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1. OBJETIVO GENERAL:
INVESTIGACIN SOBRE TRANSMISIONES DE MAQUINARIA PESADAHIDROSTTICAS.
2.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
2.1Describir los componentes que conforman la transmisin hidrosttica en
maquinaria pesada.
2.2Investigar los ciclos de funcionamiento de la transmisin hidrosttica.
2.3Establecer las comunes averas en las transmisiones en estudio.
2.4Indagar los diferentes mantenimientos a realizarse en el sistema hidrosttico de
maquinaria pesada.
2.5Plantear los datos tcnicos de la maquinaria pesada con transmisin hidrosttica.
2.6Proporcionar referencias comerciales precios, stock de maquinarias con
transmisin hidrosttica.
2.7
Realizar comparaciones entre el sistema de transmisin hidrosttica de
maquinaria pesada y el sistema de transmisin powershift.
3. DESARROLLO
Trasmisiones de maquinaria pesada HidrostticasLa transmisin hidrosttica utiliza fluido a alta presin y baja velocidad (presin cuasi-esttica). El motor se conecta a una bomba volumtrica que impulsa el fluido hacia elmotor hidrulico de cilindrada variable. En realidad, tanto la bomba como el motor, oambos, pueden ser de cilindrada variable. En efecto, para desconectar la transmisin depotencia a las ruedas basta con abrir el retorno de la bomba. En estas condiciones labomba trabaja en vaco y el motor puede estar funcionando a un nmero determinado derevoluciones con el vehculo parado. La puesta en movimiento del vehculo se realizamediante el cierre progresivo de la vlvula de retorno.Este tipo de transmisiones se usa en vehculos muy pesado en los que se debe repartir lapotencia entre un nmero elevado de ejes para mejorar las condiciones de traccin. Lavelocidad de estos vehculos suele ser muy limitada, es por esto que la transmisinhidrosttica, que solo funciona adecuadamente a velocidades bajas dl fluido de latransmisin, tiene prestaciones en este caso. (Pintado Sanjun, 2000)
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Fi gura 1.Tipos de Maquinaria pesada. (Gullon, s.f.)
CONSTIUCIN DE LAS TRANSMISINES HIDROSTTICAS
Fi gura 2.Constitucin de una transmisin hidrosttica. (EATON, 2011)
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La transmisin hidrosttica est constituida esencialmente por una bomba, solidaria con elmotor del vehculo, y por un motor hidrulico, accionado por la propia bomba y unido alas ruedas. Un circuito hidrulico que contiene aceiteacta como elemento decomunicacin entre la bomba y el motor hidrulico. La bomba, accionada por el motor delvehculo, enva aceite (con caudal y presin variables por un mando) al motor hidrulico.
Este ltimo, transformando la presin del aceite en energa motriz, acciona las ruedas. Elaceite vuelve despus directamente a la bomba (circuito cerrado), o bien llega a undepsito, del cual es aspirado nuevamente por la bomba (circuito abierto).DepsitoEl depsito, cuya principal misin es la de contener el fluido de transmisin, puede situarseen cualquier parte de la mquina sin ms problemas que su diseo, de forma que deje ensu parte superior un espacio libre suficiente para que el aire pueda separarse del fluido,permita que los contaminantes se sedimenten y que se disipe el calor generado en elsistema.Los depsitos deben tener un respiradero al que se le incorpora tambin un filtro grosero,normalmente de malla metlica, que adems de mantener la presin atmosfrica en elinterior, elimine las impurezas al llenarlo de aceite. Tambin debe tener en su interior unplaca cuya misin es someter el fluido a decantacin para evitar se originen turbulencias,ayude a separar el aire del fluido y a disipar el calor a travs de las paredes.
Fi gura 3.Depsito (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
Tuberas y RacoresLos elementos de unin en un circuito hidrosttico son tuberas rgidas o flexibles. Tuberas Rgidas
Son tubos de acero obtenidos por estriado, con una superficie interior muy lisa y undimetro exterior con tolerancias constructivas muy reducidas, para poder unir entres tramos de tubo o elementos por medio de los llamados racores sin soldadora, silas tuberas son muy grandes se unen mediante bridas soldadas. (Gutirrez, 2010)
Fi gura 4. Racores de unin de las tuberas. (Gutirrez, 2010)
http://diccionario.motorgiga.com/diccionario/act/gmx-niv15-con196367.htmhttp://diccionario.motorgiga.com/diccionario/act/gmx-niv15-con196367.htm7/26/2019 Transmisiones hidrostaticas.pdf
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Tuberas flexibles
Se usan para llevar el aceite a elementos que modifican su posicin durante sufuncionamiento, o bien presentan vibraciones. Adems de soportar elevados valoresde presin, pueden permitir las ms diversas conformaciones. Son construidas abase de capas alternadas de tejido de goma y de mallas metlicas. El nmero demalla determina su capacidad para soportar la presin. Para conexin se utilizan enlos extremos racores o manguitos roscados. (Gutirrez, 2010)
Fi gura 5. Composicin de una tubera flexible. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
Cilindros
Cada cilindro hidrulico est formado por un cuerpo tubular provisto de dos cabezalescon juntas de estanqueidad de tipo esttico, uno de los cuales tiene un orificio por el quepasa el vstago, y un pistn, con juntas de estanqueidad de tipo dinmico que se deslizaunido al vstago. (Gutirrez, 2010)
Fi gura 6.Cilindro o actuador. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
BombasLas bombas, que son los elementos encargados de transformar la energa mecnica enenerga hidrulica, pueden ser hidrodinmicas e hidrostticas. (Gutirrez, 2010) Bombas hidrodinmicas
Se denominan tambin centrfugas, utilizan un rotor que imprime el flujo a unaelevada velocidad gracias a la cual adquiere presin.
Fi gura 7.Bomba Hidrodinmica. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
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Bombas HidrostticasTambin denominadas volumtricas, dan presin al lquido disminuyendo elvolumen de la cmara en la que es contenido. En ellas el caudal suministrado novara con la presin, sino que depende de su cilindrada y de su rgimen de giro.Pueden ser de tipo. (Gutirrez, 2010)
De engranajes.
De lbulos. De Paletas. De pistones lineales, axiales y radiales.
Fi gura 8.Bombas Hidrostticas. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)Motores
Los motores hidrulicos son los encargados de transformar la energa hidrulica enenerga mecnica. Su construccin es muy parecida a la de las bombas, y como ellastienen dos orificios, uno de entrada y otro de salida del aceite y giran en un sentido o enel contrario segn el orificio de entrada de aceite usado. En la mayora de los motoreshidrulicos hay una salida correspondiente al aceite de drenaje. (Gutirrez, 2010)Los motores hidrulicos pueden ser:
De engranajes. De lbulos.
De Paletas. De pistones.
DistribuidoresLos distribuidores, tambin denominadas vlvulas direccionales, permiten conducir elaceite para enviarlo a los distintos elementos y efectuar las funciones que requiera elcircuito. Cada distribuidor se define por el nmero de vas de conexin que posee y porsu nmero de posiciones. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
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Fi gura 9.Distribuidor de presin. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
VlvulasLas vlvulas, cuyas misiones son las de regular la presin y el caudal, se puedenclasificar en tres grupos: Vlvulas antirretorno.
Vlvulas reguladoras de caudal.
Vlvulas reguladoras de presin.
Vlvulas AntirretornoTambin son llamadas de retencin, tienen la misin de impedir el aceite pueda recorrer
en ambos sentidos las vas de circulacin.
F igura 10.Vlvula antirretorno. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
Vlvulas reguladoras de caudalSe utilizan para controlar la cantidad de aceite por unidad de tiempo que se enva a un
determinado receptor.
F igura 11.Vlvula reguladora de caudal. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
Vlvulas reguladoras de presin
Imprescindibles en cualquier circuito ponen en comunicacin la lnea de impulsin y eldepsito, de forma que cuando la presin alcanza un valor previamente fijado se producedescarga y se evitan las roturas.
Fi gura 12. Vlvula reguladora de presin. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
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Las vlvulas reguladoras de presin se clasifican en: Vlvulas reductoras Vlvulas de estrangulacin
Vlvulas de secuencia
Acumuladores HidrulicosUn acumulador hidrulico no es ms que un depsito capaz de almacenar energa quesirve bien para suministrar fluido a presin cuando no lo aporta la bomba, o bien paraabsorber los golpes de ariete del sistema. (EATON, 2011)
Fi gura 13. Acumuladores hidrulicos. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
Fluido HidrulicoLos fluidos deben tener las propiedades adecuadas para brindar la garanta de proteccinapropiada contra el desgaste, transmisin de potencia efectiva y estabilidad qumicaexcelente en las condiciones de funcionamiento ms adversas. El rendimientomultidimensional establece que el fluido hidrulico es un factor esencial en un sistemahidrulico; la seleccin correcta del aceite garantiza una vida til promedio y elfuncionamiento aceptable de los lubricantes/ componentes del sistema. (EATON, 2011)
Fi gura 14. Fluido Hidrulico. (Annimo, Transmisiones hidrostticas)
Algunos tipos de aceitesTabla 1. Tipos de fluido hidrulico.(EATON, 2011)
Sistemas hidrulicos e hidrostticos SAE 10WSistemas hidrulicos e hidrostticos SAE 10WSistemas hidrulicos e hidrostticos SAE 30Sistemas hidrulicos e hidrostticos SAE 30Sistemas hidrulicos e hidrostticos SAE 50Sistemas hidrulicos e hidrostticos SAE 50
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CICLOS DE FUNCIONAMIENTO
En un sistema hidrosttico, la bomba de accionamiento y el motor hidrulicoconstituyen un sistema de circuito cerrado. El aceite presurizado en la lnea entre labomba y el motor acciona el motor hidrulico de pistn y despus vuelve a la
bomba de accionamiento para realizar otro ciclo.
El aceite vuelve despus directamente a la bomba (circuito cerrado), o bien llega aun depsito, del cual es aspirado nuevamente por la bomba (circuito abierto).Tanto la bomba, que transforma la energa mecnica en energa hidrulica, como elmotor hidrulico, que realiza la transformacin inversa, constituyen unidadeshidrostticas.
Fi gura 15Transmisin Hidrosttica (Slide share, n.d.).
F igura 16. Funcionamiento transmisin Hidrosttica.
POSICIN NEUTRAL
Se genera cuando el desplazamiento de la bomba variable est en cero. Entonces nose bombea aceite de alta presin al motor, y su eje de salida se detiene. Colocar lapalanca de control en la posicin conecta ambas lneas de los pistones del servo a lacaja y bloquea la lnea de presin de control. Conectar las lneas de los pistones delservo a la caja permite el drenaje de aceite desde los pistones del servo, y losresortes del servo centran la placa oscilante variable.Con la placa oscilante centrada, los pistones no se alternan mientras el cuerpo delcilindro gira, y no se bombea aceite de alta presin. La bomba de carga, que seconecta al eje de entrada, bombea aceite en todos los modos de funcionamiento dela transmisin. En posicin neutral, extrae aceite filtrado y refrigerado desde eldepsito y llena el sistema. El flujo de la bomba de carga pasa por las vlvulas deretencin en la cubierta del extremo de la bomba y llena los pistones de la bomba,
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las lneas de alta presin y los pistones del motor. El flujo de aceite permitecontrarrestar las fugas internas y mantener al circuito cebado. Una vez que elcircuito de alta presin ha sido cebado, la presin de la bomba de carga abre lavlvula de alivio de presin de carga ubicada en la bomba de carga. Esto dirige elflujo de la bomba de carga a travs de la caja de la bomba y nuevamente hacia el
depsito. Este flujo de aceite purga la bomba y la refrigera.
F igura 17.Transmisin Hidrosttica en Neutro
HACIA DELANTE Y EN REVERSA
El flujo en el circuito de alta presin se crea inclinando la placa oscilante variable de labomba desde su posicin central o neutral. Con la placa oscilante inclinada, los pistonesse alternan mientras que el cuerpo del cilindro gira y se genera el flujo.La placa oscilante puede inclinarse hacia cualquier lado del centro. Inclinarla de unamanera genera el flujo que hace que la transmisin vaya hacia adelante. Mientras queinclinarla de la otra manera revierte el flujo, y el eje del motor gira en direccinopuesta.
La velocidad del motor se controla en funcin de qu tanto se mueve la palanca.En el esquema de hacia adelante/en reversa, la presin de control se dirige hacia el
pistn del servo inferior, lo que produce la inclinacin de la placa oscilante. El aceite enel manguito del servo superior se drena hacia la caja, a travs de la vlvula de control,mientras que la placa oscilante se inclina. La conexin complementaria, entre la placaoscilante y la vlvula de control, mantiene a la placa oscilante en el ngulo queestablece la palanca de control.La placa oscilante mantendr dicha posicin hasta que se mueva la palanca de Control.La vlvula de doble efecto centrada por resortes, ubicada en el bloque de vlvulas delmotor, se mueve para conectar el lado de baja presin del circuito a la vlvula de alivio
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de presin de carga. De este modo, el flujo de la caja empieza en el motor, sigue haciala bomba y retorna al depsito.
Fi gura 18. Transmisin Hidrosttica hacia delante y reversa. (Transmisiones hidrostticas paraservicio pesado, n.d.)
DATOS TCNICOS DE MAQUINARIA CON TRANSMISIN HIDROSTTICA
F igura 19.Datos tcnicos.
Tabla 2.Datos tcnicos de diferentes tipos de maquinaria pesada. . (CAT, n.d.) (Manual de
transmisiones hidrostticas, n.d.)
NOMBRE DE LAMQUINA
IMGEN DATOS TCNICOS
TERMINADORA DEASFALTOPAVIMENTADORA
Caterpillar-Modelo AP 200BMotor Disel 35 HPTolva 5,4 TonSerie 2NK175
MARCA YMODELO DELA MQUINA
POTENCIA
CAPACIDAD DECARGA
DEPSITO DECOMBUSTIBLE
SISTEMAELCTRICO
DATOSTCNICOS
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RETROEXCAVADORA
Caterpillar -Modelo 446Motor CAT 3166, DieselPotencia neta 102 HP - 76 KwPeso operacin mxima 9.800 KgCapacidad del cucharn 1.25 M3Profundidad de excavacinextendida 7.00 Mts.Tanque de combustible 40 GlSistema elctrico 12 V.Alternador 52 Amp.
EXCAVADORA DEORUGA
Volvo- Modelo EC290BLCMotor Volvo D7E EAE3 DiselPotencia Neta 195 HP 153 KwPeso de operacin mxima 29Ton.Capacidad del cucharon 1.65M3Profundidad de excavacin6.72Mts.Tanque de Combustible 470litros
Sistema electrico 2 de 12 V.Alternador 28 V/80A
MOTONIVELADORA
CaterpillarModelo DD 120Motor CAT 3306, Disel conturbo alimentador.Potencia neta 104 kWPeso en orden de trabajo 13.500KgAncho de la hoja 3.15 MtsSistema elctrico 24 V.Tanque de combustible 75 Gl
VIBROCOMPACTADOR
Dinapac-Modelo CC 21Motor John Deere 4239 Disel.Potencia neta 76.50 HPPeso en orden de trabajo 6.500KgTanque de combustible 30 Gl.Velocidad de trabajo 0-10.50Km/hAncho 3.00 Mts
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REFERENCIAS COMERCIALES PRECIOS, STOCK
Tabla 3. Referencias Comerciales.
MQUINA IMAGEN PRECIO
Tractor Caterpillar
SMC0022X
Ao 2008
$ 185 000.00
Retro excavadoraJohn Deer
T0310JX138847
Ao 2007
$ 49 000.00
CompactadorDINAPAC
Un solo tambor
Ao 2008
$ 49 000.00
CompactadorCaterpillar
Doble tambor
Ao 2011
$ 85 000.00
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PROFORMA -GRUPO MAVESA CUENCA
F igura 20.Datos tcnicos.Fuente:Autor
Tabla 4.Referencias ComercialesMavesa.Fuete: Mavesa- Cuenca.
Mquina John Deer 544k (2016)
PRECIO CONTADO $ 201.478.00Crdito Mavesa
PLAZO 2 aosENTRADA $ 80.990.00CUOTAS $ 6.130.00COSTO TOTAL $ 230.000.00
Dumper John Deer
PRECIO CONTADO $ 201.478.00
Excavadora de brazo largo John Deer- 20toneladas
PRECIO CONTADO $ 228.368.00AVERAS
Tabla 5.Averas ms comunes en una transmisin hidrosttica
La mquina no se mueve en ninguno de los dos sentidos.
Posibles causas CorreccionesFalta de aceite Revisar el nivel
Revisar posibles fugas
Mando mecnico averiado Revisarlo en busca de agarrotamiento
Desacoplamientodesconectado
Cerciorarse de que el acoplamiento entre el motor deexplosin y la bomba y entre el motor hidrulico y elmando final no patinan ni estn rotos.
Falta de presin de carga Revisar la vlvula de mando de la presin de carga, elaccionamiento de la bomba y las correspondientestuberas.
Presin de carga fluctuante Purgar el aire del sistema (si hace ruido). Revisar lavlvula reguladora de la presin de carga y las vlvulasde retencin.
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La mquina solo se mueve en una direccin
Mando mecnico averiado Revisarlo.
La vlvula limitadora parapresin mxima se ha
quedado abierta
Cambiar la vlvula.
Hay una vlvula deretencin averiada
Cambiar ambas vlvulas de retencin.
Vlvula de mando averiada Revisar el mando de velocidad completo.
No se consigue poner la transmisin en punto muerto
Mando mecnico averiado Ajustar el varillaje y cerciorarse de que no se agarrota.Revisar tambin el ajuste de la vlvula de mando y elde los servo-cilindros
El sistema se calienta excesivamente
Falta de aceite
Rellenar.Radiador destruido Limpiar para que pueda pasar el aire.
Correa del ventilador rota oque patina
Cambiarla o tensarla
Fugas interna de aceite ( semanifiesta por prdida deaceleracin o potencia)
Revisar la vlvula limitadora de presin mxima quepuede haber quedado abierta. Cambiar la vlvula.Buscar fugas internas en la bomba o el motor.
El sistema trabaja ruidosamente
Presencia de aire dentro delsistema
Revisar el aceite. Cerciorarse de que no contiene aire.Buscar racores flojos y tuberas averiadas.
El sistema pierde mucho aceiteConexiones flojas o fugas enlas tuberas
Apretar los racores. Cambiar las tuberas. Revisar lasjuntas
Aceleracin y desaceleracin perezosas
Aire en el sistema Purgar el aire. Revisar el nivel de aceite
Orificios de la vlvula demando parcialmenteobstruidos
Revisar los orificios y el mbolo de distribucin de lavlvula de mando. Si estn limpios, desmontar labomba de carga y limpiar la canalizacin entre sta y lavlvula de mando, con aire comprimido.
Avera interna en el motor o
en la bomba
Reparar como proceda el motor o la bomba.
El cambio de velocidad va duro o no cambia
La palanca de mando no esten punto muerto
Revisar y ajustar el varillaje para dejar la palanca enpunto muerto.
Varillaje de mandodesajustado
Ajustarlo en todas las posiciones.
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MANTENIMIENTO
SOLUCIN DE PROBLEMAS- DIAGRAMAS LGICOS
NEUTRAL DIFICIL O IMPOSIBLE DE DETECTAR
F igura 21.Diagrama lgico de mantenimiento de la posicin neutral. (Transmisioneshidrostticas para servicio pesado, n.d.)
FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA HIDRULICO EN CALIENTE
F igura 22.Diagrama lgico de mantenimiento por recalentamiento. (Transmisiones
hidrostticas para servicio pesado, n.d.)
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EL TAMBOR SE BLOQUEA O NO GIRA EN NINGUNA DIRECCIN
F igura 23.Diagrama lgico de mantenimiento debido al tambor.
COMPARACIONESCaja Hidrosttica Caja Power Shift
Velocidad limitada por las prdidasen el sistema.
Menos eficiente por prdidas decalor.
Logran velocidades constantes. Menor economa de combustible.El motor no se detiene a pesar desobrecargas.
El motor no se apaga antesobrecargas.
No se requiere caja de transmisin. Se tiene una multiplicacin detorque.
Son utilizadas en excavadoras,cargadoras, Tractores de orugas. etc
Son utilizadas en excavadoras,cargadoras, Tractores de orugas. etc
Bombas hidrulicas. Los embragues de discos mltiplosson acoplados hidrulicamente yseparados mecnicamente por
resortes.Cambios rpidos y suaves
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4. CONCLUSIONES
Al investigar los ciclos de funcionamiento de las transmisiones hidrostticas se
determin que el motor comnmente disel de las maquinarias acciona a la bomba
hidrosttica para trasformar energa mecnica en energa hidrulica ya que generan
presiones que a su vez vuelven a convertir energa hidrulica en energa mecnica
mucho mayor que accionar al motor hidrosttico generando un ciclo cerrado entre
la bomba y dicho motor hidrosttico.
Este tipo de maquinaria cuenta con tres modos de transmisin comandados desde la
palanca de control; neutro, delante y reversa. Adems alcanzan velocidades bajas que
oscilan entre 60 y 70 m/s debido a la funcin para la que son fabricadas.
Al igual que un automvil a la maquinaria pesada de transmisin hidrosttica se lesdistingue mediante datos tcnicos que proceden de la siguiente manera: Marca y
modelo, potencia, capacidad de carga, tanque de combustible y sistema elctrico.
Estas mquinas tienen precios muy altos que vara en funcin de sus datos tcnicos
y del trabajo que realizan. De lo investigado se concluye que maquinaria de segunda
abordan precios desde los $ 50000. Adems mediante una proforma realizada al grupo
MAVESA en la ciudad de cuenca se tiene que para maquinaria casa los precios
sobrepasan los $ 100000. La mayora de las averas que se dan en este tipo de transmisin pueden ser evitadas
realizando un mantenimiento preventivo, esto con el fin de que el sistema se
encuentre siempre funcionando y con su mayor eficiencia.
En este sistema de transmisin el mantenimiento suele darse principalmente debido
a problemas en la placa oscilante de la bomba que permite generar las distintas
marchas, perdidas de aceite hidrulico y por problemas de recalentamiento del
sistema hidrosttico.
El sistema de transmisin hidrosttica no requiere de una caja de transmisin a
diferencia de la transmisin power shift.
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5. BIBLIOGRAFA
Annimo. (s.f.). Transmisiones hidrostticas.Obtenido dehttps://www.uclm.es/profesorado/porrasysoriano/elementos/Tema12.pdf
CAT. (s.f.). Obtenido de http://www.cat.com/es_US/products/new/equipment.htmlEATON. (2011). Gua para Solucin de Fallas Eaton, Transmisiones hidrostticas
utilizadas en hormigueras.USA: Eaton Corporation.Gullon, G. (s.f.).BiblioCad. Obtenido de BiblioCad:
http://www.bibliocad.com/biblioteca/maquinaria-pesada_69821Gutirrez, A. (2010). 358-maquinas. Obtenido de 358-maquinas:
https://sites.google.com/site/358maquinas/transmision-hidraulicaManual de transmisiones hidrostticas. (s.f.). Obtenido de
http://www.maquinariaspesadas.org/blog/943-manual-transmisiones-hidrostaticasMeganeboy. (2014).Aficionados a la mecnica .Obtenido de
http://www.aficionadosalamecanica.net/taques-hidraulicos.htmPayri, F. (2011). Motores de combustin interna alternativos. EnMotores de combustin
interna alternativos(pgs. 856-912). Barcelona: Revert.Pintado Sanjun, P. (2000). Transmisin.La Mancha: Lozano Artes Grficas.SCHAEFFLER Automotive Aftermarker.(2015). Obtenido de http://www.schaeffler-
aftermarket.es/content.schaeffler_as.es/es/luk_as_products/engine_aa/belt_drive_systems_aa/mot3410_aa/mot3413_aa/mot3413_aa.jsp
Slide share. (s.f.). Obtenido de Sistema de transmisin hidrostticos de equipos:http://es.slideshare.net/Amambal/05-sistema-de-transmision-hidrostatico
Transmisiones hidrostticas para servicio pesado. (s.f.). Obtenido defile:///C:/Users/Usuario/Downloads/transmision-hidrostatica-funcionamiento%20(1).pdf