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• Kevin Salinas Yance

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CAPACITACIÓN SOBRE MANGUERAS HIDRÁULICAS

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO CONSTRUCCIÓN DE MANGUERAS Las mangueras se construyen en capas y tienen cuatro componentes principales: camisa, amortiguación, refuerzo y recubrimiento. La capa interna se conoce como tubo interior (o camisa). El tubo interior transporta y contiene el fluido. Debido a que el fluido está en contacto directo con el tubo interior, el material del tubo debe ser compatible con el fluido.

Capas de la manguera

Una manguera con varias capas de refuerzo puede tener una capa de amortiguación (o capa de reducción de fricción) entre cada capa de refuerzo. La capa de amortiguación reduce el contacto entre las diferentes capas de refuerzo y, por tanto, disminuye la fatiga del alambre, que puede llevar a una perforación del tubo interior.

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TÉCNICO La siguiente capa es la capa de refuerzo. La capa de refuerzo determina la resistencia de la manguera. La capa de refuerzo puede ser de algodón, material sintético o alambre. El algodón o el material sintético generalmente están trenzados, mientras que el alambre puede estar trenzado o en espiral. Algunas mangueras tienen varias capas de refuerzo. La capa final es el recubrimiento. El recubrimiento protege la capa de refuerzo de los agentes externos. El recubrimiento puede ser de acero, goma o tela. El recubrimiento de tela es trenzado, mientras que el de goma puede tener una apariencia lisa o enrollada.

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RESUMEN

TÉCNICO Los principales elementos de una manguera

Tubo interior

Tubo interior Nitrilo (NBR), Neoprene (CR) Características :

Refuerzo

Resistencia al fluído, resistencia a los impulsos (vida útil)

Refuerzos :

Fibras textiles y alambre de acero Resistencia a la presión y a los impulsos

Cubierta intermedia

Cubierta intermedia : Nitrilo (NBR) Características : Adhesión y protección entre los refuerzos

Cubierta de la manguera : Caucho Sintético Características : Protección contra las condiciones atmosféricas, ozono, rayos UV y condiciones externas de trabajo

Cubierta de la manguera

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TÉCNICO

Construcción de la Manguera Refuerzo de acero trenzado

Refuerzo de acero espiralado

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TÉCNICO NORMAS DE MANGUERAS Existen tres normas de mangueras, reconocidas internacionalmente. La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) establece las normas para Norteamérica. Las mangueras alemanas siguen la Norma Industrial Alemana (DIN) y las mangueras japonesas la Normal Industrial Japonesa (JIS).

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TÉCNICO Especificaciones SAE de Mangueras Las mangueras SAE tienen la especificación “R” o “J”. La norma SAE usa la construcción de la manguera como un factor principal para definir su especificación. Por tanto, las mangueras de diferentes diámetros, de cualquier serie 100R específica (por ejemplo 100R2), tendrán la misma construcción pero pueden clasificarse para diferentes presiones de trabajo.

SAE 100R 1AT/2AT

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TÉCNICO Especificaciones DIN de Mangueras La norma DIN clasifica las mangueras con una especificación de Serie 200. Las mangueras DIN, al igual que las SAE, se basan principalmente en su construcción. La tabla “Especificaciones DIN 20021, 20022 y 20023: Presión de Trabajo Máxima (bars/lb/pulg2)

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TÉCNICO Especificaciones JIS de Mangueras La norma JIS clasifica las mangueras de acuerdo con la presión de trabajo máxima. Las mangueras en una misma clase JIS, se clasifican en la misma presión de trabajo máxima. Por ejemplo, todas las mangueras de la clase 175 JIS tienen una presión de trabajo máxima de 175 kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm2). Aunque la presión de trabajo máxima de todas las mangueras de una misma clase JIS es la misma, la construcción de la manguera puede variar con el diámetro interior.

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TÉCNICO NÚMERO DE IDENTIFICACIÓN DE TAMAÑO Diámetro Interno Total El número de identificación de tamaño indica el diámetro interno (I.D.) del tubo interior de la manguera en dieciseisavos de pulgada, excepto en las mangueras para sistemas de aire acondicionado, motores y frenos de aire. Por ejemplo, la manguera de 1/2 pulgada 100R2 SAE tiene un número de identificación de tamaño 8, debido a que ese es el número de dieciseisavos en media pulgada. El uso de la medida del diámetro interno real para determinar el número de identificación de tamaño es el método de diámetro de interno total. Medición de una manguera de número de identificación de tamaño 8 – Diámetro Interno Total

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TÉCNICO Mientras que las especificaciones SAE se refieren al tamaño de la manguera como el número de identificación del tamaño de manguera, las especificaciones JIS se refieren a éste como el tamaño nominal y las especificaciones DIN identifican el tamaño de la manguera en unidades DIN. Los tamaños JIS y DIN de las mangueras se relacionan con el diámetro interno de la manguera. La siguiente tabla muestra la conversión del diámetro interno real al número de identificación de tamaño, tamaño nominal y unidades DIN. Por ejemplo, una manguera 10 DIN equivale a una manguera de tamaño 9 JIS y a una de tamaño 6 SAE.

Nomenclatura de Tamaño de la Manguera: Diámetro Interno Total

SAE (Número de Identificación de Tamaño) -3 -4 -5 -6 -8

DIN (Tamaño DIN)

JIS (Tamaño Nominal)

5 6 8 10 12 – 13

– 6 – 9 12

3 * 16 = 3 16

4

1 * 16 = 4 4

Diámetro Interno Real Pulgadas

Milímetros

0,188 (3/16) 0,250 (1/4) 0,313 (5/16) 0,375 (3/8) 0,500 (1/2)

2

3 * 16 = 6 8

4,8 6,4 7,9 9,5 12,7

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TÉCNICO Diámetro Interno Equivalente del Tubo En las mangueras para los sistemas de aire acondicionado, motores y frenos de aire, el número de identificación de tamaño indica el diámetro interno equivalente del tubo interior. En el ejemplo presentado a continuación, el número de identificación de tamaño indica el diámetro exterior real del tubo rígido en dieciseisavos de pulgada. El diámetro interno del tubo interior de la manguera reemplazada es el mismo diámetro interno del tubo rígido de la manguera de reemplazo.

La Guía de Productos y Herramientas para Mangueras Cat (PECP5030) incluye la tabla “Manguera 100R5 comparada con la Manguera de un Alambre Trenzado Cat – Con Recubrimiento de Tela (556)” que muestra la conversión del diámetro externo al número de identificación de tamaño para mangueras en que se usa el método de diámetro interno equivalente del tubo para determinar el número de identificación de tamaño.

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TÉCNICO

MÉTODOS DE IDENTIFICACIÓN

Identificación a partir de la línea de identificación de la manguera Las mangueras tienen impresa en toda su longitud la información de las especificaciones. Esta información impresa se conoce como la línea de identificación de la manguera. La línea de identificación Caterpillar indica el tipo de manguera, el número de identificación de tamaño, el número de pieza, el diámetro interno, la presión de trabajo, el código de fecha y el código de la Asociación de Seguridad y Salud en Minas (Mine Safety and Health Administration – MSHA).

Línea de Identificación de las Mangueras Caterpillar

Selección de una Manguera

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Selección de una Manguera

TÉCNICO

Para una buena selecciòn de una manguera se deberá tomar en cuenta las siguientes caracteristicas:

- Tamaño o diámetro - Temperatura - Aplicación o uso

- Material o Fluido a transportar - Presión de trabajo - Extremos o terminales

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TÉCNICO

Tipos de Manguera Dentro de los tipos más comunes de mangueras podemos encontrar los siguientes: Especificación Estándar SAE 100 R1AT

Construcción ( po de Refuerzo ) Una malla de refuerzo de acero

SAE 100 R2AT

Dos mallas de refuerzo de acero

2SN-K

Dos mallas de refuerzo de acero

SAE 100 R4

Un espiral helicoidal de acero

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TÉCNICO

Tipos de Manguera Especificación Estándar

Construcción ( po de refuerzo)

SAE 100 R5

Una malla de refuerzo de acero

SAE 100 R12

Cuatro mallas espiraladas de acero

SAE 100 R13

Ø Hasta Ø 1” cuatro mallas espiraladas Ø A par

r de Ø 1 ¼” seis mallas espiraladas

DIN EN 856 4 SP

Cuatro mallas espiraladas de acero

DIN EN 856 4 SH

Cuatro mallas espiraladas de acero

Preparación de la Manguera

ENTRENAMIENTO

Preparación de la Manguera

TÉCNICO

Cómo medir una Manguera En el caso de algunos ensambles, la longitud de la manguera debe tener una tolerancia mínima con el fin de efectuar una instalación correcta. Esto es especialmente para ensambles cortos de mangueras de alta presión. Para esto definiremos algunos términos:

DROP : Es la longitud que existe en los conectores curvos , desde el eje de la espiga hasta la cara del asiento del conector.

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TÉCNICO

Preparación de la Manguera

DROP

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO

Preparación de la Manguera CUT – OFF: Es la longitud del conector que no esta

directamente en contacto con la manguera. Para conectores rectos: Es la longitud desde el anillo de traba hasta el

extremo de la rosca (conector macho) o hasta el extremo de la tuerca (conector hembra).

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TÉCNICO

Preparación de la Manguera

CUT OFF

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO

Preparación de la Manguera Para Conectores Curvos: Es la longitud desde el anillo de traba hasta el eje del asiento del conector. CUT OFF

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO

Preparación de la Manguera Antes de cortar la manguera asegúrese de haber entendido la diferencia entre “longitud de manguera cortada” y “longitud total del ensamble”.

LARGO DE MANGUERA LARGO TOTAL DEL ENSAMBLE

Mangueras Hidraulicas

El Proceso de Prensado

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TÉCNICO

El Conector Hidraulico Cuello de traba

Espiga

Dientes de la espiga

Férrula

Cabeza del conector

Pestaña de la férrula Anillo de traba

Diente de la férrula

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TÉCNICO

El proceso de prensado La deformación de la espiga dependerá de:

FN

a) La cubierta de la manguera b) La forma y material de la espiga

c) Tener presente que el caucho es incompresible

ð La deformación depende de la fuerza perpend. FN ð La deformación de la espiga tambien depende de la forma de la férrula.

FN

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TÉCNICO

El proceso de prensado Estiramiento de la férrula y la espiga durante el prensado L + DL

El caucho es incompresible

ENTRENAMIENTO

El proceso de prensado

TÉCNICO

El mejor indicador de un correcto prensado es cuando la espiga interior se deforma controladamente. Esto depende directamente de la fuerza perpendicular FN. FN

Valores de referencia: DF = DI - 5%

DI DF

DI = Ø int. espiga antes del prensado DF = Ø int. después del prensado FN = Fuerza de prensado

FN

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TÉCNICO

El proceso de prensado Debido a la fuerza perpendicular FN para lograr el Ø de prensado, ocurre una deformación irreversible en la espiga y férrula. Esto es causado por el flujo del metal.

Prensado

Deformación plástica del metal debido a que el caucho es incompresible

Elongación lineal de la férrula

Deformación de la espiga

Fuerza de corte de la cubierta y tubo interior

Fuerza Perpendicular

FN

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO

Sobre prensado casos típicos

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TÉCNICO

El Proceso de Prensado RESUMEN Ü El prensado depende de la fuerza perpendicular FN . Este prensado va a ser el correcto cuando la espiga se deforme el 5% como se indicó anteriormente. Ü El mismo Ø de prensado puede hacer que en espigas diferentes la deformación interior de la espiga sea diferente. Ü La interacción entre la manguera y conector depende de:

Elongación lineal de la férula Diseño de la férrula

Proceso de deformación de la espiga Manipuleo previo de los elementos

Factores que influyen en la vida útil de la manguera MA

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TÉCNICO

Las mangueras están expuestas a diferentes condiciones de operación, las cuales influyen significativamente en la vida útil

R P . . . presión de trabajo, picos de presión v . . . velocidad del fluído

j

text

tint . . . temperatura del fluído interno

text . . . temperatura del ambiente exterior R . . . radio de curvatura

P v tint

j . . . entorchado MA . . . Medio Ambiente

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO Factores que influyen en la vida útil de la manguera

Agrietado del tubo interior causado por el endurecimiento del material debido a un sobrecalentamiento.

Factores que influyen en la vida útil de la manguera

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TÉCNICO

El uso continuo de la manguera en condiciones que exceden la presión dinámica de trabajo Rotura de la malla de acero debido a la fatiga Rotura de la manguera El uso continuo de la manguera excediendo la temperatura de trabajo y el sobrecalentamiento del tubo interior debido a la excesiva velocidad del fluido

P v, tint

Endurecimiento y rotura del tubo interior, produciendo fugas y pérdida del conector Es recomendable una velocidad del fluído hidráulico de entre 3 y 6 m/seg (máx. 8 m/seg)

Factores que influyen en la vida útil de la manguera

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TÉCNICO

Reducción del radio mínimo de curvatura

R

j

Fatiga en el acero de la malla, así como en el material de caucho, produciendo una clara reducción en la resistencia a los impulsos (vida útil de la manguera) Deformación de la manguera: tracción, entorchado

Deformación y fatiga en los refuerzos de acero Una manguera a alta presión, doblada con respecto a su eje 7°, puede reducir su vida útil en 90 %.

Factores que influyen en la vida útil de la manguera

t

P

t

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO

Factores que influyen en la vida útil de la manguera

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TÉCNICO

Alta exposición a los rayos solares (ozono, rayos UV), en combinación con una reducción en el radio de curvatura

MA

text

Rotura de la cubierta de la manguera, mostrando los refuerzos de acero, originando que estos se oxiden y se rompan Exposición de la manguera a una fuente de calor excesivo

Endurecimiento y resecamiento de la cubierta de la manguera, rotura, corrosión

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO

La operación continua y simultanea a:

Rmin

Pmax tmax

- máxima presión de trabajo - máxima temperatura de trabajo - mínimo radio de curvatura pueden causar la reducción de la vida útil de la manguera

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO

De acuerdo a la Norma DIN EN -4% +2%

Elongación bajo presión de trabajo (valores promedio)

L

± 0,5 %

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO

(= vida útil)

R1AT R2AT R12 R13 R15 2 SN-K

150,000 ciclos 200,000 ciclos 500,000 ciclos 500,000 ciclos 500,000 ciclos 1´000,000 ciclos

ENTRENAMIENTO

TÉCNICO

Sobresaliente resistencia al uso y a la abrasión Valores de abrasión después de 200 mil ciclos 100 mm 0,5

25 N

R

abrasion [g]

0,4

0,3

0,2

0,1

0 ISO 6945

S-Standard

S-FLH

SEMPERSHIELD

GRACIAS