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• Kevin Delrio Serpa

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10. Explique e ilustre el funcionamiento del Swivel Joint en una excavadora. Especifique sus partes y la importancia en el funcionamiento del sistema hidráulico de la excavadora. SOLUCIÓN Swivel Joint Las juntas giratorias son componentes de precisión para la conexión entre tuberías estacionarias (o mangueras) y partes giratorias de máquinas. La función es el transporte de sustancias gaseosas, líquidas o semisólidas desde y hacia máquinas. También se utilizan en sistemas de tuberías móviles, como sistemas de tuberías giratorias, o brazos de carga y como reducción de fuerzas mecánicas en la manguera y son un elemento de construcción importante. Dependiendo de la aplicación, puede ser necesario más de un canal para el flujo de entrada y salida de los medios. El número de canales puede variar de 2 a 35, separados por sellos. (NMF Techniek BV, 2017) Una swivel joint, también denominada rotary joint o rotary coupling, permite la transferencia de calor y los medios hidráulicos típicamente usados con swivel joints incluyen vapor, agua, aceite térmico, aceite hidráulico, aire y refrigerante. (Kadant Inc., 2017) Las swivel joints se usan muchas aplicaciones algunos ejemplos son: los manipuladores giratorios, prensas, grúas, carretes de manguera, máquinas de fabricación de papel, brazos de carga para camiones o carros de ferrocarril, sistemas flotantes de drenaje de lluvia en la azotea, etc. Son posibles combinaciones con uniones rotativas eléctricas. (NMF Techniek BV, 2017) Mediante la combinación de varios programas, es posible citar una junta giratoria para una aplicación en casi todas las situaciones. Las juntas giratorias pueden suministrarse en ejecución estándar y especial, acero, acero inoxidable, bronce, aluminio, de 1/8 "a 30" de diámetro. (NMF Techniek BV, 2017) Las uniones rotatorias están diseñadas para cada aplicación única teniendo en cuenta los tipos de medios, el número de trayectos de flujo, las temperaturas, las presiones, las velocidades, las cargas y los entornos. (Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) , 2017) Las uniones rotatorias se utilizan en una amplia gama de industrias, desde uniones rotativas compactas para aplicaciones de semiconductores hasta uniones rotatorias grandes y resistentes para aplicaciones de energía, defensa e industriales. (Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) , 2017) 10.1. Partes de una swivel joint:

Figura 1. Desglose de piezas del swivel joint. (Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) , 2017)

10.1.1.

Eje (shaft)

El eje es el componente que transporta el fluido a través de la unión rotatoria en el tambor o rollo. En muchos casos, el eje girará con el tambor o carcasa. En algunos casos, como en las uniones giratorias de brida más grandes, el eje puede ser estacionario mientras la carcasa gira. Los cojinetes y el sello se montan típicamente alrededor del eje. (Duff Norton , 2017)

Figura 2. Eje del swivel joint. (Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) , 2017)

10.1.2.

Cojinetes (bearings)

La segunda parte más importante de la Unión Rotaria es el cojinete. Una Unión Rotaria puede tener solamente un cojinete o cojinetes múltiples. En la Unión Rotaria se pueden utilizar cojinetes de rodillos, como cojinetes de bolas y rodamientos de rodillos cónicos, o cojinetes sin rodillos, como cojinetes de grafito y bujes de bronce. Los cojinetes se utilizan siempre para permitir que una parte de la junta, ya sea el eje o la carcasa, gire. (Duff Norton , 2017)

Figura 3. Cojinetes. (Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) , 2017)

10.1.3.

Sello mecánico (mechanical seal)

El elemento principal del Swivel Joint es el sello. El sello evita que el medio (agua, aceite, aire, etc.) escape fuera de la unión rotaria mientras la rotación está en sucediendo. Existen diferentes tipos básicos de juntas mecánicas en las uniones rotatorias: 1) sellador mecánico de cara frontal tipo empujador, 2) cierre mecánico de cara frontal sin empujador, 3) sellos de labio y 4) sello de junta tórica. Los sindicatos rotarios pueden tener más de un sello. (Duff Norton , 2017)

Figura 4. Sellos mecánicos. (Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) , 2017)

10.1.4. Tambor (housing) La carcasa es el componente que reúne todos los demás elementos del swivel joint. La carcasa tiene un orificio de entrada, que es un orificio roscado al que se une la manguera que suministra el medio. La unión giratoria también puede tener un orificio de salida, si se está utilizando la misma junta para suministrar fluido a un punto y para retirar fluido del punto. En las uniones rotarias más pequeñas, la carcasa es estacionaria. En uniones rotatorias más grandes, la carcasa puede atornillarse usando una brida. (Duff Norton , 2017)

Figura 5. Carcasa. (Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) , 2017)

Figura 6. Esquema del intercambio de fluido en el swivel joint. (Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) , 2017)

10.2. Aplicaciones (Far Hydraulics, 2017)  Equipo de movimiento de tierra  Turbinas Hidroeléctricas (tipo Kaplan)  Equipo de manejo de materiales  Herramientas de máquina  Máquinas de uso especial, etc.  Grúas Móviles  Tiroladoras de vagones  Rigs y Simuladores de Prueba  Automatización  Equipos de Minería 10.3. Juntas giratorias de alta presión Estas juntas son ampliamente utilizadas en aplicaciones en las que la transferencia de fluido tiene lugar bajo alta presión y se requieren rotaciones continuas de 360 °.  Presión máxima: 350 bar  Número máximo de puertos: 12  Flujo Máximo: 250 lpm

10.3.1. Principales aplicaciones de juntas de alta presión:  Grúas móviles  Excavadoras hidráulicas  Equipo de movimiento de tierras y construcción



Equipo de manejo de materiales

10.4. Aplicación a Excavadoras Los swivel joints están montado sobre el carro de una excavadora y cuando el carro superior gira, a través de un mecanismo de accionamiento, el pasador de accionamiento del eje obtendrá la fuerza de rotación/par. El eje junto con las mangueras de entrada también gira con referencia al eje de acoplamiento. Esto evita la torsión de las mangueras. El acoplamiento rotatorio se utiliza para proporcionar suministro de aceite a todos los elementos hidráulicos como el cilindro, los motores hidráulicos, etc., que se montan debajo del carro inferior. En caso de acoplamiento giratorio, el cuerpo exterior puede ser elemento giratorio o estacionario. (Hycom Engineering, 2017) El swivel joint puede tener cualquier número de puertos dependiendo del requerimiento de la aplicación. El swivel joint es un miembro importante del equipo de movimiento de tierra y el acceso de este elemento hidráulico es muy difícil ya que está montado debajo de la superestructura. Debido a esto el diseño tiene que ser perfecto y la prueba para ser hecho también, debe probarse cerca de la condición real de trabajo. El corazón del acoplamiento rotatorio es el sistema de sellado y tiene que ser a prueba de fugas. No debe haber ninguna fuga entre puertos que resulte en mal funcionamiento de todo el equipo. (Hycom Engineering, 2017) Cuanto más alto sea el número de sellos, más alto es el par y todos los dependientes en la selección de los sellos. Otro aspecto importante es que la precisión de fabricación de todos los componentes influye en un par más alto. Se debe tener cuidado al diseñar, hay que tener en cuenta la caída de presión y la precisión de fabricación de los acoplamientos rotativos, ya que esto es crítico para el funcionamiento de todo el equipo. (Hycom Engineering, 2017)

Figura 7.Excavadora. (Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) , 2017)

Figura 8. Swivel Joint en excavadora. (Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) , 2017)

Figura 9. Intercambio de fluidos en la excavadora a través del Swivel joints.

REFERENCIAS Duff Norton . (17 de 09 de 2017). Duff Norton - A Columbus McKinnon Company. Obtenido de https://www.duffnorton.com/rotary-unions-summary Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) . (17 de 09 de 2017). Dynamic Sealing Technologies, Inc. (DSTI) . Obtenido de https://www.dsti.com/learn/what-is-a-rotary-union/ Far Hydraulics. (17 de 09 de 2017). Far Hydraulics. Obtenido de http://www.tornadofluidpower.com/hydraulics_rotary_joints_valves.htm Hycom Engineering. (17 de 09 de 2017). Hycom Engineering. Obtenido de http://www.hycomengineering.com/articles/rccouplingfunctions.pdf Kadant Inc. (17 de 09 de 2017). Kadant Inc. Obtenido de https://www.kadant.com/en/products/rotary-joints NMF Techniek BV. (17 de 09 de 2017). NMF Techniek BV. Obtenido de http://nmfgroup.com/en/products/swivel-joints