y avisos de seguridad (señal de seguridad)
Tabla 11.14. Señales de peligro.
• Alumbrado de emergencia
SEÑALES DE PROHIBICIÓN
• Balizamiento
Señales de seguridad
Entre las señales de seguridad podemos encontrarnos con los siguientes tipos:
Prohibido fumar
y encender fuego
Prohibido pasar
a los peatones
• Señales de advertencia: alertan sobre un peligro determinado en la zona donde se encuentran. Son de forma triangular, fondo amarillo y orla de color negro (tabla 11.14).
• Señales de prohibición: prohíben la realización de cualquier conducta
considerada peligrosa. Son de forma circular, fondo blanco y orla de color rojo, con una barra oblicua, también de color rojo, que cruza el círculo de izquierda a derecha. El símbolo aparece en negro en el centro del
círculo (tabla 11.15).
Prohibido apagar
con agua
No
tocar
Tabla 11.15. Señales de prohibición.
a
SALVAMENTO O SOCORRO
Vía / Salida
de socorro
Primeros
auxilios
Tabla 11.16. Señales de salvamento o socorro.
a
• Señales de salvamento y evacuación: indican dónde se encuentra un determinado equipo de protección o prevención, además de las vías de evacuación.
Suelen ser de forma cuadrada o rectangular. El símbolo o texto se presenta en
blanco sobre fondo verde (tabla 11.16).
• Señales de obligación: indican que ha de realizarse o adaptarse un comportamiento determinado. Son de color azul y el símbolo o texto aparece en color
blanco. Su forma puede ser circular o rectangular (tabla 11.17).
• Señales de seguridad contra incendios: utilizadas para la protección
contra in cendios, generalmente indicando la ubica ción o dirección de
un equipo contra in cendios. Son de forma cuadrada o rectangular, utilizando símbolos de color blanco sobre fondo rojo. Las más utilizadas
son las que indican la situación de extintores y bocas de incendio equipadas (tabla 11.18).
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
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Alumbrado de emergencia y señalización
SEÑALES DE OBLIGACIÓN
En todo local público y centro de trabajo, es obligatorio disponer de un alumbrado alternativo que entre en funcionamiento cuando falle el general o disminuya
en un 70% la tensión de suministro.
El objetivo de este alumbrado es el de facilitar la visión en las vías de evacuación
y el reconocimiento de los obstáculos.
La señalización consiste en colocar sobre la luminaria de emergencia, o en su entorno un mensaje descriptivo, que indique la vía de evacuación (figura 11.10).
Protección
obligatoria
de las manos
Protección
obligatoria
del cuerpo
Protección
obligatoria
contra caídas
Protección
obligatoria
de los pies
a Tabla 11.17. Señales de obligación.
LUCHA CONTRA INCENDIOS
a
Extintor
Figura 11.10.
Dirección a seguir
a Tabla 11.18. Señales de lucha
contra incendios.
Tipos de alumbrado de emergencia
Alumbrado de emergencia
Alumbrado de seguridad
Garantiza la iluminación durante
la evacuación de una zona.
De evacuación
a
Alumbrado de desplazamiento
Permite la continuación de las
actividades normales.
Ambiente o antipánico
Zona de alto riesgo
• Permite recorrer y utilizar las
rutas de evacuación.
• Permite la identificación y acceso
a las rutas de emergencia.
• Duración mínima: la necesaria
para interrumpir las actividades.
• Permite identificar las pautas
de los servicios contra incendios
y cuadros de distribución.
• Tiempo mínimo de
funcionamiento 1 hora.
• Permite la interrupción
de los trabajos peligrosos
con seguridad.
Figura 11.11.
Balizamiento
Balizar es delimitar una zona de trabajo con el fin de que no se rebasen los límites establecidos y se elimine así la posibilidad de riesgos.
Para el balizamiento se suelen emplear barreras, cintas de delimitación, indicadores luminosos, banderolas y barandillas (figura 11.12).
a
Figura 11.12.
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3.2. Señalización de tuberías y conductos
Las tuberías se marcarán con el color de los fluidos que transportan.
Se marcarán en las conexiones como válvulas, etc. y en las entradas y salidas de
los empotramientos. También deberá indicarse el sentido de circulación del fluido (tabla 11.19).
Fluido
Aceites
Color básico
Marrón
Estado fluido
Color complementario
Gasóleo
Amarillo
De alquitrán
Negro
Bencina
Rojo
Benzoil
Blanco
Ácido
Naranja
Concentrado
Rojo
Aire
Azul
Caliente
Blanco
Comprimido
Rojo
Polvo carbón
Negro
Potable
Verde
Caliente
Blanco
Condensada
Amarillo
A presión
Rojo
Salada
Naranja
Uso industrial
Negro
Residual
Negro + Negro
Agua
Verde
Alquitrán
Negro
Bases
Violeta
Concentrado
Rojo
Gas
Amarillo
Depurado
Amarillo
Bruto
Negro
Pobre
Azul
Alumbrado
Rojo
De agua
Verde
De aceite
Marrón
Acetileno
Blanco + Blanco
Ácido carbónico
Negro + Negro
Oxígeno
Azul + Azul
Hidrógeno
Rojo + Rojo
Nitrógeno
Verde + Verde
Amoníaco
Violeta + Violeta
De alta
Blanco
De escape
Verde
Vacío
Gris
Vapor
Rojo
a
Tabla 11.19. Señalización de tuberías y conductos.
Ejemplo
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3.3. Señalización de recipientes con gases a presión
Los recipientes con gases a presión utilizan en su exterior (cuerpo, franja, ojiva),
colores distintivos según nomenclatura EN 439.
IDENTIFICACIÓN DE BOTELLAS
Tipo de gas y su señalización
correspondiente
Inflamables
y combustibles
Inflamables
y combustibles
Gas
Cuerpo
Marrón
Marrón
Butadieno
Blanca
Gris
Blanca
Blanca
Etileno
Violeta
Violeta
Metano
Gris
Gris
Aire comprimido
Negra
Blanca
Anhídrido carbónico
Gris
Gris
Argón
Amarilla
Amarilla
Helio
Marrón
Marrón
Naranja
Naranja
Nitrógeno
Negra
Negra
Oxígeno
Blanca
Blanca
Protóxido de nitrógeno
Azul
Azul
Xenón
Azul
Blanca
Amoníaco
Verde
Verde
Amarilla
Amarilla
Óxido de carbono
Roja
Roja
Sulfuro de hidrógeno
Blanca
Blanca
Cloro
Blanca
Blanca
Marrón
Marrón
Verde
Blanca
Naranja
Naranja
Etano
Neón
Rojo
Negro
Anhídrido sulfuroso
Verde
Cloruro
de hidrógeno
Amarillo
Fosgeno
(oxicloruro de carbono)
Butano
a
Franja
Acetileno
Tóxicos o venenosos
Corrosivos
Ojiva
Tabla 11.20. Señalización de recipientes con gases a presión.
Naranja
Símbolo
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3.4. Señalización del transporte por carretera
El transporte por carretera de mercancías peligrosas está regulado internacionalmente, de forma que sea identificada rápidamente en caso de accidente para poder proceder (tabla 11.21).
NÚMERO DE IDENTIFICACIÓN DE PELIGRO (NIP)
La primera cifra indica el peligro principal
La segunda y tercera cifra indican los peligros subsidirarios
2
Gas
0
Carece de significación
3
Líquido inflamable
1
Explosión
4
Sólido inflamable
2
Emanación de gas
5
Materia comburente o peróxido orgánico
3
Inflamable
6
Materia tóxica
5
Propiedades comburentes
7
Materia radioactiva
6
Toxicidad
8
Materia corrosiva
8
Corrosividad
9
Otros peligros
9
Peligro de reacción violenta resultante de la descomposición espontánea o de polimerización
Nota: cuando una cifra se repite, indica intensificación del peligro, excepto para el 22 que indica gas refrigerado. La letra X indica la
prohibición absoluta de echar agua sobre el producto.
NÚMERO DE IDENTIFICACIÓN DE ONU Y SUS CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES
N° ONU
Materia
N.I.P.
Etiqueta
1006
Argón comprimido
20
2
1114
Benceno
33
3
1965
Butano, hidrocarburos gaseosos en mezcla
23
3
3138
Etileno, acetileno y polipropileno
223
3
1263
Pinturas o materias para pinturas
33
3
1223
Queroseno
30
3
1294
Tolueno
33
3
1307
Xileno
30
3
1202
Gasóleo
30
3
1203
Gasolina
33
3
1978
Propano
23
3
3066
Pinturas o productos para pinturas
80
8
a Tabla 11.21. Señalización del
transporte por carretera.
EJEMPLO
Indica qué caracteriza a las señales de prohibición.
Solución
Son de forma circular, fondo blanco y orla de color rojo, con una barra oblicua, también de color rojo, que cruza el círculo de izquierda a derecha.
ACTIVIDADES
10. Indica qué caracteriza a las señales de obligación.
11. Indica qué caracteriza a las señales de advertencia.
12. Los vehículos de hasta 9 plazas para el transporte de personas ¿en qué categoría se consideran?
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
4. Consideraciones de seguridad
e higiene en el taller
4.1. Consideraciones en la construcción y distribución
del taller
Seguridad de los cerramientos y compartimentación
La resistencia de cimientos, pisos y de más elementos estructurales del edificio
debe ser la adecuada a las cargas que tengan que soportar (vehículos, equipos y
maquinaria).
Si los techos han de soportar esfuerzos de otras cargas como grúas, o polipastos, se
tendrán en cuenta, indicando, las cargas máximas que pueden soportar.
Debe comprobarse la estabilidad frente al fuego de los elementos estructurales,
para soportar la intensidad y duración de un incendio (de máxima gravedad previsible abandonado a si mismo) sin que el edificio se derrumbe, conservando sus
elementos una capacidad portante residual adecuada.
Asimismo, debe comprobarse la resistencia al fuego, estanqueidad, estabilidad, y
aislamientos de los elementos de compartimentación interna del taller o con otras
actividades.
Evacuación: puertas y salidas
Al tratarse de centros de trabajo con riesgo especial de incendio y explosión, se
dispondrá de dos salidas al exterior, salvo que la distancia entre todo origen de
evacuación y una única salida no sobrepase los 15 m.
Cuando se disponga de varias salidas, el recorrido de evacuación desde cualquier
origen hasta alguna salida no debe ser superior a 50 m.
El recorrido de evacuación desde cualquier origen hasta un nudo (punto del que
parten al menos dos recorridos alternativos hacia sendas salidas) no debe ser superior a 15 m.
Dos de las salidas deben estar distanciadas entre sí, por lo menos, la mitad de la
diagonal mayor de la planta, distribuyéndose de tal forma que si una de las salidas
queda inutilizada, las restantes estén libres.
El ancho de las puertas exteriores para peatones será, como mínimo, de 1,20 m.,
su apertura será en sentido de la evacuación y estarán debidamente señalizadas.
Las salidas de peatones dentro del taller (de oficinas, recambios, etc.) sobre una
zona con riesgo de paso de vehículos se protegerán mediante topes o barandillas.
(figura 11.13).
a
Figura 11.13. Protección salida de oficinas.
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Condiciones de las puertas de acceso de vehículos
Las puertas correderas deben llevar dispositivos de retención que impidan su
vuelco y topes que impidan su desplazamiento más allá del efecto de los dispositivos mencionados.
Las puertas basculantes cuya apertura se efectúe por medio de contrapeso suspendido de un cable metálico cumplirán las condiciones siguientes:
• El recorrido del contrapeso estará cubierto en su totalidad, y deberá ser posible
la inspección periódica del estado del cable y su sujeción al contrapeso.
• La sujeción a ambos lados de la puerta se hará con cables independientes cuyos extremos se sujetarán al contrapeso, asimismo de forma independiente.
• Dispondrá de dispositivo de sujeción que impida su cierre por la acción del
viento o rotura del cable.
Las puertas automáticas deben llevar dispositivos de parada de emergencia y, en
caso de avería, deben poderse abrir de forma manual.
Superficie y volumen del local y del puesto de trabajo
La altura del techo será la requerida para la explotación al 100% de los equipos instalados, por ejemplo, elevadores, que en cualquier caso serán como mínimo de 3 m.
En general la superficie requerida en el centro de trabajo será de 2 m2 por trabajador, y volumen de 10 m3, donde para el cálculo no se tienen en cuenta los espacios ocupados por maquinaria y equipos.
En cuanto a la superficie del puesto de trabajo, los centros dedicados a la investigación de la reparación de automóviles, se considera adecuada una superficie mínima para cada una de las diferentes áreas como las reflejadas en la siguiente (tabla 11.22).
CUADRO DE DIMENSIONES
Dimensiones mínimas de los puestos de trabajo en los talleres de reparación de automóviles
Área
Dimensiones en metros
Mecánica y electricidad
Reparación
6 x 3,5
Recepción y peritación
6 x 3,5
Carrocería
Desmontaje
6 x 3,5
Reparación
6 x 3,5
Bancada
6 x 3,5
Pintura
Preparación de vehículos
6 x 3,5
Cabina de pintado/secado
7x6
Cuarto de mezclas
4x3
Espacio para movimiento de vehículos
50% de la superficie ocupada por los supuestos de trabajo
a
Tabla 11.22.
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
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Zonas de paso y circulación
En interior las zonas de paso se estudiarán en función de:
• Peatones, trabajadores y clientes.
• Vehículos.
• Materiales y equipos.
Las zonas de paso exclusivo de peatones tendrán, como mínimo, 0,80 m.
El pasillo principal tendrá una anchura apropiada a la dimensión de los vehículos, teniendo en cuenta que si es compartido por peatones, se sumarán 0,80 m. Se recomienda en este caso, señalizar en el pavimento la zona reservada al paso de peatones.
Si el local dispone de varias plantas salvando el desnivel por rampas, estas tendrán pavimento antideslizante.
Si los laterales de las rampas son abiertos, estarán provistos de protección resistente metálica o de obra de altura mínima 40-45 cm. Si la rampa es utilizada por
peatones, se reservará un paso protegido para estos de 0,80 m. Si dicho paso se encuentra en el lado abierto de la rampa, se protegerá mediante barandilla de altura mínima 0,90 m, y rodapié de 0,15 m.
Las escaleras deben cumplir las condiciones que establece la Ordenanza General
de Seguridad e Higiene en su artículo 17, que, entre otros aspectos, señala que la
medida de los peldaños será uniforme, los lados abiertos se deben proteger mediante barandillas de 0,90 m, el pavimento será antideslizante, etc.
Los accesos o desniveles y altillos mediante escaleras estarán de acuerdo con el artículo 17 de la O.G.S.H.T. El riesgo de caída por desnivel se protegerá perimetralmente mediante barandilla de 0,90 m, y rodapié de 0,15 m. Si existe riesgo de caída de piezas u
objetos al nivel inferior, dicha protección carecerá de orificios que permitan su paso.
Lavadero
Debe constituir un recinto separado de otras dependencias, con buena ventilación y sistema de desagüe, y suelo antideslizante y ligeramente inclinado, a fin de
facilitar la eliminación del agua y productos utilizados.
La iluminación debe estar protegida contra el agua y las luminarias dispondrán de
cubiertas resistentes al impacto del chorro de agua a presión.
Los interruptores y mandos de la instalación eléctrica deben protegerse contra el
agua y la humedad, o de lo contrario se instalarán exteriores al recinto.
El acceso al recinto se cerrará, a base de lamas de plástico o puertas automáticas
de caucho o plástico transparente, a fin de evitar el agua y la humedad en las áreas
o recintos contiguos.
4.2. Condiciones ambientales
Temperatura y humedad
Se debería disponer de sistemas de climatización que mantengan lo más estable
posible las condiciones de temperatura y humedad. La humedad relativa debería
mantenerse siempre que sea posible, inferior al 60%.
Si el taller se dota de calefacción, debe tratarse de una instalación fija. Pueden instalarse aerotermos suspendidos, siempre que se sitúen a más de 2,5 m del suelo y
que entre la boca de salida de cada aerotermo y cualquier material combustible
exista una distancia de seguridad.
saber más
Unas condiciones ambientales adecuadas son fundamentales para
conseguir del puesto de trabajo un
lugar agradable y seguro.
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Iluminación
Es preferible la iluminación natural si se dispone de esta. La intensidad de la iluminación general será, como mínimo, de 300 lux. En los puntos de operación se
deben instalar puntos de luz con brazos extensibles a fin de evitar en lo posible las
sombras, de forma que se consigan intensidades en torno a los 500 lux. Los colores claros de paredes y equipos favorecen la ausencia de contrastes, dando una impresión de mayor luminosidad.
Ventilación
Sea cual sea la especialidad del taller, debe contar con una buena ventilación general, ya sea natural o forzada por medios mecánicos, a fin de garantizar la eliminación de los gases de escape derivados del funcionamiento de los vehículos puesta en marcha y prueba de motores y circulación de estos en interior de los locales,
así como evitar la generación de atmósferas inflamables, en especial en los recintos o áreas siguientes:
• Aparcamiento de vehículos pre o post-reparados en recinto cerrado.
• Reparación y prueba de bombas de inyección.
• Almacén de líquidos combustibles e inflamables.
• Limpieza de piezas con disolventes.
• Área de preparación de pinturas.
• Cabina o área de aplicación de pintura.
• Fosos de revisión y reparación.
• Área de carga de baterías.
• Dependencias situadas por debajo del nivel del suelo.
El monóxido de carbono es, en determinadas concentraciones, el más peligroso
de los gases de escape, siendo actualmente 25 ppm la concentración máxima permisible (TLV) para 8 horas de trabajo diarias o 40 semanales. El dióxido de azufre puede ser así mismo molesto, incluso en pequeñas concentraciones.
Por tanto, es necesario disponer, además de una buena ventilación general garantizada en todas las épocas del año, de una ventilación de evacuación local, a
base de mangueras flexibles conectadas al tubo de escape, de forma que la emisión de gases sea canalizada al exterior del local.
Aspiración de humos, partículas de polvo y fibras
Es necesario disponer de aspiración localizada fija o móvil, para las operaciones
de corte y soldadura, aun disponiendo de ventilación general en el taller.
Para las operaciones donde se generan partículas molestas de polvo, se debe contar con ventilación de extracción localizada portátil, acoplada a la lijadora, pulidora, etc.
Para controlar el riesgo de fibras, originado por la sustitución de las zapatas de freno que contienen amianto en su variedad de crisolito, especialmente si hay mecanización de estas, así como la reparación de embragues, se debe contar con equipos de aspiración localizada (Orden 31/10/84 Reglamento Amianto, y
modificación Orden 26/07/931).
Los residuos aspirados no se lanzarán fuera del taller sino que serán recogidos en
bolsas o recipientes y eliminados de forma controlada.
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4.3. Equipamiento
Conseguir un entorno de trabajo adecuado es fundamental para que el operario
pueda desarrollar su trabajo en buenas condiciones, pero de poco servirá si no se
dispone de un equipamiento suficiente que garantice la eficacia y la calidad necesarias exigibles a un taller de reparación. El equipamiento debe estar concebido desde el concepto de la ergonomía.
Equipamiento que contribuye a la ergonomía:
• Mesas o elevadores de pistón para bancadas.
• Elevadores para reparación de elementos y colocación de accesorios.
• Borriquetas de trabajo para la reparación de elementos desmontados.
• Utillaje que facilite el movimiento de los conjuntos pesados de las bancadas.
• Bancadas con elementos estructurales más ligeros.
• Equipos de soldadura con ruedas para facilitar su desplazamiento por la zona de
trabajo.
• Herramientas neumáticas más ligeras y que eliminen las vibraciones.
• Herramientas manuales adaptadas a la fisonomía de la mano.
• Equipos de infrarrojos colocados en carriles aéreos o con ruedas que faciliten
su desplazamiento.
Fosos y elevadores
La incorporación de los fosos lleva consigo una serie de riesgos derivados de la
construcción de un hueco en el suelo en un lugar de trabajo, tales como la caída
de personas, caída de piezas depositadas en las inmediaciones, inhalación de gases tóxicos procedentes de los humos de escape, explosión por acumulación de vapores inflamables, etc.
Actualmente los fosos están siendo sustituidos por elevadores que ofrecen soluciones técnicas variadas en función de las necesidades de cada taller.
Otra consideración importante a tener en cuenta es la ergonómica, puesto que
con el elevador el operario puede regularse la altura de trabajo en función de la
operación que pretende realizar y de sus propias características físicas, principalmente la estatura.
La normativa en vigor en todos los países de la Comunidad Europea exige que los
elevadores deban incorporar diversos sistemas de seguridad, como son:
• Topes en los brazos que mantengan una abertura mínima entre si de 600 mm.
• Bloqueo automático de brazos con mecanismo de desbloqueo manual.
• Dispositivo de seguridad contra rotura de las cadenas de elevación.
• Posibilidad de anclaje del conmutador de mando.
• Limitador de recorrido, que actúa parando el elevador si el vehículo llegara a
sobrepasar la medida máxima de altura.
• Seguridad mecánica contra fallo del conmutador de mando.
• Mecanismos de seguridad contra obstáculos en el descenso.
En los modelos mecánicos, además,
• Tuerca de seguridad contra rotura o desgaste de la tuerca principal de accionamiento de subida y bajada.
saber más
El planteamiento ergonómico consiste en diseñar los equipos, herramientas y trabajos, adaptados a las
personas y no al contrario.
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En los modelos hidráulicos:
• Dispositivo de bloqueo mecánico.
• Velocidad de descenso regulada en caso de rotura de la conducción hidráulica.
• Válvula de seguridad en el grupo hidráulico, que actúa en caso de sobrepresión.
El mantenimiento para garantizar un correcto funcionamiento y la seguridad de
los operarios debe ser muy sencillo, basado en hacer un correcto uso de los mismos y efectuar los controles periódicos de los niveles de aceite, estado de las correas y cadenas de transmisión, conexiones eléctricas y realizar el engrase de las
diferentes partes móviles que lo requieran.
4.4. Seguridad de los productos utilizados.
Fichas de seguridad
Todos los productos empleados en el taller deberán estar avalados por su correspondiente ficha de seguridad (figura 11.14), según exige la normativa vigente, la
cual aportará datos tales como:
1. Identificación de la sustancia o el preparado y de la sociedad o empresa.
2. Identificación de los peligros.
3. Composición/Información sobre los componentes.
4. Primeros auxilios.
5. Medidas de lucha contra incendios.
6. Medidas en caso de liberación accidental.
7. Manipulación y almacenamiento.
8. Controles de la exposición/protección personal.
9. Propiedades físicas y químicas.
10. Estabilidad y reactividad.
11. Información toxicológica.
12. Información ecológica.
13. Consideraciones relativas a la eliminación.
14. Información relativa al transporte.
15. Otra información.
FICHA DE DATOS DE SEGURIDAD
Fecha de revisión: 10/02/2010
1. Identificación de la sustancia o el preparado y de la sociedad o empresa
Nombre del producto: OIL ACEITE
Código del producto: 12454455
Uso previsto: lubricante de motor
Identificación de la sociedad o empresa
Productor/Proveedor : ABR SA
Dirección: Polígono Cigüeñal N5. Apdo/Código postal/Ciudad
Información de emergencia
Teléfono de urgencias xxxxxxxxx
38-215 Almería Teléfono xxxxxxxxx.
2. Identificación de los peligros
En exposición prolongada puede producir dermatitis.
El aceite usado contiene impurezas nocivas.
Tóxico para los organismos acuáticos.
3. Composición/Información sobre los componentes
Aceite mineral altamente refinado.
4. Primeros auxilios
Lavar abundantemente la piel con agua. Consultar al médico si aparecen lesiones dérmicas.
Lavar los ojos con agua y consultar al medico.
En caso de ingestión consultar al médico inmediatamente. No provocar el vómito.
a
Figura 11.14. Ejemplo simplificado de ficha de seguridad.
1/8
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4.5. Evacuación
Para completar las medidas de protección en el taller se establecerá un plan de
emergencia. Consistirá en un conjunto de acciones programadas previamente
para proteger a las personas e instalaciones.
El plan será elaborado por personal especializado en colaboración con representantes de los trabajadores. Este plan será específico de cada taller y lo conocerán
todos los que trabajen en el taller.
En la siguiente tabla, se reflejan los aspectos fundamentales que en él deben figurar.
CONTENIDO BÁSICO DE UN PLAN DE EMERGENCIA
• Indicación detallada de las situaciones de peligro, con todos los factores de riesgo
Evaluación
del riesgo
– Características constructivas, instalaciones, proceso productivo
– Personas afectadas por la situación
• Condiciones de evacuación según la Norma Básica de la Edificación
• Planos de emplazamiento y localización de las zonas de riesgo
Medios
de protección
• Inventario de todas las instalaciones contra incendios: detectores, alarmas, equipos de extinción, alumbrados de señalización y de emergencia
• Recursos humanos disponibles en caso de incendio
• Planos del edificio con la localización de los medios de protección, vías
de evacuación
• Desarrollo secuencial de las acciones a realizar en caso de emergencia
Plan
de emergencia
• Clasificación de los tipos de emergencia: parcial, general, diurno, nocturno
• Intervenciones de personas y medios
• Alarma acústica para la evacuación
• Equipos de emergencia
• Organización y coordinación de las acciones necesarias para poner en
marcha el plan de emergencia y realizar su actualización periódica
Implantación
y ejecución
• Programa de mantenimiento de instalaciones peligrosas y de los medios
de prevención y protección
• Especificación del tipo de señalización de información que se debe dar
• Programa para la realización de simulacros, como mínimo una vez al
año
• Programa para la implantación, desarrollo y control del plan de emergencia
a
Tabla 11.23.
ACTIVIDADES
13. ¿Con qué tensión deben funcionar las portátiles en el taller?
14. Antes de manipular en un cuadro eléctrico, ¿qué debemos hacer?
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Unidad 11
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5. Gestión ambiental
Se entiende por gestión ambiental o gestión del medio ambiente al conjunto de
diligencias conducentes al manejo integral del sistema ambiental. Dicho de otra
forma e incluyendo el concepto de desarrollo sostenible, es la estrategia mediante la cual se organizan las actividades humanas que afectan al medio ambiente,
con el fin de lograr una adecuada calidad de vida, previniendo o disminuyendo
los problemas ambientales.
Con la gestión ambiental se trata de conseguir un equilibrio adecuado para el desarrollo económico, crecimiento de la población, uso racional de los recursos y la
protección y conservación del medio ambiente.
5.1. Gestión de residuos peligrosos
En la figura 11.15 se muestra el organigrama de gestión de residuos del taller.
GESTIÓN ADECUADA DE RESIDUOS PELIGROSOS
Trámites
administrativos
Tratamiento interno
de los residuos
Documentos
de gestión
Autorización
de producción
Separación
Documentos de
aceptación de RP
Inscripción en el
registro de PRP
Envasado
Documentos de control
y seguimiento de RP
Declaración anual
de producción de PR
Etiquetado
Registro del RP
Almacenamiento
a
Figura 11.15. Organigrama de gestión de residuos del taller.
caso práctico inicial
Aquí se destacan los puntos de la
Ley 10/98 que inciden en la regulación de los residuos peligrosos
generados por el taller.
De todos los residuos generados por los talleres, aquellos que por sus características puedan afectar a la seguridad, la salud humana o al medio ambiente se denominan residuos peligrosos y están regulados por la Ley básica de residuos 10/98,
de 21 de abril de 1998.
Los talleres de reparación de vehículos generan numerosos residuos peligrosos tales como: aceites usados, líquidos refrigerantes, baterías, pilas, líquidos de frenos,
diferentes tipos de filtros, gases refrigerantes, disolventes, pinturas, lacas, envases
de diversos productos, tubos de escape, catalizadores, etc., que de acuerdo con la
normativa actual, precisan tratamiento y control estricto.
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
Según los arts. 11 y 33 de la (Ley 10/98):
«El taller es el responsable de los residuos que genera y/o posee, por lo
tanto debe darles una gestión adecuada, de acuerdo a la legislación y hacerse cargo de los costes de dicha gestión».
Según el art. 12 de la (Ley 10/98):
Prohibiciones
• El abandono de residuos.
• El vertido o eliminación incontrolada de residuos.
• La mezcla o dilución e residuos que dificulte su eliminación.
Según los art. 11 de la (Ley 10/98):
Obligaciones
• Entregar a un gestor autorizado o participar en un acuerdo voluntario o convenio e colaboración.
• Mantener los residuos en condiciones de higiene y seguridad.
• Evitar la eliminación de los que se pueden reciclar o valorizar.
• Sufragar los gastos de gestión.
Para llevar a cabo este control la normativa distingue dos tipos de productores de
residuos en función al volumen generado:
• Pequeños productores hasta 10.000 kg de residuos peligrosos al año.
• Grandes productores más de 10.000 kg de residuos peligrosos al año.
El primer paso para la gestión de residuos es la inscripción en el registro especial
de pequeños o grandes productores de residuos que depende de los órganos competentes de las comunidades autónomas.
Los pequeños productores tienen una simplificación de la tramitación administrativa exigida en los traslados de residuos tóxicos y peligrosos.
Los trámites administrativos para un taller como productor de residuos peligrosos son:
• Inscripción en el registro de «pequeños productores de residuos peligrosos».
• Autorización administrativa de productor de residuos peligrosos.
• Declaración anual de residuos peligrosos.
Además, los grandes productores de RP estarán obligados a:
• Obtener la correspondiente autorización administrativa de productor de residuos peligrosos cuando se instale, amplíe, o modifique el taller.
• Realizar una declaración anual de los resíduos peligrosos gestionados y almacenados.
La solicitud para la inscripción en el registro de RP se realiza a través de la Comunidad Autónoma debiera aportar los siguientes datos:
• Tipo y datos de la empresa.
• Tipos y cantidades de residuos peligrosos que se generan.
• Características de los residuos.
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Unidad 11
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6. Almacenamiento y retirada de
residuos peligrosos (RP) del taller
6.1. Tratamiento interno en los talleres
La gestión de los residuos comienza por el tratamiento en los talleres en que se
producen, debiendo cumplir los siguientes requisitos:
• Separar los residuos peligrosos de los que no lo son.
• Envases y cierres sólidos, concebidos y realizados de manera que se evite cualquier pérdida de contenido.
• Envases diferenciados según los productos que han de contener (figura
11.16).
• Zona de almacenamiento separada y ventilada, a cubierto de la lluvia si es en
el exterior, y con un sistema antiderrame de los líquidos.
• Etiquetado de todos los envases de residuos, con una etiqueta de un tamaño mínimo de 10x10 cm en la que conste el nombre, la dirección y el teléfono del
taller, el código nacional del residuo, los pictogramas de los riesgos que presenta el residuo y la fecha de envasado (figura 11.17).
• El contenedor de aceite debe estar separado de los demás.
• El tiempo máximo de almacenamiento no excederá de seis meses.
Pictogramas de riesgos
Tóxico: líquido de frenos, filtros de aceite y combustibles, aceite usado, envases contaminados.
Inflamable: envases contaminados con pintura, disolventes, filtros de
aceite.
Corrosivo: baterías.
Nocivo: anticongelante, absorbentes impregnados, baterías.
a
Figura 11.16. Pictogramas de riesgos.
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
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SOLO
ACEITE USADO
Almacenamiento:
CONTENEDOR ESPECÍFICO
RESIDUO PELIGROSO
Código C.E.R.:
13 02 05
Código (según RD 952/1997):
Q7//R9//L8//C51//H6/14//A
TÓXICO
Tóxico por ingestión e inhalación
Manipúlese con prudencia
Centro Productor (C.P.):
Fecha inicio envasado (C.P.):
/
/
Fecha inicio almacenamiento (C.P.):
/
/
Fecha inicio almacenamiento (C.Transf.):
/
/
Nombre:
Dirección:
Teléfono:
a
//B0019
Figura 11.17. Etiqueta de resíduos peligrosos.
6.2. Registro de las entregas al gestor autorizado
de residuos
Los productores de residuos deberán llevar un registro en el que figuren, al menos, los siguientes datos:
• Origen de los residuos (generación propia o importación).
• Cantidad, naturaleza y código de identificación.
caso práctico inicial
En el apartado 6.2 encontrarás los
datos que debe contener el registro de entregas de residuos.
• Fecha de entrega o inicio y finalización, en el caso de almacenamiento temporal.
• Frecuencia de recogida y medio de transporte.
Período de almacenamiento
Nº de
Orden
a
Naturaleza
Fecha
inicio
Fecha
final
Tiempo
almacen.
Datos de los resíduos
Código
Código
LER
Cantidad
Bidones/
Bolsas (*)
Volumen
total
Nº Doc.
Control y
Seguimien.
1
Baterías
18/07/2008
30/10/2008
104 días
//Q6//R4//S37//C18/23//H8//
160601
54
432 kilos
2
Aceite usado
18/07/2008
17/11/2008
122 días
Q7/D15-R13/L8/C51/H5/A841
/B0019
130205
1.400
1.400 litros
3
Anticongelante
18/07/2008
18/12/2008
153 días
Q07//D15//L20//C51//H05
//A0000841//B0019
160114
2
440 kilos
18074
4
Líquido de frenos
18/07/2008
18/12/2008
153 días
Q07//D15//L20//C51//H05/14
//A0000841//B0019
161101
1
30 kilos
16266
5
Filtros de aceite
y combustible
18/07/2008
18/12/2008
153 días
Q6//D15//S35//C51//H05/
160107
1
220 kilos
18056
6
Catalizadores
30/10/2008
06/02/2009
99 días
//Q6//R4//S37//C18/23//H8//
160601
131
1.048 kilos
Tabla 11.24. Seguimiento de los residuos en el taller.
06295-04
A-124425-12
169-60-10
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Unidad 11
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6.3. Justificante de entrega
saber más
Es obligatorio informar a la Administración, en caso de pérdida,
desaparición o escape de RP.
A los grandes productores se les exige el denominado «Documento de control y
seguimiento» por cada residuo y entrega a la Administración y a los pequeños
productores un justificante de entrega, más sencillo de cumplimentar y que no es
necesario enviar a la Administración.
Este justificante es válido para todos los residuos, excepto para los aceites usados,
que precisan dicho documento de control y seguimiento, establecido específicamente para este residuo en la Orden de 28 de febrero de 1989 (BOE nº 57 de 8
de marzo de 1989).
6.4. Documentos de aceptación
saber más
Según la Ley 10/98, cabe destacar
«quedan exentos de responsabilidad administrativa aquellos que
cedan los residuos peligrosos a gestores autorizados, siempre que esta
cesión conste en documento fehaciente».
Para la entrega de los residuos, se ha de disponer del documento de aceptación por
parte del gestor.
Este documento es un compromiso documental de aceptación y debe realizarse
uno por cada residuo. Llevará un nº de orden de aceptación y aportará los datos
del productor, datos del residuo, la cantidad generada y tratamiento final del residuo.
Estos documentos deben conservarse durante un periodo no inferior a cinco años.
6.5. Comunicación del traslado de residuos
El taller o el gestor deben comunicar a la Administración, al menos con 10 días
de antelación, el traslado o la retirada de los residuos, mediante una notificación
en la que figuren los datos del productor, transportista, gestor, cantidades, fechas
e itinerarios previstos.
Datos de la recogida
Datos del Transportista
Nº
autoriz.
CC. AA.
Frecuencia
recogida
Medio de
transporte
30/10/2009
104 días
Camión caja
S.E. Acumulador
Tudor, S.A.
GR CL 3/98
CAT España S.A. A-28006294.000.00
30/10/2009
17/11/2009
122 días
Camión caja
Gestión y protección
ambiental S.L.
G.R. CL 2/03
CAT España S.A.
001/03/26395
17/11/2009
18/12/2009
153 días
Camión caja CAT España, S.A.
G.R. CL 05/02 CAT España, S.A.
CL/HIM/00902
18/12/2009
18/12/2009
153 días
Camión caja CAT España, S.A.
G.R. CL 05/02 CAT España, S.A.
CL/HIM/00926
18/12/2009
18/12/2009
153 días
Camión caja CAT España S.A.
G.R. CL 05/02
CL/HIM/00920
18/12/2009
06/02/2010
99 días
Camión caja
S.E. Acumulador
Tudor, S.A.
Tabla 11.25. Entrega de los resíduos al gestor.
GR CL 3/98
Razón
social
CAT España S.A.
Nº de
aceptación
Fecha acept.
Fecha
recogida
a
Razón
social
Datos del Gestor
CAT España S.A. A-28006294.000.00
Entr. actual
06/02/2010
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
6.6. Responsabilidades y sanciones
El incumplimiento de la ley de residuos (ley 10/98) dará lugar a responsabilidades, infracciones y sanciones, que se tipifican en los artículos 33, 34 y 35 respectivamente:
Las sanciones aplicadas a las infracciones leves podrán llegar hasta los 6.000 €.
Las sanciones aplicadas a las infracciones graves van de 6.000 € a 300.000 €.
Revocación de la autorización suspensión de la misma por un periodo de tiempo
de hasta un año.
Las sanciones aplicables a las infracciones muy graves van de 300.000 € hasta
1.200.000 €. Clausura temporal o definitiva, total o parcial, de las instalaciones
o aparatos. Revocación de la autorización por un tiempo no inferior a un año ni
superior a diez.
Potestad sancionadora
En los casos en que, de acuerdo con lo establecido en la presente Ley, la potestad sancionadora corresponda a la Administración General del Estado, será ejercida por:
a) El Director general de Calidad y Evaluación Ambiental del Ministerio de Medio Ambiente, en los supuestos de infracciones leves.
b) El Ministro de Medio Ambiente, en los supuestos de infracciones graves.
c) El Consejo de Ministros, en el supuesto de infracciones muy graves.
En estos casos, la iniciación de los correspondientes procedimientos sancionadores será competencia del Director general de Calidad y Evaluación Ambiental.
EJEMPLO
Indica los trámites administrativos para un taller, como pequeño productor de residuos peligrosos.
Solución
• Inscripción en el registro de «pequeños productores de residuos peligrosos».
• Autorización administrativa de productor de residuos peligrosos.
• Declaración anual de residuos peligrosos.
a
Figura 11.18. El incumplimiento de la ley de resíduos da lugar a infracciones severas.
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Unidad 11
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ACTIVIDADES FINALES
1. Indica las categorías de los EPI.
2. Indica tres protecciones colectivas del taller.
3. Indica tres condiciones que deben cumplir las salidas exteriores de peatones de los talleres.
4. ¿De cuánto debe ser la intensidad de iluminación general del taller?
5. ¿Qué se trata de conseguir con la gestión ambiental?
6. ¿Quién expide el documento de aceptación de los RP?
7. ¿Cuánto tiempo hay que conservar el documento de aceptación de residuos peligrosos?
8. En la notificación del traslado de residuos, ¿qué datos deben figurar?
9. ¿Cuánto es el tiempo máximo de almacenamiento de los residuos en el taller?
10. ¿A partir de cuántos kg, se considera gran productor de residuos?
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
467
EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas
1. ¿Quién desarrolla el reglamento de la Ley de PRL?
a)
b)
c)
d)
Los sindicatos y empresarios.
Los sindicatos.
Los empresarios.
El gobierno.
2. En materia de riesgos laborales, los trabajadores
en el taller están obligados a:
a)
b)
c)
d)
Usar todas las máquinas y equipos del taller.
Utilizar correctamente las máquinas, equipos, EPI…
Utilizar los EPI que crean oportuno.
No tienen obligación de usar los EPI.
3. Los delegados de prevención serán designados…
a)
b)
c)
d)
Por la dirección provincial de trabajo.
Por la dirección de la empresa.
Por y entre los representantes del personal.
Por los sindicatos.
4. ¿Cuál de las siguientes ciencias estudia la interacción entre la persona y el trabajo que realiza para
mejorar la calidad de la vida laboral?
a)
b)
c)
d)
La ergonomía.
La medicina.
La ingeniería.
La geología.
5. La altura mínima para un taller es de:
a)
b)
c)
d)
2,80 metros.
5 metros.
3 metros.
Cuanto más alto mejor.
6. Las tensiones de seguridad son:
a) Hasta 24 voltios en locales secos y 50 voltios en
locales húmedos.
b) Hasta 24 voltios en locales húmedos y 50 voltios
en locales secos.
c) Hasta 12 voltios en el taller.
d) Hasta 50 voltios en el taller.
7. Los diferenciales protegen a:
a) Las personas.
b) Las instalaciones eléctricas.
c) Los aparatos eléctricos de mucha potencia.
d) Los aparatos eléctricos que funcionan con menos
tensión.
8. Las señales triangulares con fondo amarillo son
de:
a) Obligación.
b) Advertencia.
c) Prohibición.
d) Seguridad.
9.Para que un fuego se inicie se necesita:
a) Combustible, comburente y energía de activación.
b) Combustible, comburente y reacción en cadena.
c) Gasolina, hidrógeno y oxígeno.
d) Gas, nitrógeno y oxígeno.
10. Los residuos peligrosos generados en el taller
se entregarán:
a) En un punto limpio de la ciudad.
b) Al gestor autorizado de residuos.
c) Al contenedor de basura.
d) A cualquiera de los tres anteriores.
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Unidad 11
468
PRÁCTICA PROFESIONAL
HERRAMIENTAS
• Bloc para tomar notas
• Realización de la ficha a mano o en
ordenador
MATERIAL
• Los módulos o talleres de automoción de que disponga el centro educativo
Elaboración de una ficha
de evaluación inicial de los riesgos
en el taller y su prevención
OBJETIVOS
• Que el alumno detecte por sí mismo los riesgos que pueden presentarse en el
taller durante el desarrollo de la actividad.
• Que el alumno se plantee cómo evitar esos riesgos y vea la necesidad de emplear los medios de protección más adecuados a cada caso concreto.
• Aplicar en cada caso los medios de protección colectivos y/o equipos de protección individual EPI.
• Seleccionar los EPI más indicados para cada protección.
• Aplicar y cumplir la normativa vigente en protección de riesgos.
PRECAUCIONES
• Para la realización de esta práctica, no se requieren precauciones especiales, pues consiste básicamente en reconocer cada puesto de trabajo con el equipamiento que tenga asignado para el desarrollo de las actividades que en
él se realicen.
• No interferir durante la toma de datos con otros alumnos que trabajen en esos puestos.
DESARROLLO
1. Planteamiento del problema
Se realizarán en los diferentes módulos de los talleres del centro educativo, una ficha de evaluación inicial de los
riesgos, que ellos identifiquen en función de las operaciones que en cada módulo se realizan, indicando las protecciones que estimen necesarias.
Como orientación, seguir la expuesta en esta unidad adaptándola a cada caso real.
2. Analizar el problema a resolver
Tomar nota de las actividades que se realizan en el taller.
3. Realizar un estudio de los posibles riesgos que puedan entrañar cada una de las operaciones que se puedan realizar.
4. Determinar las posibles zonas o partes del cuerpo que puedan ser afectadas.
5. Analizar el posible tipo de protección que en cada caso sea más conveniente adoptar.
6. Determinar dentro de los posibles EPI, cual es el más indicado para cada caso.
7. Realizar la ficha correspondiente.
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Seguridad y gestión ambiental en el taller
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Ejemplo de tabla
Operación o trabajo
Extracción de un motor
Carga de una batería
Operaciones de diagnosis
y puesta a punto
Comprobación en banco
del motor de arranque
Sustitución del anticongelante
Cambio de dirección
Soldeo con soldadura de hilo
Sustitución de una luna
delantera de un vehículo
Comprobación de
los fusibles del vehículo
Cambio de pastillas de frenos
Cambio de aceite
Preparación de aparejos
Sustitución de amortiguador
Sustitución de neumático
Tipo de riesgo
Medidas de seguridad
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Unidad 11
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MUNDO TÉCNICO
El reciclaje en la fase de eliminación
Toyota junto a los demás fabricantes y sectores implicados
(empresas desguazadoras y empresas fragmentadoras) ha
constituido una asociación: SIGRAUTO (Asociación Española para el tratamiento medioambiental de los vehículos
fuera de uso, www.sigrauto.com) que nace con el objetivo de coordinar y gestionar las actividades derivadas de la
normativa que regula el procedimiento a seguir al final de
la vida útil de los vehículos.
¿Qué debe hacer el propietario de un vehículo que ya
no sirve?
De acuerdo al Real Decreto*, el último propietario del vehículo será responsable de su entrega a un centro autorizado (o en su defecto en un centro de recepción), no
pudiendo en ningún caso abandonarlo ya que sería considerado como infracción grave.
* Real Decreto 1383/2002, 20/12/2002 sobre la gestión de
vehículos al final de su vida útil.
¿Qué es un centro autorizado?
Es una instalación homologada por cada comunidad autónoma que cumple todos los requisitos que obliga la directiva
para poder realizar la adecuada descontaminación y separación de materiales y componentes para su reutilización, reciclado y valoración de la forma medioambiental más correcta.
¿Dónde se encuentran los centros autorizados para
la entrega de los vehículos?
A través de la página web de Sigrauto: www.sigrauto.com,
seleccionando: LISTADO DE CENTROS DE DESGUACE se podrá localizar los centros autorizados (1) más cercanos para la
entrega de los vehículos. En el caso de resultar mas cómodo
la red de concesionarios Toyota está igualmente disponible
para informar sobre el centro de entrega más próximo.
¿Supone algún coste la entrega de un vehículo viejo
en un centro autorizado?
La legislación establece que la entrega del vehículo en un
centro autorizado sea totalmente gratuita para el último
propietario, siempre que el vehículo tenga los componentes esenciales, carezca de residuos añadidos y no haya sido
sometido a operaciones previas de desmontaje, siempre
que haya sido puesto en el mercado (vendido) después del
23/1/2003.
A partir del 1/1/2007 todas la entregas de vehículos serán
gratuitas independientemente de la fecha de venta (puesta en el mercado) siempre que las condiciones de entrega
sean las indicadas anteriormente.
¿Qué es y para qué sirve el certificado de destrucción?
Es el documento imprescindible para obtener la baja del vehículo, lo cual exime al propietario del pago del impuesto
de circulación municipal y de las revisiones periódicas reglamentarias (revisiones ITV).
Al entregar el vehículo debe exigirse el certificado de destrucción.
El certificado de destrucción únicamente podrá ser emitido por los centros autorizados, los cuales son los únicos
que garantizan la correcta realización de las operaciones
que garantizan el correcto tratamiento ecológico del vehículo. De esta manera se evita la competencia desleal a
través de centros no autorizados, que no respetarían las
exigencias de la legislación en la descontaminación y reciclado de los vehículos.
http://www.toyota.es/innovation/technology/eliminacion.aspx
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Página 471
Seguridad y gestión ambiental en el taller
471
EN RESUMEN
PREVENCIÓN DE RIESGOS
Política sobre
prevención
y protección
de riesgos
laborales
Ley de prevención
de riesgos
laborales
(Ley de PRL)
Derechos
y obligaciones
de empresarios
y trabajadores
Responsabilidades
y sanciones
Riesgos en el
taller de MVA,
prevención
y protección
Riesgos
de incendios,
prevención,
protección
y extinción
Riesgos
eléctricos,
prevención
y protección
Riesgos
inherentes
al puesto de
trabajo en la
sección de
electromecánica
Señalización
empleada
en el taller
Observaciones
de seguridad
en el taller
Señalización
óptica
Señalización
de tuberías
y conductos
Señalización
de recipientes
con gases a
presión
Señalización
del transporte
por carretera
Consideraciones
en la
construcción
y distribución
del taller
Condiciones
ambientales
Almacenamiento
y retirada
de residuos
peligrosos (RP)
del taller
Tratamiento
interno en
los talleres
Registro de las
entregas al gestor
autorizado de
residuos
Equipamiento
Justificante
de entrega
Seguridad de
los productos
utilizados.
Fichas
de seguridad
Documento
de aceptación
Comunicación
del traslado
de residuos
Evacuación
Responsabilidades
y sanciones
entra en internet
1. En la siguiente página puedes encontrar la normativa vigente en materia de seguridad en el
taller de automoción.
• http://noticias.juridicas.com
2. Busca en la siguiente dirección catálogos, noticias
y eventos acerca de la señalización de talleres.
• http://www.grafimetal.com
3. En la página siguiente puedes encontrar información de noticias, productos, fichas técnicas,
reportajes, foros y blog, eventos, recursos.
• http://www.lineaprevencion.com
12 C_Fluidos ANEXO:12 Automatismo ANEXO
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Página 472
A SIMBOLOGÍA NEUMÁTICA
B EL SISTEMA DE SUSPENSIÓN BOSE
anexos
Y
12 C_Fluidos ANEXO:12 Automatismo ANEXO
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Página 473
Simbología neumática
473
SIMBOLOGÍA NEUMÁTICA
A
SÍMBOLOS NEUMÁTICOS
Conductores
1 – de trabajo
2 – de pilotaje
3 – de purga o drenaje
Deshumidificador
Lubricador
Conductor flexible
Reductor de presión
2
1
Unión de conductores
Reductor de presión pilotado
2
1
Cruce de conductores
Manómetro (indicador de presión)
1
2
Purga de aire
1 – orificio de evacuación
2 – piso no conectable
3 – conectable por roscado
3
1
2
3
4
1
2
3
4
1
2
Grupo de accionamiento filtro-reductor, indicador de presión. Lubricador
Acoplamientos rápidos
1 – Acoplado sin válvula antirretorno
2 – Acoplado con válvula antirretorno
3 – Acoplado simple
4 – Cerrada por válvula antirretorno
Grupo de accionamiento
Esquema anterior simplificado
Inicio de instalación (presión)
Depósitos
1 – Conducciones por encima
2 – Conducciones por debajo del nivel del
líquido
3 – Conducciones a presión
4 – Conducciones con depósito con carga
Medidor de temperatura (termómetro)
Medidor de caudal
Acumuladores
1 – Hidráulico
2 – Neumático
Presostato
Válvula (símbolo general)
Silenciador
1
1
2
2
Filtro
Válvula directa (pilotaje neumático)
Normalmente abierta
Purgadores
1 – Mando manual
2 – Mando automático
Válvula inversa (pilotaje neumático)
Normalmente cerrada
Filtro con purgador
1 – Mando manual
2 – Mando automático
Válvula antirretorno
1 – No regulada
2 – Regulada (tarada)
1
2
Y
12 C_Fluidos ANEXO:12 Automatismo ANEXO
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Anexo A
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A SIMBOLOGÍA NEUMÁTICA (cont.)
SÍMBOLOS NEUMÁTICOS
1
2
Válvula antirretorno
1 – Al cierre
2 – A la apertura
a
b
Selector de circuitos
Regulador de caudal en un solo sentido
c
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Válvula de escape rápido
Limitador de presión (válvula de seguridad)
1
2
Limitador de presión pilotado
1
1
1
2
2
Limitador proporcional de presión
1
Distribuidor 2 p, 2 v
1 – Accionamiento manual
2 – Accionamiento neumático con retorno
por resorte
Distribuidor de 2p, 3 v
Accionamiento neumático en dos sentidos
Reductor de presión pilotado
Distribuidor de 2 p, 4 v
Accionamiento neumático en los dos sentidos
Reductor diferencial de presión
Distribuidor de 2 p, 5 v
Accionamiento neumático en un sentido y retorno por resorte
2
Reductor proporcional de presión
Regulador de caudal
(a) Simplificado
1a
1b
2a
2b
3a
3b
4a
4b
5a
5b
a
Regulador de caudal con retorno al depósito
(a) Simplificado
a
Divisor de caudal
M
6
Válvula de estrangulamiento
(a) Simplificado
a
Distribuidores
a) Distribuidor de 2 posiciones
b) Distribuidor de 3 posiciones con posición
intermedia de paso
c) Distribuidor de 3 posiciones indistintas
Vías interiores
1 – 1 vía
2 – 2 vías paralelas
3 – 2 vías cruzadas
4 – 2 orificios cerrados
5 – 2 vías conexión transversal
6 – 2 orificios cerrados y 2 vías en by-pass
7 – 1 orificio cerrado y 2 vías
8 – 1 orificio cerrado 2 vías en paralelo
9 – 4 orificios cerrados
a
b
Mando de distribuidores
1 – Mando por fluido directo
1a - por presión
1b - por depresión (falta pres.)
2 – Mando por fluido indirecto
2a - por presión
2b - por depresión
3 – Mando combinado
3a - por electroimán y distribuidor piloto
3b - por electroimán o distribuidor piloto
4a - equivale a 3a
4b - equivale a 3b
5 – Mando eléctrico
5a - por electroimán (un arrollamiento)
5b - por electroimán (dos arrollamientos)
5c - por motor eléctrico
Mando mecánico
a - por pulsador
b - por resorte (muelle)
Y
12 C_Fluidos ANEXO:12 Automatismo ANEXO
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12:54
Página 475
Simbología neumática
475
SÍMBOLOS NEUMÁTICOS
a
b
a
b
c
d
Mando mecánico
a – por rodillo
b – por rodillo abatible
Convertidor de presión aire-aceite
Mando manual
a – símbolo general
b – por pulsador
c – por palanca
d – por pedal
1
1 – Motor de caudal constante:
Motor hidráulico no reversible
2
a
b
2 – Motor de caudal constante.
Motor hidráulico reversible
Mecanismo articulador
a – articulación simple
b – articulación con palanca
c – articulación con punto fijo
c
3
Ejes rotativos
a – un solo sentido de rotación
b – con dos sentidos de giro
a
b
4
3 – Motor de caudal constante.
Motor neumático no reversible
4 – Motor de caudal variable no reversible
5 – Motor de caudal variable reversible
Dispositivo de mantenimiento de posición
5
Dispositivo de enclavamiento
1
2
1
Cilindros
1 – de simple efecto
2 – de simple efecto con retorno por resorte
1 – de doble efecto
6 – Motor térmico
M
1
2
1 – Bomba de caudal constante, compresor
Bomba hidráulica no reversible
3
2 – Bomba de caudal constante, compresor
Bomba hidráulica reversible
2 – de doble efecto con doble vástago
2
3
4
5
6
7
3 – de doble efecto con amortiguación
al retorno
4 – de doble efecto con amortiguación
a la ida y retorno
5 – de doble efecto con amortiguación
regulable al retorno
6 – de doble efecto con amortiguación
regulable a la ida y retorno
3 – Bomba de caudal constante, compresor
no reversible
4
4 – Bomba de caudal variable, no reversible
5
7 – multiplicador de presión con fluido
de la misma naturaleza
5 – Bomba de caudal variable, reversible
6 – Bomba de vacío
6
8
8 – multiplicador de presión con fluidos
de distinta naturaleza (aire-aceite)
Y
12 C_Fluidos ANEXO:12 Automatismo ANEXO
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Anexo B
476
B EL SISTEMA DE SUSPENSIÓN BOSE
Todas las suspensiones de automóviles tienen dos objetivos: comodidad para el
pasajero y control del vehículo. La comodidad para el pasajero resulta de aislarlo
de las irregularidades del pavimento. El control se logra evitando que el vehículo se balancee y se incline hacia adelante o hacia atrás en exceso y manteniendo
un buen contacto entre el neumático y la carretera.
Lamentablemente, estos objetivos están en conflicto. En un vehículo de lujo la suspensión generalmente está diseñada con énfasis en la comodidad, pero el resultado es un vehículo que se balancea y se inclina hacia adelante o hacia atrás mientras el conductor conduce, gira y frena. En los vehículos deportivos, donde el
énfasis radica en el control, la suspensión está diseñada para reducir el balanceo y
los movimientos hacia adelante y hacia atrás, pero se sacrifica la comodidad.
La solución, después de evaluar los sistemas de resortes/amortiguadores convencionales y variables así como enfoques hidráulicos y neumáticos, se determinó
que ninguno tenía la combinación de velocidad, fuerza y eficiencia necesaria para
proporcionar los resultados deseados. El estudio llevó al electromagnetismo como
el enfoque que podía hacer realidad las características deseadas de suspensión.
La suspensión Bose exigía avances significativos en cuatro disciplinas principales:
motores electromagnéticos lineales, amplificadores de potencia, algoritmos de
control y velocidad de cómputo. Bose asumió el desafío de las primeras tres disciplinas y apostó a los desarrollos que la industria haría en la cuarta.
Los prototipos de la suspensión de Bose han sido instalados en vehículos de producción estándares. Estos vehículos de investigación han sido probados en una
amplia variedad de carreteras, en pistas y pistas de durabilidad.
El sistema de suspensión Bose incluye un motor electromagnético lineal y un
amplificador de potencia en cada rueda y un conjunto de algoritmos de control.
Esta combinación patentada de suspensión y software de control hace posible, por
primera vez, combinar comodidad y control superiores en el mismo vehículo.
Motor electromagnético
a
Unidad de control
Sistema de suspensión instalado por completo
Un motor electromagnético lineal se encuentra instalado en cada rueda de un vehículo con equipos Bose. Dentro del motor electromagnético lineal se encuentran
imanes y bobinas. Cuando la energía eléctrica se aplica a las bobinas, el motor se
retrae y se extiende, creando movimiento entre la rueda y la carrocería.
Y
12 C_Fluidos ANEXO:12 Automatismo ANEXO
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Página 477
El sistema de suspensión Bose
477
Una de las ventajas principales de un enfoque electromagnético es la velocidad.
El motor electromagnético lineal responde lo suficientemente rápido para equilibrar los efectos de los baches y salientes, manteniendo la comodidad. El motor
ha sido diseñado para una fuerza máxima en un pequeño paquete, lo que permite colocar la suficiente fuerza para evitar que el vehículo se balancee y se incline
durante maniobras de manejo agresivas.
Los amplificadores de potencia regenerativos permiten que la energía fluya en el
motor electromagnético lineal y también permiten que la energía sea devuelta desde el motor. Por ejemplo, cuando la suspensión Bose encuentra un bache, la energía
es usada para extender el motor y aislar a los ocupantes del vehículo de las perturbaciones. Del lado opuesto al bache, el motor opera como generador y devuelve la energía a través del amplificador. Al hacer eso, la suspensión Bose requiere menos de un
tercio de la energía de un sistema de aire acondicionado de un vehículo típico.
El sistema de suspensión Bose está controlado por un conjunto de algoritmos matemáticos de control que funcionan observando las mediciones de sensores obtenidas alrededor del vehículo y enviando los comandos a los amplificadores de potencia instalados en cada esquina del vehículo. El objetivo de los algoritmos de
control es permitir que el vehículo se deslice suavemente por la carretera y eliminar el balanceo y la inclinación mientras se conduce.
Actualmente, en la mayoría de los vehículos de producción, el sistema de suspensión consta de módulos de suspensión trasera y delantera que se fijan a la parte
inferior del vehículo. La suspensión Bose aprovecha esta configuración creando
módulos de reemplazo de suspensiones trasera y delantera. Mediante esta técnica, el equipo de investigación ha podido readaptar el sistema de suspensión Bose
a los vehículos de producción actuales, con mínimas modificaciones.
Los módulos de suspensión delantera Bose utilizan una configuración con puntal
MacPherson modificada y los módulos de suspensión trasera usan varillaje de doble horquilla para conectar un motor electromagnético lineal entre la carrocería
del vehículo y cada rueda. Se utilizan resortes de torsión para soportar el peso del
vehículo. Además, la suspensión Bose incluye un amortiguador en cada rueda que
evita rebotes provocados por los neumáticos mientras se conduce. A diferencia de
los amortiguadores convencionales, que transmiten la vibraciones a los pasajeros
del vehículo y sacrifican la comodidad, el amortiguador en el sistema Bose funciona sin ejercer presión contra la carrocería, conservando así el confort del pasajero.
Los vehículos equipados con la suspensión Bose han sido probados en una gran
variedad de carreteras y en diferentes condiciones y han demostrado los beneficios en comodidad y control que los conductores disfrutarán a diario mientras
conducen. Además, los vehículos han sido sometidos a pruebas de maniobrabilidad y durabilidad en centros de pruebas independientes.
Cuando los conductores que prueban autos hacen maniobras de giro bruscas, como
cambiar de carril, perciben inmediatamente la eliminación del balanceo. De la misma manera, pueden notar rápidamente la eliminación del cabeceo cuando aceleran
o frenan de golpe. Los conductores profesionales de pruebas han informado un aumento en la sensación de control y confianza gracias a estas ventajas. Cuando prueban la
suspensión Bose en carreteras con baches, informan que la reducción en el movimiento de la carrocería del vehículo en general resulta en mayor comodidad y control.
Y
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Página 478
12 C_Fluidos ANEXO:12 Automatismo ANEXO
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Página 479
SOLUCIONES
EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS
RESPUESTAS CORRECTAS DE LA SECCIÓN
UNIDADES
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
b
d
a
a
a
b
a
d
c
d
d
a
2
c
a
c
a
d
d
b
a
c
b
3
d
d
d
c
d
c
c
a
d
a
4
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
5
b
b
d
c
a
c
b
d
a
c
6
a
d
b
c
a
b
d
c
7
b
d
c
b
a
a
b
b
c
8
c
d
a
b
a
b
c
a
c
c
9
b
a
d
a
b
b
a
d
b
a
10
b
c
b
d
b
d
b
c
c
11
d
b
c
a
c
b
a
b
a
b
d
Circuitos de fluidos SD - cre digital_CF 06/04/11 11:43 Página 1
d
Edición: Javier Ablanque
Diseño de cubierta: Paso de Zebra
Fotocomposición, maquetación
y realización de gráficos: J.B. Estudio Gráfico y Editorial, S.L.
Fotografías: Audi, autores, BMW, BOSCH, Burmeister, Citroën, Deutz,
Fiat Auto España, S. A., Ford, Honda, Mazda Corporation,
Mitsubishi Sport España, Opel, Peugeot, Porsche Ibérica, S. A., Photodisc,
Renault, Saab, Salzer, Seat, Tecner Ingeniería, S. A., Toyota, Volkswagen
y archivo Editex
Dibujos: FER - Fotocomposición, S. A., J.B. Estudio Gráfico y Editorial, S.L.
y Seven
Preimpresión: José Ciria
Producción editorial: Francisco Antón
Dirección editorial: Carlos Rodríguez
Editorial Editex, S. A. ha puesto todos los medios a su alcance para reconocer en citas y referencias los eventuales derechos de terceros y cumplir todos los
requisitos establecidos por la Ley de Propiedad Intelectual. Por las posibles omisiones o errores, se excusa anticipadamente y está dispuesta a introducir las
correcciones precisas en posteriores ediciones o reimpresiones de esta obra.
d
c
El presente material didáctico ha sido creado por iniciativa y bajo la coordinación de Editorial Editex, S. A., conforme a su propio proyecto editorial.
© Tomás González Bautista
Gonzalo del Río Gómez
José Tena Sánchez
Benjamín Torres Vega
© Editorial Editex, S. A.
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