Cilindros hidráulicos para procesadoras, autocargadores y grúas forestales: Ponsse, John Deere, Komatsu y otros vistos por un fabricante de cilindros

Cada vez llegan más consultas a Hydroforce sobre cilindros para máquinas forestales. Los clientes piden cilindros de grúa y de cabezal, y también cilindros de dirección y de pala en el chasis. Fabricamos cada uno de ellos en nuestro propio taller, según el plano del cliente o a partir de las medidas tomadas del cilindro antiguo. A continuación repasamos las clases de máquina más habituales y sus cilindros, y mostramos qué incorporamos en el diseño antes de empezar el mecanizado.

Qué lleva cada clase de máquina

Los fabricantes de máquinas forestales rara vez publican las dimensiones de sus cilindros, y sus catálogos de recambios se abren a través de los concesionarios, por número de serie. La configuración de la máquina, en cambio, es pública, y muestra qué cilindros lleva.

Rangos de tamaño por tipo de cilindro

Los tamaños siguen la serie ISO 3320. Los cilindros fuera de la serie los fabricamos según el plano del cliente o a partir de las medidas tomadas del cilindro antiguo. La tabla muestra el rango de cilindros hidráulicos que podemos fabricar, no los tamaños de los cilindros de una máquina concreta.

Según los datos publicados, las grúas forestales trabajan a 185-270 bar, y los cabezales de procesadora están dimensionados hasta 350 bar.

Cilindros de grúa

El cilindro de elevación va bajo la pluma principal, en el lado donde el cabezal maneja el tronco, y allí puede golpearlo un tronco o el propio cabezal. En la Epsilon M120Z, el cilindro de extensión y las mangueras van por el interior de la pluma. En una grúa abierta, el cuerpo recibe golpes y el vástago se raya, y lo tenemos en cuenta en el diseño.

Cuando la pluma gira, también carga el cilindro lateralmente y desgasta la guía de vástago por un solo lado. En carreras largas alargamos la guía y añadimos un tubo limitador de carrera, de modo que el pistón y la guía queden suficientemente separados con el cilindro totalmente extendido. Los cilindros de extensión son los más esbeltos de la grúa. Con un diámetro de 50 mm y una carrera de 2500 mm, la rectitud del vástago limita la carga que puede soportar un cilindro así.

Cilindros de cabezal de procesadora

Un cabezal cierra sus cuchillas alrededor del tronco y presiona los rodillos de avance contra la corteza muchas veces por cada árbol. Los cilindros accionan las cuchillas móviles y los brazos de avance. Un cabezal grande consume 320-360 l/min. Las cuchillas de desramado soportan cargas elevadas, por eso sus articulaciones giran en casquillos con engrasadores.

Cada vez que se cierran las cuchillas, un pico de presión golpea el cilindro. Montamos una junta amortiguadora antes de la junta del vástago y una rótula lisa en el ojo del vástago, para que el cilindro no se flexione cuando el bastidor del cabezal se deforma bajo carga.

Cilindros del chasis

Los cilindros de dirección articulan el bastidor, y los cilindros de pala suben y bajan la pala. En algunas procesadoras, cilindros de mando proporcional hacen oscilar el bastidor en la articulación. Muchos autocargadores llevan además cilindros para la amortiguación y la nivelación de la cabina.

Estos cilindros van bajos, donde salpican el barro y las piedras. La carga sobre un cilindro de dirección se invierte en cada giro. Los cilindros de nivelación y de oscilación pasan la mayor parte del tiempo haciendo carreras cortas en torno a una misma posición, por lo que el vástago se desgasta en una franja estrecha.

Seis soluciones que incorporamos a los cilindros forestales

Las soluciones siguientes se han vuelto estándar, tanto en nuestro taller como en el sector. Una versión especial para una máquina concreta la fabricamos a petición del cliente.

1. Rascadores y fuelles de vástago

La corteza, la resina, el serrín y el hielo llegan todos al rascador, y una hidrolimpiadora clava la grava fina en su labio. Un rascador encajable corriente deja una pequeña holgura en el alojamiento, y en ella se acumula el barro y se congela. Por eso preferimos un rascador cuyo labio exterior cubra el alojamiento, o uno con armazón metálico prensado en la tapa guía.

No todos los rascadores sirven para romper el hielo. Muchos rascadores de poliuretano funcionan por debajo de 0 °C, pero no están diseñados para cortar el hielo del vástago. Si la máquina pasa la noche a la intemperie en invierno, equipamos sus cilindros con un rascador diseñado para cortar hielo. Antes de pintar, enmascaramos el vástago, el rascador, las bocas y los engrasadores.

En cilindros de elevación y de extensión con un vástago largo expuesto proponemos un fuelle de protección. El polvo, la corteza y los golpes de las ramas caen entonces sobre el fuelle y no sobre el vástago cromado. El material del fuelle sigue flexible con helada. Unas abrazaderas sujetan el fuelle en la tapa guía y en el ojo del vástago, y la condensación sale por un orificio de drenaje o un respiradero.

2. Casquillos, ojos y articulaciones

La carga lateral raya la guía del vástago, y las partículas de desgaste destruyen las juntas más rápido que la suciedad exterior. Usamos anillos guía con bronce en el pistón y en la tapa guía.

Los planos de cilindros forestales piden rótulas lisas de GE 35 ES a GE 60 ES en los ojos. La arena se compacta en las ranuras de engrase y desgasta el bronce, y luego el pasador empieza a rayar el ojo. Cuando aparece holgura, cada inversión de carga se convierte en un impacto. Donde una articulación es difícil de alcanzar con la pistola de engrase, proponemos una rótula sellada por ambos lados.

Los vástagos con cabeza plana o con ojo los forjamos de una sola pieza, sin soldadura ni rosca entre el vástago y la cabeza. Un vástago así aparece en nuestro artículo sobre un cilindro de 350 bar con vástago forjado macizo.

3. Juntas y fluidos

Algunos fabricantes de máquinas especifican un kit de juntas que no debe sustituirse. Entonces mecanizamos las ranuras del pistón y de la tapa guía según ese kit y diseñamos el resto del cilindro a su alrededor. En servicio, las juntas de repuesto del mismo kit se montan directamente.

El poliuretano poliéter funciona hasta -40 °C, las calidades poliéster hasta -30 °C. El FKM, como material, soporta temperaturas de hasta +200 °C pero pierde elasticidad por debajo de -20 °C. Muchas máquinas forestales funcionan con éster sintético biodegradable, y en éster el mismo material de junta tiene límites más bajos que en aceite mineral. El poliuretano poliéster es el más sensible. Para circuitos con éster elegimos poliuretano poliéter o FKM y pedimos al cliente la calidad exacta del aceite.

4. Trabajo duro

Un cilindro forestal trabaja a la intemperie toda su vida útil, y las ramas y las piedras lo rayan. Una capa fina empieza a oxidarse con el primer rasguño profundo. Los planos de cilindros forestales piden un sistema de imprimación y capa de acabado de 80 a 150 micras o más en total, y algunos exigen pintura bicomponente apta para 500 horas de niebla salina. Aplicamos recubrimientos de película gruesa y comprobamos el espesor de película seca con un medidor en los cuerpos acabados. Cómo templamos y cromamos los vástagos se describe en nuestro artículo sobre los vástagos de pistón.

Grabamos el número de serie antes de pintar, para que siga legible bajo la capa.

5. Amortiguación y picos de presión

Los circuitos de grúa y de cabezal de estas máquinas llevan un caudal elevado: los cabezales grandes consumen 320-360 l/min. Con ese caudal, el pistón llega al final de la carrera a gran velocidad y golpea con fuerza la tapa de cilindro, y a través de ella la estructura de la grúa. Por eso montamos amortiguación de fin de carrera: al final de la carrera, un émbolo entra en un taladro de la tapa de cilindro y expulsa el aceite restante a través de una restricción. El plano establece si actúa en retracción, en extensión o en ambas. Dimensionamos la restricción según el caudal que indique el cliente.

La junta amortiguadora absorbe los picos. Debe dejar pasar una fina película de aceite hacia la junta del vástago, pues de lo contrario la presión queda atrapada entre las dos juntas y el vástago empieza a pegarse y a deslizar a tirones. Apretamos el pistón al par especificado y lo bloqueamos, para que la vibración no lo afloje.

6. Frío y calor

Con frío, el aceite se espesa mucho y los actuadores del cabezal se vuelven lentos y bruscos. El aceite que queda en tuberías largas es el que más tarda en calentarse. Komatsu equipa el 845 con un calentador diésel para el aceite hidráulico. Aun así, las primeras carreras de una mañana helada se hacen con aceite espeso y a alta presión, cuando las juntas todavía están rígidas por el frío.

La temperatura ambiente más baja en los planos forestales que recibimos es de -40 °C. Elegimos el material de las juntas según el rango de temperatura de cada plano, en lugar de un solo material para todos los cilindros. En verano el riesgo es el sobrecalentamiento, y en un circuito de cabezal con fluido éster es donde pasamos a FKM.

Marcado y documentos

Nuestro acero se entrega con certificados EN 10204 3.1. El número de serie grabado vincula cada cilindro con esos documentos. A petición del cliente, facilitamos información sobre el avance de la fabricación.

Qué enviarnos

• el plano, o el cilindro antiguo para que tomemos sus medidas;
• marca y modelo de la máquina y posición de montaje del cilindro (elevación de grúa, dirección, inclinación del cabezal);
• presión de trabajo y caudal de aceite de esta función;
• el kit de juntas, si está fijado;
• tipo de aceite: mineral o éster biodegradable;
• rango de temperatura ambiente;
• sistema de pintura, color y marcado;
• cantidad por tipo.

Las soluciones descritas arriba forman parte de nuestro diseño estándar. Fabricamos versiones especiales bajo pedido.

Envíe su consulta a office@hydroforce.ee o utilice la página de contacto.