Interpretación de la norma ISO 24616:2020 «Grúas. Sistemas hidráulicos»
📌La norma ISO 24616:2020 «Grúas. Sistemas hidráulicos. Principios de diseño y requisitos de seguridad» es una norma integral sobre los sistemas hidráulicos de las grúas. La norma establece los principios de diseño, los requisitos de seguridad, la selección de componentes y los métodos de ensayo de los sistemas hidráulicos de grúas, y abarca la gestión del ciclo de vida completo de los sistemas hidráulicos de grúas móviles, grúas torre y grúas industriales.
Principios de diseño de los sistemas hidráulicos
Los principios de diseño de los sistemas hidráulicos de grúas establecidos en la norma ISO 24616:2020 incluyen: el principio de prioridad de la seguridad, según el cual el diseño del sistema hidráulico debe garantizar que, ante cualquier tipo de fallo (incluidos daños en la bomba hidráulica, rotura de tuberías, corte de suministro eléctrico, etc.), no se produzca una pérdida de control de la grúa (caída libre de la carga o descenso incontrolado de la pluma). Principio de diseño intrínsecamente seguro: se dará prioridad al uso de dispositivos de seguridad mecánicos que no dependan de fuentes de energía externas ni de controles electrónicos (como bloqueos hidráulicos o válvulas de equilibrio), y se aplicará un diseño redundante a los circuitos de seguridad de control (circuitos dobles o válvulas de seguridad en paralelo).
Principio de protección ante fallos: cuando se produzca un fallo en el sistema, este deberá volver automáticamente a un estado seguro o mantenerse en la posición segura actual (por ejemplo, que la válvula de equilibrio bloquee automáticamente el cilindro hidráulico cuando se pierda presión en el circuito de control). Principio de facilidad de mantenimiento: los componentes hidráulicos deben colocarse en lugares que faciliten su revisión; las tuberías hidráulicas deben estar provistas de conexiones para la medición de la presión y válvulas de purga; y el depósito de aceite hidráulico debe contar con un indicador de nivel, un termómetro de aceite y un filtro magnético. La norma exige además que la presión nominal de trabajo del sistema hidráulico no supere el 85 % de la presión nominal de la bomba hidráulica, y que la presión de trabajo a largo plazo no supere el 70 %.
Válvulas de seguridad y dispositivos de bloqueo
Requisitos de la norma para los componentes de seguridad de los sistemas hidráulicos —válvula de contrapeso (counterbalance valve)—: es obligatorio instalar válvulas de contrapeso en los cilindros hidráulicos de elevación y de articulación, con una presión de ajuste de entre 1,3 y 1,5 veces la presión generada por la carga. La válvula de contrapeso debe instalarse directamente en el cilindro hidráulico (sin conexión a través de tuberías), de modo que pueda bloquear la carga incluso en caso de rotura de las tuberías. Bloqueo hidráulico (hydraulic lock): los cilindros hidráulicos de las patas de apoyo deben estar equipados con un bloqueo hidráulico bidireccional para evitar que las patas se retraigan por sí solas durante las operaciones de elevación; la presión de ajuste del bloqueo hidráulico debe ser igual o superior a 1,25 veces la presión nominal del sistema.
Válvula de alivio (relief valve): se debe instalar una válvula de alivio en la salida de cada bomba hidráulica; la presión de ajuste de la válvula de alivio no debe superar 1,1 veces la presión nominal del sistema. Válvula de protección contra rotura de mangueras (burst hose protection valve): deben instalarse válvulas de protección contra rotura de mangueras en las tuberías de entrada y retorno del motor de elevación y del cilindro hidráulico; estas se cierran automáticamente cuando el caudal supera 1,5 veces el valor nominal. La norma exige además que todas las válvulas de seguridad cuenten con precintos de plomo o un sistema de bloqueo para impedir que el personal de operación ajuste los valores de ajuste sin autorización.
| Componentes de seguridad | Lugar de instalación | Valor de ajuste | Modo de funcionamiento | Requisitos de redundancia |
|---|---|---|---|---|
| Válvula de equilibrio | Cilindro de elevación/articulación | Entre 1,3 y 1,5 veces la carga | Control de descarga de presión y bloqueo del aceite | Cada depósito es independiente |
| Cierre hidráulico | Cilindro de las patas de apoyo | ≥1,25 veces el valor nominal | Válvula unidireccional de doble control de líquido | Bloqueo bidireccional |
| Válvula de alivio | Salida de la bomba hidráulica | ≤1,1 veces el valor nominal | De pilotaje/de acción directa | 1 por cada bomba |
| Válvula de ruptura | Tuberías del motor y del cilindro | Caudal ≥ 1,5 veces | Desactivación por límite de tráfico | Circuito crítico |
| Válvula anticavitación | Parte inferior del cilindro hidráulico | Activación por presión negativa | Medidas adicionales contra la cavitación | —— |
Filtración y control de la contaminación
La norma establece requisitos claros en materia de filtrado y control de la contaminación en los sistemas hidráulicos: el grado de filtrado del aceite hidráulico debe ser, como mínimo, de nivel NAS 8 (ISO 4406 18/15/13) para el sistema hidráulico del mecanismo de elevación, y de nivel NAS 9 para los sistemas hidráulicos generales. Configuración de los filtros de aceite hidráulico: precisión del filtro de retorno ≤ 10 μm; precisión del filtro de las tuberías de alta presión ≤ 5 μm (sistema de servoválvulas ≤ 3 μm); precisión del filtro de aspiración ≤ 100 μm. Los filtros deben estar equipados con válvulas de derivación e indicadores de obstrucción (que avisen o activen una alarma cuando la diferencia de presión supere el valor establecido).
Propiedades y periodicidad de cambio del aceite hidráulico: se debe elegir un aceite hidráulico resistente al desgaste (tipo HM) o un aceite hidráulico para bajas temperaturas (tipo HV); el grado de viscosidad se seleccionará en función de la temperatura ambiente (se recomienda VG46 para -20 ℃ a +40 ℃, entre -30 ℃ y +30 ℃ se recomienda VG32, y entre 0 ℃ y +50 ℃ se recomienda VG68). Ciclo de sustitución del aceite hidráulico: en condiciones normales, una vez cada 2000 h o una vez al año; en condiciones adversas, una vez cada 1000 h. Al cambiar el aceite, se deben limpiar a fondo el depósito y las tuberías; antes de introducir el aceite nuevo, este debe filtrarse hasta alcanzar el grado NAS 7. Control de la temperatura del aceite: la temperatura óptima de funcionamiento es de 30 a 55 ℃; si se superan los 65 ℃, se debe detener la máquina y revisar el sistema de refrigeración.
Métodos de ensayo y requisitos de inspección
Las pruebas del sistema hidráulico especificadas en la norma incluyen pruebas de estanqueidad, pruebas de resistencia a la presión, pruebas de funcionamiento y pruebas de eficiencia. Prueba de estanqueidad: se mantiene la presión durante 10 minutos a 1,25 veces la presión nominal de trabajo y se comprueba si hay fugas en todas las juntas estáticas. Prueba de resistencia a la presión: se mantiene la presión a 1,5 veces la presión nominal de trabajo durante 3 minutos y se comprueba si el sistema presenta deformaciones permanentes o daños. Prueba de funcionamiento: se comprueba punto por punto la suavidad de movimiento, la velocidad de respuesta y las posiciones límite de cada mecanismo; el mecanismo de elevación debe realizar al menos 5 ciclos de subida y bajada, el mecanismo de giro al menos 3 vueltas en ambos sentidos y el mecanismo de cambio de alcance al menos 3 ciclos completos.
Todos los sistemas hidráulicos de las grúas de Krud Heavy Industry se someten a pruebas completas de conformidad con la norma ISO 24616:2020 antes de su salida de fábrica, y los datos de las pruebas se archivan para su consulta posterior. El montaje del sistema hidráulico se lleva a cabo en una sala de montaje con control de limpieza: el nivel de limpieza ambiental es de clase 10 000, las tuberías hidráulicas se limpian hasta alcanzar el nivel NAS 7 y los componentes hidráulicos se someten a pruebas con un contador de partículas antes de su montaje, resultando conformes. El sistema hidráulico utiliza juntas y racores importados, lo que reduce eficazmente la tasa de fugas del sistema.
| Partidas de ensayo | Condiciones del ensayo | Criterios de evaluación | Tipo de inspección |
|---|---|---|---|
| Prueba de estanqueidad | 1,25 veces la presión × 10 min | Sin fugas | Inspección completa antes de la salida de fábrica |
| Prueba de resistencia a la tensión | 1,5 veces la presión × 3 min | Sin deformación permanente | Pruebas de tipo |
| Pruebas de funcionamiento | De 3 a 5 veces la carrera completa | Movimiento suave | Inspección completa antes de la salida de fábrica |
| Control de limpieza | Contador de partículas | NAS ≤ 8 | Inspección completa antes de la salida de fábrica |
| Prueba de eficiencia | Pruebas en condiciones nominales de funcionamiento | Eficiencia del sistema ≥ 801 TP3T | Pruebas de tipo |
Preguntas frecuentes
Pregunta: ¿Cuáles son los principios fundamentales de diseño del sistema hidráulico de una grúa?
Respuesta: Principio de prioridad de la seguridad: en ningún modo de fallo se debe producir una pérdida de control de la carga; principio de diseño intrínsecamente seguro: se dará prioridad al uso de dispositivos de seguridad mecánicos; principio de protección contra fallos: en caso de fallo, se volverá automáticamente a un estado seguro; principio de facilidad de mantenimiento: la disposición de los componentes facilitará las tareas de mantenimiento.
Pregunta: ¿Por qué hay que instalar la válvula de equilibrio directamente en el cilindro hidráulico?
Respuesta: La instalación directa de la válvula de equilibrio en el cilindro hidráulico permite eliminar el riesgo de que la carga quede fuera de control en caso de rotura de las tuberías. Si la válvula de equilibrio se conecta al cilindro hidráulico a través de tuberías, en caso de rotura de estas, la válvula perderá su función de control y la carga podría caer libremente. La instalación directa es el diseño de seguridad más fiable.
Pregunta: ¿Cómo se elige el grado de filtrado de un sistema hidráulico?
Respuesta: Mecanismo de elevación ≥ NAS clase 8 (ISO 4406 18/15/13); sistema general ≥ NAS clase 9. Filtro de retorno ≤ 10 μm; filtro de las tuberías de alta presión ≤ 5 μm. Una precisión de filtrado insuficiente acelerará el desgaste de los componentes hidráulicos. Los sistemas hidráulicos de Krued Heavy Industry incluyen de serie un filtro para las tuberías de alta presión.
Pregunta: ¿Qué se debe hacer si la temperatura del aceite hidráulico supera los 65 ℃?
Respuesta: Apague inmediatamente la máquina y compruebe lo siguiente: el sistema de refrigeración (radiador, ventilador de refrigeración y si hay obstrucciones en el circuito de aceite), si la bomba hidráulica presenta fugas internas excesivas y si la temperatura ambiente es demasiado alta. Solucione la avería y no vuelva a poner en marcha la máquina hasta que la temperatura del aceite haya descendido a la temperatura de funcionamiento normal. Las altas temperaturas prolongadas aceleran la oxidación y el deterioro del aceite hidráulico.
