Guía de diagnóstico: eliminación de la desalineación y el deslizamiento de los cilindros hidráulicos

1. Descripción del Problema y Ámbito de Aplicación

Esta guía de diagnóstico está diseñada para identificar y solucionar problemas de deriva y fluencia de cilindros hidráulicos en sistemas industriales. El desplazamiento se refiere al movimiento no deseado del cilindro cuando está en una posición fija o bajo carga, mientras que la fluencia es un movimiento lento y desigual. Ambos fenómenos indican fugas internas en el sistema hidráulico, lo que provoca pérdida de eficiencia, posicionamiento inexacto y posibles riesgos para la seguridad.

El problema afecta a una amplia gama de equipos industriales, incluidas prensas, polipastos, máquinas herramienta, manipuladores, equipos de construcción y otros sistemas que utilizan cilindros hidráulicos para movimientos lineales.

Clasificación de gravedad:

• Crítico: Desplazamiento incontrolado mientras se sujeta la carga, que supone una amenaza inmediata para el operador o daños al equipo.
• Significativo: Desplazamiento constante que resulta en un posicionamiento inexacto, productividad reducida o calidad del producto degradada.
• Menor: Un avance lento que no afecta críticamente el rendimiento, pero es una señal temprana de un posible mal funcionamiento.

2. Precauciones

PRECAUCIÓN: DEBEN observarse las siguientes precauciones de seguridad antes de comenzar cualquier trabajo de diagnóstico o reparación en los sistemas hidráulicos.
BLOQUEO/ETIQUETADO (LOTO): Realice siempre el procedimiento de bloqueo/etiquetado de energía de acuerdo con los estándares internos de la empresa y los requisitos de las normas DSTU EN 1037:2018 e ISO 14118:2017 para evitar un arranque o suministro de energía inesperado.
ENERGÍA ESPERADA: Los sistemas hidráulicos almacenan niveles significativos de energía bajo presión. ASEGÚRESE de ALIVIAR LA PRESIÓN de todo el sistema antes de desmontar cualquier componente. Utilice manómetros adecuados para confirmar que no hay presión.
EQUIPO DE PROTECCIÓN PERSONAL (EPI): Utilice siempre gafas de seguridad (DSTU EN 166:2017), guantes resistentes a fluidos hidráulicos, ropa y calzado de protección. El fluido hidráulico presurizado puede causar lesiones graves o inyección de tejido.
SUPERFICIES Y LÍQUIDOS CALIENTES: El fluido hidráulico puede estar caliente. Deje que el sistema se enfríe antes de operar.
TRABAJO EN ALTURAS: Cuando trabaje con cargas elevadas, utilice dispositivos de soporte adecuados y siga las reglas de seguridad para trabajar en alturas.

3. Herramientas de diagnóstico necesarias

4. Lista de verificación de evaluación inicial

Antes de comenzar un diagnóstico detallado, realice una inspección visual y recopile información sobre el historial del mal funcionamiento. Esto ayudará a reducir las posibles causas.

5. Algoritmo de diagnóstico sistemático

1. ¿Se observa desplazamiento o fluencia del cilindro hidráulico?
   • SÍ: Vaya al paso 2.
   • NO: El problema no está relacionado con el desplazamiento o la fluencia. Este manual no se aplica.
2. Coloque el cilindro en una posición fija debajo de la carga (si es posible y seguro).
   • IMPORTANTE: Antes de realizar este paso, asegúrese de que la carga esté firmemente bloqueada mecánicamente para evitar una caída incontrolada.
   • Mida el desplazamiento/velocidad de avance (mm/min) y la presión en ambas cámaras del cilindro (bar).
   • Resultado: documentar las métricas.
3. Inspeccionar en busca de fugas externas:
   • Realice una inspección visual minuciosa del cilindro, las mangueras, las tuberías y todas las conexiones para detectar fugas visibles de fluido hidráulico.
   • Si se detectan fugas externas:
     1. Determine la ubicación de la fuga (acoplamiento, manguera, sello del vástago).
     2. Causa probable: Sellos dañados, conexiones flojas, grietas en los componentes.
     3. Acciones: Reemplace los componentes dañados, apriete las conexiones al par adecuado (consulte las especificaciones del fabricante). Vaya al paso 9.
   • Si NO se detectan fugas externas: Vaya al paso 4 (probablemente una fuga interna).
4. Diagnóstico de fuga interna a través de sellos del pistón del cilindro:
   • IMPORTANTE: Antes de desconectar las líneas, asegúrese de que no haya presión en el sistema.
   • Desconecte las líneas de suministro de ambas cámaras del cilindro.
   • Silencia una de las líneas de cilindros.
   • Aplique presión operativa (por ejemplo, 50% de la presión operativa máxima del sistema) a la cámara del cilindro abierta.
   • Recoja el fluido que fluye desde la línea bloqueada (cámara opuesta) durante un período de tiempo (por ejemplo, 1 minuto).
   • Si el volumen de fuga excede los valores permitidos (ver sección 6):
     1. Causa probable: Sellos del pistón del cilindro desgastados o dañados.
     2. Acciones: Reemplace el kit de sello del pistón. Vaya al paso 9.
   • Si el volumen de fuga está dentro de los límites normales: Vaya al paso 5.
5. Diagnóstico de la válvula de equilibrio (contrapeso):
   • Si el cilindro está sostenido por la válvula de contrapeso:
   • IMPORTANTE: Esta inspección puede requerir el desmontaje parcial o bypass de la válvula, el cual debe ser realizado por personal calificado.
   • Verifique el ajuste de presión de apertura de la válvula. Debe ser entre 1,3 y 1,5 veces mayor que la presión máxima creada por la carga.
   • Mida la presión piloto aplicada a la válvula.
   • Si la válvula no retiene la presión o tiene una fuga interna excesiva (se puede verificar con un medidor de flujo en la línea de drenaje de la válvula):
     1. Causa probable: fuga interna de la válvula de equilibrio, contaminación, carrete o asiento desgastado.
     2. Acciones: Reparar o reemplazar la válvula de equilibrio. Vaya al paso 9.
   • Si la válvula de equilibrio funciona correctamente: Vaya al paso 6.
6. Diagnóstico de válvulas de retención (Check Valves)/válvulas de bloqueo (Lock Valves):
   • Si el sistema utiliza válvulas de retención o válvulas de bloqueo separadas para sujetar el cilindro:
   • Compruebe si hay suciedad o daños que impidan que la válvula se cierre por completo.
   • Si la válvula no cierra completamente o tiene fugas:
     1. Causa probable: Contaminación, desgaste del asiento o de la bola/carrete.
     2. Acciones: Limpiar o sustituir la válvula defectuosa. Vaya al paso 9.
   • Si las válvulas funcionan correctamente: Vaya al paso 7.
7. Diagnóstico de presión piloto (para válvulas controladas por piloto):
   • Mida la presión piloto real aplicada a la válvula (por ejemplo, distribuidor, válvula de equilibrio).
   • Si la presión piloto es baja o inestable:
     1. Causa probable: Fugas internas en la línea de presión piloto, mal funcionamiento de la válvula reductora de presión piloto, contaminación.
     2. Acciones: Reparar fugas en la línea de presión piloto, reparar o reemplazar la válvula de alivio de presión. Vaya al paso 9.
   • Si la presión piloto es normal: Vaya al paso 8.
8. Diagnóstico de la válvula de control direccional:
   • Si todas las comprobaciones anteriores no revelaron un mal funcionamiento:
   • Tape los puertos del cilindro que se conectan al distribuidor (dejando el distribuidor bajo presión).
   • Si el cilindro ya no se mueve, entonces el problema está en el distribuidor.
   • Causa probable: Carrete del distribuidor desgastado o dañado, lo que provoca fugas internas entre los puertos.
   • Acciones: Reparar o sustituir el distribuidor de guías. Vaya al paso 9.
9. Verificación y finalización:
   • Después de la reparación, restaure el sistema, verifique el nivel de líquido.
   • Inicie el sistema y verifique el desplazamiento/deslizamiento bajo carga de trabajo.
   • Registre el trabajo realizado en el registro de mantenimiento.

6. Matriz de causa y mal funcionamiento

7. Análisis de las causas fundamentales de cada mal funcionamiento

Fuga interna a través de los sellos del pistón del cilindro.

POR QUÉ sucede esto: Los sellos del pistón (puños) se desgastan con el tiempo debido a la fricción contra la superficie interna de la camisa del cilindro, los efectos de la temperatura y la degradación química del fluido hidráulico. Las partículas abrasivas presentes en el líquido (suciedad, virutas de metal) pueden acelerar el desgaste. También son causas el tipo de sello inadecuado para la aplicación (temperatura, presión, velocidad) o una instalación incorrecta.

CÓMO confirmar: Pruebe si hay fugas internas en los sellos del pistón (sección 5, paso 4). Desarme el cilindro e inspeccione visualmente los sellos en busca de grietas, desgarros, endurecimiento o desgaste excesivo. Medición del espesor residual de juntas.

QUÉ daño es causado por: Pérdida constante de posición, uso excesivo de energía de la bomba para mantener la posición, aumento de la temperatura del fluido debido a fugas, desgaste acelerado de la bomba y otros componentes debido a la circulación de fluido contaminado (si falla el sello). Puede provocar situaciones de emergencia al trabajar con carga.

Fuga interna del distribuidor de guías.

POR QUÉ sucede esto: Desgaste en el carrete y/o en la carcasa del distribuidor, lo que resulta en un mayor espacio libre entre las piezas móviles. Esto permite que el fluido fluya entre los puertos operativos cuando el distribuidor está en la posición neutral o bloqueada. La contaminación del fluido puede provocar desgaste abrasivo o atasco del carrete en la posición incorrecta.

CÓMO CONFIRMAR: Pruebe con el puerto del cilindro obturado (Sección 5, Paso 8). Desmontaje del distribuidor e inspección visual del carrete y carcasa en busca de rayones, abrasiones, erosión. Comprobación de la elasticidad de los muelles de retorno de la bobina.

QUÉ daños son causados ​​por: Movimiento incontrolado del actuador, sobrecalentamiento del sistema debido a fugas constantes bajo presión, pérdida de precisión de posicionamiento. Puede causar fallas en el ciclo de producción y daños al producto.

Mal funcionamiento de la válvula de equilibrio (contrapeso)

POR QUÉ sucede esto: Fuga interna debido a asientos desgastados, carrete o contaminación que impide que la válvula se cierre por completo. Ajuste incorrecto de la presión de apertura (demasiado bajo) o daños en el resorte. Además, la presión piloto faltante o insuficiente puede provocar un mal funcionamiento.

CÓMO confirmar: Verifique los ajustes de presión de apertura y presión piloto (sección 5, paso 5). Prueba de fugas en el puerto de drenaje de la válvula de presión. Inspección visual después del desmontaje para detectar contaminación o daños a los componentes internos.

QUÉ daños son causados ​​por: Caída incontrolada de carga (especialmente cuando se trabaja con mecanismos de elevación), que es un peligro crítico para la seguridad. Puede provocar lesiones graves al personal y destrucción del equipo.

Aire en el sistema hidráulico.

POR QUÉ sucede esto: Nivel de líquido insuficiente en el tanque, fuga en la línea de succión de la bomba, falla de los sellos de la bomba, procedimiento de llenado incorrecto o bombeo del sistema después de la reparación. El aire forma burbujas que se comprimen bajo presión, provocando un movimiento desigual.

CÓMO confirmar: Inspección visual del fluido hidráulico en el tanque (presencia de espuma, burbujas). Escuchar la bomba (ruido de cavitación característico). Bombeo del sistema.

QUÉ daño es causado por: Cavitación de la bomba (desgaste acelerado), movimiento desigual del cilindro (desgaste), reducción de la eficiencia del sistema, aumento del ruido y la vibración, deterioro de la calidad del producto debido a un posicionamiento incorrecto.

Contaminación del fluido hidráulico y de las válvulas.

POR QUÉ sucede esto: Filtración ineficiente, contaminación de líquidos durante la recarga o reparaciones, entrada de partículas extrañas a través de sellos con fugas, desgaste de los componentes internos del sistema. Las partículas de suciedad pueden quedarse atrapadas en los pequeños espacios de las válvulas, impidiendo que se cierren por completo o provocando un desgaste abrasivo.

CÓMO confirmar: Análisis de laboratorio de una muestra de fluido hidráulico para verificar el cumplimiento de la clase de pureza (DSTU ISO 4406:2017). Desmontaje de válvulas e inspección visual de depósitos o partículas atascadas.

QUÉ daño es causado por: Desgaste de sellos y componentes, atasco de válvulas, mal funcionamiento de la bomba, reducción de la eficiencia del sistema, sobrecalentamiento del fluido. Esta es una de las razones más comunes de falla de los sistemas hidráulicos.

8. Procedimientos de solución de problemas paso a paso

8.1. Reemplazo de sellos de pistón de cilindro hidráulico.

1. Seguridad: Realice el procedimiento de BLOQUEO/ETIQUETADO (LOTO) y despresurice el sistema. PRECAUCIÓN: Proporcione soporte mecánico para cualquier carga elevada.
2. Desmontaje: Desconecte las líneas hidráulicas del cilindro. Retire el cilindro del equipo.
3. Desmontaje: Fijar el cilindro en una prensa (por el cuerpo, no por la varilla). Desatornille la tapa del cilindro (lado del vástago) y la tapa trasera. Retire con cuidado el pistón con la varilla.
4. Inspección: Inspeccione cuidadosamente el vástago del cilindro y la superficie interior del manguito en busca de rayones, rebabas o corrosión. La profundidad mínima permitida de rayones en la varilla es de 0,05 mm. Si el daño es significativo, es posible que sea necesario reparar o reemplazar el cilindro.
5. Extracción de sellos viejos: Retire con cuidado los sellos viejos del pistón, los anillos de respaldo y las bandas guía del pistón.
6. Limpieza: Limpiar a fondo todos los componentes del cilindro (pistón, vástago, camisa, tapas) de residuos líquidos y suciedad. Utilice limpiadores recomendados compatibles con los sistemas hidráulicos.
7. Instalación de sellos nuevos:
   • Utilice únicamente sellos analógicos originales o de alta calidad que cumplan con las especificaciones del fabricante (por ejemplo, ISO 5597, EN 813).
   • Lubrique los sellos nuevos con fluido hidráulico limpio antes de la instalación.
   • Instale el sello con cuidado utilizando herramientas de instalación especiales para evitar daños. Asegúrese de que los sellos estén orientados correctamente.
8. Montaje: Monte el cilindro en orden inverso. Apriete las conexiones roscadas al par recomendado (consulte el manual del fabricante del cilindro).
9. Instalación: Instale el cilindro en su lugar y conecte las líneas hidráulicas.
10. Purga: Inicie el sistema y purgue completamente el cilindro, realizando varias carreras completas sin carga para eliminar el aire.
11. Verificación: Verifique que no haya desplazamiento/deslizamiento bajo la carga de trabajo. Verifique si hay fugas externas.

8.2. Reparación/reemplazo de válvula de equilibrio

1. Seguridad: Realice el procedimiento de BLOQUEO/ETIQUETADO (LOTO) y despresurice el sistema.
2. Desmontaje: Desconecte las líneas hidráulicas de la válvula y retírela.
3. Desmontaje y Limpieza: Desmonte con cuidado la válvula. Limpie a fondo todos los componentes (cuerpo, carrete, resortes, sillines) de suciedad y depósitos.
4. Inspección: Inspeccione el carrete y los soportes en busca de desgaste, rayones o corrosión. Verifique que los resortes no estén deformados. Si los componentes están significativamente desgastados o dañados, reemplace toda la válvula o use un kit de reparación del fabricante.
5. Reensamblaje: Vuelva a ensamblar la válvula usando sellos nuevos (juntas tóricas, anillos de respaldo). Apriete todas las conexiones roscadas según las recomendaciones del fabricante.
6. Instalación: Instale la válvula en su lugar y conecte las líneas hidráulicas.
7. Ajuste:
   • Ajuste la presión de apertura de la válvula (si es ajustable) a 1,3 - 1,5 veces la presión de carga máxima.
   • Mida la presión utilizando un manómetro calibrado.
8. Verificación: Realizar una verificación funcional de la válvula bajo carga de trabajo, verificar que no haya desplazamiento del cilindro.

8.3. Extracción de aire del sistema hidráulico

1. Seguridad: Asegúrese de que todas las piezas móviles estén bloqueadas antes de comenzar.
2. Verificación del nivel de líquido: Asegúrese de que el nivel de líquido hidráulico en el tanque esté en la marca MAX.
3. Purga del cilindro:
   • Arranque la bomba y presurice el sistema.
   • Mueva lentamente el cilindro de una posición final a la otra varias veces, sin carga, con los puertos de purga de aire abiertos (si se proporcionan) o aflojados (con mucho cuidado).
   • Esté atento a que no se escape aire del sistema (burbujas en el tanque).
4. Purga de otros componentes: si hay otros componentes (como válvulas con puertos de purga de aire), siga los mismos pasos.
5. Comprobación: Después del bombeo, comprobar la ausencia de burbujas en el depósito y el funcionamiento estable del cilindro.

9. Precauciones

10. Repuestos y Componentes

Para garantizar un funcionamiento sin problemas del equipo, UNITEC-D recomienda utilizar únicamente repuestos de alta calidad que cumplan con los estándares internacionales (ISO, EN) y tengan certificados CE, UkrSEPRO.

Busque estos y otros componentes en nuestro catálogo electrónico: www.unitecd.com/e-catalog/

11. Enlaces

• DSTU EN 1037:2018. Seguridad de las máquinas. Prevención de inicio inesperado.
• Norma ISO 14118:2017. Seguridad de la maquinaria — Prevención de puestas en marcha inesperadas.
• DSTU EN 166:2017. Medios de protección ocular individual. Requisitos
• DSTU ISO 4406:2017. Accionamientos hidráulicos. líquidos Método para codificar el nivel de contaminación por partículas sólidas.
• Norma ISO 4006:1991. Medición del flujo de fluidos en conductos cerrados.
• Norma ISO 6789-1:2017. Herramientas de montaje para tornillos y tuercas — Herramientas manuales de torsión.
• DSTU ISO 13385-1:2019. Características geométricas de los productos (GPS). Dispositivos para medir dimensiones lineales. Parte 1. Pies de rey.
• ISO 5597. Potencia del fluido hidráulico. Cilindros. Dimensiones de los sellos del vástago y del pistón.
• EN 813. Equipos personales de protección contra caídas. Arneses para sentarse.
• Manuales de operación y mantenimiento de fabricantes de equipos hidráulicos (OEM).
• Manuales de servicio hidráulico UNITEC relacionados.