Herramientas Hidraulicas

HERRAMIENTAS HIDRÁULICAS Y NEUMÁTICAS

Javier Chinchilla García

HERRAMIENTAS HIDRÁULICAS Y NEUMÁTICAS HERRAMIENTAS HIDRÁULICAS 1.- Introducción 2.- Definición 3.- Presión. Principio de Pascal 4.- Componentes y clasificaciones 4.1.- Bomba 4.1.1.- Bomba manual de efecto simple 4.1.2.- Bomba manual de doble efecto 4.1.3.- Bomba mecánica de doble efecto -

Por motor eléctrico Por motor de gasolina Por motor de gas-oil Por aire comprimido

4.2.- Mangueras 4.3.- Herramientas 4.3.1.- Cizallas 4.3.2.- Separador 4.3.3.- Multiuso 4.3.4.- Cilindro separador 4.3.5.- Cortapedales 4.3.6.- Abrepuertas 4.3.7.- Gatos hidráulicos HERRAMIENTAS NEUMÁTICAS 1.- Introducción 2.- Presión. Fuerza 3.- Clasificación 3.1.- Por la presión de trabajo: -

Alta presión Media presión Baja presión

3.2.- Por su utilización: 3.2.1.- Elevadores:

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-

Alta presión Baja presión

3.2.2.- Tapafugas o hermetizadores: 3.2.2.1.- Externos (se conocen como tapafugas): -

De presión - Con drenaje - Sin drenaje

-

De vacio con drenaje Bandas tapafugas de conducciones Cuñas

3.2.2.2.- Internos (se conocen como hermetizadores): - Sin drenaje - Con drenaje 4.- TABLA RESUMEN DE LOS COJINES 5.- Breve conclusión 6.- Bibliografía consultada

ESTE TRABAJO ES EL RESUMEN DE LAS HERRAMIENTAS TANTO HIDRÁULICAS COMO NEUMÁTICAS QUE NOS PODEMOS ENCONTRAR EN LOS S.E.I.S. REPITO QUE ES UN RESUMEN, INCLUSO LOS DATOS TÉCNICOS SON MUY BÁSICOS. EFECTIVAMENTE, QUEDAN HERRAMIENTAS QUE AQUÍ NO SE DESCRIBEN. SIMPLEMENTE QUIERO EXPONER UNA IDEA GENERAL. EN EL PRÓXIMO TRABAJO DE HERRAMIENTAS VOL. II SE ESTUDIARÁ HERRAMIENTA POR HERRAMIENTA CON TODOS LOS DATOS TÉCNICOS.

EL AUTOR: JAVIER CHINCHILLA GARCÍA BOMBERO PROFESIONAL DE ALMERÍA E INSTRUCTOR TÉCNICO DE BOMBEROS POR LA UNIVERSIDAD DE ALCOY (VALENCIA) ESPAÑA.

Muy lejos ha quedado la utilización de herramientas manuales en los trabajos que realizan los bomberos, aunque sigue siendo imprescindibles el “marro” y la cizalla manual. Los nuevos avances en la fabricación y diseño de herramientas hidráulicas y neumáticas han aportado a los Parques de Bomberos multitud de este tipo de herramientas que han hecho posible mejorar nuestra actuación, sobre todo en accidentes de tráfico que van aumentando progresivamente. Pero no sólo en estas actuaciones se utilizan estas herramientas. En todo tipo de rescates y salvamentos son imprescindibles y no podemos trabajar sin ellas en muchos casos. Lejos a quedado, digo, el rescate de personas en vehículos utilizando palanquetas, seguetas........... Este documento resume las diferentes herramientas hidráulicas y neumáticas que se han ido incorporando a nuestros Servicios, así como sus diferentes características de forma muy breve. HERRAMIENTAS HIDRÁULICAS 1.- Introducción Con el incremento de accidentes de tráfico cada vez más fuertes, han aumentado también las actuaciones de los bomberos que con las nuevas herramientas hidráulicas como las cizallas, separadores, cortapedales o multiusos, nuestra actuación a mejorado en eficacia y tiempo de actuación. Sólo los vehículos pesados, trenes o derrumbamientos pueden hacer que nuestro trabajo sea más complicado. Hoy por hoy, un accidente de tráfico que no sea múltiple se resuelve fácilmente con estas herramientas. Foto diario “el mundo”

2.- Definición La hidráulica es la aplicación de la mecánica de fluidos en ingeniería, para construir dispositivos que funcionen con líquidos, por lo general agua o aceite. La hidráulica resuelve problemas como el flujo de fluidos por conductos o canales abiertos y el diseño de presas de embalse, bombas y turbinas. Las dos aplicaciones más importantes de la hidráulica se centra en el diseño de activadores y prensas (gatos o herramientas HIDRÁULICAS) que mediante el fundamento del principio de Pascal consiguen grandes rendimientos. 3.- Presión. Principio de Pascal El principio de Pascal dice que “la presión que se realiza sobre un fluido se transmite instantáneamente, con la misma intensidad y en todas las direcciones a todos los puntos del líquido.” Como la fuerza es igual a la presión multiplicada por la superficie, la fuerza aumenta considerablemente si se aplica a un fluido encerrado entre dos pistones de área diferente (fundamentalmente en el de área mayor).

F=PxS F = Newton P = Kg/cm2 S = cm2 10 Nw = 1 Kg. Aprox. Javier Chinchilla García

Por ejemplo: un pistón tiene un área de S1=1 y otro de S2=10. Al aplicar una fuerza de 1 al pistón pequeño se ejerce una presión de 1 también. Por el principio de Pascal, en el segundo pistón la fuerza será de 10 (sin trabajar con unidades). Si f1 = P1 x S1; 1 = 1 x 1 entonces F2 = P2 x S2; F2 = 1 x 10

La fuerza en 2 = 10

En este principio se fundamentan las herramientas hidráulicas de nuestros Servicios, que algunas pueden llegar a trabajar a 720 bares de presión. Holmatro (720 bares). Lukas (630 bares). Enerpac (700 bares). Weber-Hydraulik (630 bares). Existen otras marcas como Zumro y Sides (700 bares), etc. Todas las bombas de cada marca, tanto manuales como mecánicas proporcionan la misma presión en cada una de ellas y para cada herramienta. 4.- Componentes y clasificaciones Una herramienta hidráulica o equipo se compone de una bomba hidráulica, de unas mangueras o tubos flexibles y de la herramienta. 4.1.- Bomba. El grupo de presión o bomba se encarga de suministrar la presión necesaria para que la herramienta funcione a presión. La bomba consta de dos partes: a) Un deposito de aceite con capacidad mínima para el llenado de todo el circuito. b) Una cámara de compresión mediante embolo desplazable por una fuerza manual, mecánica, neumática o eléctrica. Las bombas se pueden clasificar de dos formas, según los manuales. Una es que la bomba sea doble o sencilla y la otra clasificación es que sea de efecto simple o doble. Muy concretamente: Doble: la bomba consta de 4 pistones y dos circuitos independientes, pueden trabajar dos herramientas simultáneamente. Sencilla: dispone de 3 pistones y un circuito solamente, por lo que las herramientas deben trabajar alternativamente. De efecto simple: para herramientas de un solo efecto. Tienen una sola salida. Liberan la presión mediante una válvula de alivio. De efecto doble: Para herramientas de doble efecto (o de un sólo efecto si la bomba es manual de doble efecto) . Tienen mínimo dos salidas, una de ida del aceite y otra de retorno. 4.1.1.- Bomba manual de efecto simple. Bomba hidráulica para una herramienta de efecto simple, como puede ser un cortapedales. El retroceso se produce liderando la presión del sistema aflojando el tornillo (A) de la bomba. La herramienta tiene un muelle de recuperación. Esta herramienta proporciona 720 bares de presión y tiene una sola salida para una manguera (B).

B

A Javier Chinchilla García

2.- Bomba manual de doble efecto. Bomba para herramientas de doble efecto. Tienen dos salidas, macho y hembra para conectar las mangueras de las herramientas. Esta bomba trabaja a 720 bares, mientras que Lukas trabaja a 630 bares.

4.1.2.- Bomba de pie de doble efecto. Esta herramienta tiene la posibilidad de trabajar con herramientas de un solo efecto, puesto que tiene una válvula de alivio (A), y con herramientas de doble efecto. La herramienta de efecto simple se conecta con una sola manguera.

A

4.1.3.- Bomba mecánica de doble efecto. Por motor eléctrico. Pueden trabajar dos herramientas alternativamente. Bomba sencilla.

Por motor de gasolina.. Trabaja con dos herramientas simultáneamente. Bomba doble. Motor de 4 tiempos.

Por motor de gas-oil.

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Por aire comprimido. Esta bomba puede funcionar con las botellas de aire comprimido a 8 bares de presión para una sola herramienta. Consigue igualmente, 720 bares de presión.

Esta bomba funciona mediante la energía que le proporciona una batería a 12v o 24v consiguiendo la misma presión que una bomba con motor eléctrico, por ejemplo 720 bares o 630 dependiendo el fabricante. La diferencia esta en la velocidad de corte.

4.2.- Mangueras La mangueras o tubos flexibles son de alta presión y su misión es la conducir el aceite en su ida y retoro desde la bomba a la herramienta. Existen de diferentes medidas 3, 5, 10, 15, 20 o 25 metros. Estas últimas suelen ir en devanaderas. Tienen una presión mínima de rotura de 2.880 bares en el caso de Holmatro, es decir, 4:1. llevan acoplamientos rápidos y a prueba de fugas.

4.3.- Herramientas Herramientas como las Cizallas, los Separadores, los Cilindro separadores, los Cortapedales, los Abrepuertas y los Gatos hidráulicos son utilizados en distintos servicios. Tienen una enorme capacidad de corte y elevación. Estas herramientas disponen de una válvula antirretorno que en caso de corte accidental de la manguera se quedan en la posición de trabajo.

4.3.1.- Cizallas. Esta compuesta por dos cuchillas. Existen de varios modelos, teniendo en algunos casos una fuerza de corte de 45.8 toneladas. Otras pueden

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Otras pueden cortar redondos de acero de 16 mm. Para abrir o cerrar se gira el puño de la herramienta, en el caso de Holmatro o con el dedo purgar se hace girar el mando en un sentido u otro en Lukas. Las cuchillas suelen ser de acero al cromo.

4.3.2.Separador. Esta compuesto por dos brazos que tienen la posibilidad de elevar, separar, comprimir y traccionar y en algunos casos cortar. Las puntas de los brazos son desmontables para poder incorporar cadenas para traccionar por ejemplo. Pueden tener una fuerza de separación de 22.4 t. Los brazos pueden ser de aleación ligera de acero o aluminio tratado.

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4.3.3.- Multiuso. Como su nombre indica, pueden hacer la función de la cizalla y del separador, es decir, cortar, traccionar, separar o elevar. También se le pueden poner cadenas en algunos modelos. 4.3.4.- Cilindro separador, ram o estampidores. Herramienta que se utiliza para separar, levantar o traccionar, siendo necesario para ello diversos accesorios como son diferentes cabezas y bases que se le cambian, así como alargadores.

4.3.5.Cortapedales Herramienta de efecto simple y de pequeñas dimensiones para el corte de pedales, volantes o palancas de cambio en los vehículos. Javier Javier Chinchilla chinchilla García García

4.3.6.Abrepuertas. Existen dos modelos. Uno es hidráulico de efecto simple, que es el primer caso. El otro se comprime contra la jamba o marco de la puerta, mientras el otro cilindro empuja la puerta. Sólo se pueden abrir las puertas hacia dentro.

4.3.7.- Gatos hidráulicos. Existen de diferentes fuerzas de elevación, así como tamaños mas o menos voluminosos. Pueden levantar desde 10 t a 52 t según tipo de gato.

4.3.8.- Otros tipos de herramientas hidráulicas. Cizalla y multiuso de uso manual con las mismas prestaciones que con “motor”.

Accesorios como una cuña hidráulica o estrangulador de tubos. Son herramientas de efecto simple.

Otro tipo de herramientas que sirven de “apoyo” y que son interesantes como el cortador de vidrio de los vehículos. Ideal para cortar parabrisas laminados que estén pegados. También es novedoso el protector de seguridad para airbag, que se pone alrededor del volante y se tensa fuerte de sus correas. Otro accesorio importante para el cilindro separador es el soporte para su base, ideal para los accidentes de vehículos. De Holmatro y Lukas.

Para estabilizar vehículos se fabrican las bases de apoyo que inmovilizan los vehículos accidentados.

CORTA CRISTALES

PROTECCIÓN AIRBAGS

Fotos de la utilización de las herramientas

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HERRAMIENTAS NEUMÁTICAS 1.- Introducción. Cojines neumáticos Este tipo de herramientas han experimentado un gran avance. No sólo utilizamos los cojines elevadores, sino que, contamos también últimamente con los cojines hermetizadores que neutralizan los derrames en cisternas o conducciones. Existe una gran variedad que pasamos a resumir. 2.- Presión. Fuerza Este tipo de herramientas o equipos trabajan con aire comprimido. El principio de funcionamiento o capacidad de elevación de los cojines viene dado por la definición que la física hace de la presión como fuerza ejercida por unidad de superficie.

F P = --------S Donde P se expresa en Kg./cm2, F en Kg. y S en cm2. Para determinar la fuerza de elevación de un cojín despejamos de la formula la fuerza y ésta queda que es igual a la presión por la superficie: F = P x S. Si tenemos un cojín de alta a 8 bares con una superficie de 35 x 35 cm2 el resultado es el siguiente: F = P x S; F = 8 x (35 x 35) cm2 = 8 x 1.225 cm2 = 9.800 Kg. Es decir, este cojín podría levantar 9.800 Kg. Aunque sabemos que conforme se eleve el cojín, la superficie de contacto disminuye, y por tanto, la fuerza. 3.- Clasificación Existen dos clasificaciones de cojines. Uno por la presión del aire a que trabajan y la otra clasificación va en relación a su utilización. 3.1.- Por la presión de trabajo. Existen tres tipos: -

Alta presión Media presión Baja presión

Alta presión: trabajan a 8 bares y 10 en los últimos modelos de la marca Zumro. Suelen estar fabricados en neopreno de alta densidad y una estructura de varias capas trenzadas de arámida (kevlar). Otro tipo esta formado por neopreno reforzado con capas de acero. Las caras externas son antideslizante. La fuerza de elevación varía en Holmatro de 4,8 t a 67 t. En Vetter varía de 10 t a 68 toneladas. La presión de rotura es muy elevada, de 32 a 72 bares según modelos. La altura de elevación puede llegar hasta 52 cm. El consumo de aire es de 2,7 a 1457 litros, siempre según modelo. Pueden trabajar a 115º C en un tiempo de pocos segundos. Se utilizan paras elevar, separar o estabilizar.

Cojines a 8 bares

Cojines a 10 bares

Media presión. Son los cojines conocidos como hermetizadores, tapafugas o vendas según la denominación de los fabricantes. Trabajan a 1,5 bares de presión, aunque existe de 1,0 bares y 2,5 bares, pero no son muy utilizados por los bomberos. Los tapafugas y vendas son de material muy flexible con refuerzos de tejido de poliamida. Los hermetizadores son de caucho sintético muy resistente y de gran solidez. Existe una gran variedad según sea su función como veremos mas adelante. Tapafugas

Bandas tapafugas

Hermetizadores

De vacio con drenaje

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Baja presión. Trabajan a 0.5 bares de presión. Se utilizan principalmente para estabilizar y elevar. Están fabricados en neopreno de alta resistencia o de tejido de poliamida revestido de neopreno. En las caras externas llevan refuerzos especiales para evitar posibles pinchazos y roturas. Algunos modelos llevan unas bandas interiores de protección. La fuerza de elevación varia de 3 a 16 toneladas según modelos. El consumo de aire es considerable para los de gran volumen. Cojines de baja 0.5 bares

Cojines de baja 0.5 bares

3.2.- Por su utilización. Los cojines se pueden utilizar básicamente para elevar, separar cargas y como tapafugas o hermetizadores. En este último caso existe una gran variedad que en resumen puede quedar: 3.2.1.- Elevadores: -

Alta presión Baja presión

3.2.2.- Tapafugas y hermetizadores. Pueden ser internos o externos, según su colocación. 3.2.2.1.- Externos (se conocen como tapafugas). Existen los siguientes tipos según trabajen por presión o vacío y si tienen drenaje o no. El tener drenaje permite evacuar el líquido. Existe: -

De presión - Con drenaje - Sin drenaje

-

De vacío con drenaje Bandas tapafugas de conducciones Cuñas

De presión: Trabajan a 1.5 para no dañar el recipiente donde está contenido el líquido. Pueden tener drenaje o sólo hacer la función de taponar la salida e impedir el derrame. Como característica especial, es que el color de las mangueras es diferente a las de alta presión para no confundirlas. Además el sistema de conexión va al contrario que los de alta por el mismo motivo.

De presión sin drenaje

De presión con drenaje

De vacío con drenaje. Cojín que realiza el vacío para “pegarse” a la cisterna y mediante el drenaje permite la salida del líquido. El vacío se produce por efecto venturi a una presión de 6 a 8 bares, o 2 a 4 bares según fabricante. Holmatro 6 a 8 bares

Bandas tapafugas de conducciones. Se ponen en tuberías. Trabaja a 1.5 Bares

Vetter de 3 a 6 bares

Cuñas Muy útiles para tapar fugas de pequeños dimensiones en cisternas. Muy sencillo de colocar con una bomba de pie. Trabaja a 1.5 bares

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3.2.2.2.- Internos (se conocen como hermetizadores). Sirven para tapar conducciones de tuberías o para evitar que el líquido entre en las alcantarillas. Los que tienen drenaje pueden recoger el líquido. Sin drenaje

Con drenaje

Este modelo lleva además para comprobar la estanqueidad de las tuberías

TABLA COJINES

COJÍN

ALTA

PRESIÓN DE TRABAJO 8 Y 10 BARES

UTILIZACIÓN

ELEVACIÓN, ESTABILIZACIÓN SEPARACIÓN TAPAFUGAS

MEDIA

1.5 BARES HERMETIZADORES

BAJA

0.5 BARES

ELEVACIÓN Y ESTABILIZACIÓN

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Conclusiones. Gracias a esta variedad de herramientas que poco a poco se van incorporando en los Parques de Bomberos, podemos realizar nuestras actuaciones con gran eficacia y rapidez. INSISTO: No se ha especificado más datos técnicos y características por ser un trabajo resumen de las herramientas que existen actualmente en el mercado. No se han expuesto todas, han quedado otras para exponer en un futuro.

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Bibliografía consultada

Catalogo de Holmatro. Pagina de holmatro.com Catalogo de Vetter. Pagina de Vetter Catalogo de Lukas. Pagina de Lukas Catalogo de Zumro Catalogo de Sides. Pagina de Sides Catalogo de Weber-hydraulik. Pagina de Weber Manual Básico del bombero, capítulo 6, hidráulica año 1995. Edita Gobierno País Vasco. Autor Pedro de Anitua. Página 123. Curso de rescate de accidentes . ESPA año 1998. Herramientas hidráulicas. Autor Bomberos de Sevilla. Sin número de página. Curso de rescate en accidentes. Autor Bomberos de Granada año 2000. Herramientas de descarcelacion. Sin número de página. Bomberos de Barcelona. Formación. Autor Bomberos de Barcelona año 1993. Herramientas hidráulicas y neumáticas.