Contenido Sección uno Introducción a los sistemas hidráulicos ................................................................................................................................................................................................. 6  FLUIDOS HIDRAULICOS .......................................................................................................................................................................................................................................... 8  BOMBAS ................................................................................................................................................................................................................................................................. 8  Bombas cinéticas o hidrodinámicas ................................................................................................................................................................................................................... 9  Bombas hidrostáticas o de desplazamiento positivo ....................................................................................................................................................................................... 10  Bombas de engranajes ..................................................................................................................................................................................................................................... 10  Bomba de tornillo ............................................................................................................................................................................................................................................ 10  Bomba de paletas ............................................................................................................................................................................................................................................ 10  Bomba de paletas de diseño no equilibrado ................................................................................................................................................................................................... 10  Bomba de paletas de diseño equilibrado ........................................................................................................................................................................................................ 11  Bomba de pistón en línea ................................................................................................................................................................................................................................ 11  Bomba de pistón radial .................................................................................................................................................................................................................................... 11  Bomba de pistón axial ...................................................................................................................................................................................................................................... 11  ACTUADORES HIDRAULICOS ................................................................................................................................................................................................................................ 11  Cilindro tipo buzo ............................................................................................................................................................................................................................................. 12  Cilindro con resorte de retorno ....................................................................................................................................................................................................................... 12  Cilindro telescópico .......................................................................................................................................................................................................................................... 12  Cilindro estándar de doble efecto .................................................................................................................................................................................................................... 12  Cilindro sincronizado ........................................................................................................................................................................................................................................ 12  MOTORES HIDRAULICOS ...................................................................................................................................................................................................................................... 12  VALVULAS ............................................................................................................................................................................................................................................................. 13   

www.brettis.com

    Válvulas de control ........................................................................................................................................................................................................................................... 13  Válvulas direccionales ...................................................................................................................................................................................................................................... 13  Válvulas de posición definida ........................................................................................................................................................................................................................... 13  Válvulas anti retorno ........................................................................................................................................................................................................................................ 13  Válvulas anti retorno en línea .......................................................................................................................................................................................................................... 13  Válvulas anti retorno en ángulo recto ............................................................................................................................................................................................................. 14  Válvulas de 2 y 4 vías ........................................................................................................................................................................................................................................ 14  Servoválvulas .................................................................................................................................................................................................................................................... 14  Servo mecánico ................................................................................................................................................................................................................................................ 14  Servoválvulas electrohidráulicas ...................................................................................................................................................................................................................... 14  Válvulas de control de presión ......................................................................................................................................................................................................................... 15  Válvula de seguridad ........................................................................................................................................................................................................................................ 15  Válvulas de control de caudal .......................................................................................................................................................................................................................... 15  DEPOSITOS ........................................................................................................................................................................................................................................................... 16  Placa deflectora: .............................................................................................................................................................................................................................................. 16  Tamaño del depósito: ...................................................................................................................................................................................................................................... 16  Filtros y coladores: ........................................................................................................................................................................................................................................... 16  VENTAJAS DE LOS SISTEMAS HIDRAULICOS ......................................................................................................................................................................................................... 17  Flexibilidad ....................................................................................................................................................................................................................................................... 17  Economía .......................................................................................................................................................................................................................................................... 17  Confiabilidad .................................................................................................................................................................................................................................................... 17  Sección dos FLUIDOS HIDRAULICOS ......................................................................................................................................................................................................................... 18  FUNCIONES DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS ........................................................................................................................................................................................................ 18  Transmisión de potencia .................................................................................................................................................................................................................................. 18   

www.brettis.com

    Lubricación ....................................................................................................................................................................................................................................................... 18  Enfriamiento .................................................................................................................................................................................................................................................... 18  Protección ........................................................................................................................................................................................................................................................ 18  Sellamiento ...................................................................................................................................................................................................................................................... 18  Filtrabilidad ...................................................................................................................................................................................................................................................... 18  PROPIEDADES REQUERIDAS POR LOS FLUIDOS HIDRAULICOS ............................................................................................................................................................................ 19  Compresibilidad ............................................................................................................................................................................................................................................... 19  Propiedades antiespumantes y de liberación de aire ...................................................................................................................................................................................... 19  Viscosidad ........................................................................................................................................................................................................................................................ 19  Índice de viscosidad ......................................................................................................................................................................................................................................... 20  Propiedades antidesgaste ................................................................................................................................................................................................................................ 20  Características anti stick‐slip ............................................................................................................................................................................................................................ 20  Demulsibilidad.................................................................................................................................................................................................................................................. 20  Estabilidad térmica ........................................................................................................................................................................................................................................... 21  Resistencia a la oxidación ................................................................................................................................................................................................................................ 21  Propiedades anticorrosión ............................................................................................................................................................................................................................... 21  Filtrabilidad ...................................................................................................................................................................................................................................................... 21  Limpieza ........................................................................................................................................................................................................................................................... 21  SELECCION DEL FLUIDO HIDRAULICO .................................................................................................................................................................................................................. 22  Equipo .............................................................................................................................................................................................................................................................. 22  Ambiente .......................................................................................................................................................................................................................................................... 22  CLASIFICACION DE ACEITES HIDRAULICOS MINERALES ....................................................................................................................................................................................... 23  FLUIDOS HIDRAULICOS ININFLAMABLES ............................................................................................................................................................................................................. 23  Agua‐glicol ........................................................................................................................................................................................................................................................ 23   

www.brettis.com

    Emulsiones agua‐aceite ................................................................................................................................................................................................................................... 24  Fluidos sintéticos .............................................................................................................................................................................................................................................. 25  CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS RESISTENTES AL FUEGO ................................................................................................................................................................................... 25  Mantenimiento del fluido ................................................................................................................................................................................................................................ 26  Almacenamiento y manejo .............................................................................................................................................................................................................................. 26  Cuidado durante el funcionamiento ................................................................................................................................................................................................................ 26  ESPECIFICACIONES DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS ............................................................................................................................................................................................. 26  Especificaciones mundiales .............................................................................................................................................................................................................................. 26  CARACTERIZACIÓN DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS ............................................................................................................................................................................................. 29  Propiedades de la liberación del aire ............................................................................................................................................................................................................... 29  Características de formación de espuma ......................................................................................................................................................................................................... 29  Propiedades antidesgaste ................................................................................................................................................................................................................................ 30  Prueba de estabilidad térmica ......................................................................................................................................................................................................................... 31  Resistencia a la oxidación ................................................................................................................................................................................................................................ 31  Demulsibilidad.................................................................................................................................................................................................................................................. 31  AVERIAS EN LOS MANDOS HIDRAULICOS ............................................................................................................................................................................................................ 32  Contaminación del fluido con partículas sólidas.............................................................................................................................................................................................. 32  Ruidos anormales de la bomba ........................................................................................................................................................................................................................ 32  Calentamiento del aceite ................................................................................................................................................................................................................................. 33  Falta de potencia o pérdida de ella. ................................................................................................................................................................................................................. 33  Movimiento irregular de los órganos de mando ............................................................................................................................................................................................. 33  Causas generales de mal funcionamiento ....................................................................................................................................................................................................... 34  Otras causas: .................................................................................................................................................................................................................................................... 34  Resumen esquemático de averías en sistemas hidráulicos ............................................................................................................................................................................. 35   

www.brettis.com

    SECCION TRES LIMPIEZA DE SISTEMAS HIDRAULICOS Y FLUIDOS DE LUBRICACION ........................................................................................................................................... 38  Estándares de limpieza .................................................................................................................................................................................................................................... 38  Tabla de equivalencia códigos de limpieza de lubricantes .............................................................................................................................................................................. 39  Niveles de limpieza permisibles por sistema ................................................................................................................................................................................................... 40  Códigos de limpieza recomendados por Vickers ............................................................................................................................................................................................. 41  Método de extensión de la vida....................................................................................................................................................................................................................... 43  Selección de un nivel de limpieza .................................................................................................................................................................................................................... 44  NIVELES DE VIDA SUGERIDOS PARA ALCANZAR BUENA VIDA DE LOS COMPONENTES (CIRCA 1976) ............................................................................................................ 45  Niveles de contaminación ................................................................................................................................................................................................................................ 46  Como conseguir un nivel de limpieza determinado ........................................................................................................................................................................................ 46  Relaciones Beta y sus eficiencias correspondientes ........................................................................................................................................................................................ 46  GRADOS DE FILTRACION Y DE FILTROS ................................................................................................................................................................................................................ 47  Filtración nominal ............................................................................................................................................................................................................................................ 47  Filtración absoluta ............................................................................................................................................................................................................................................ 47  Relación de filtración (Bn) ................................................................................................................................................................................................................................ 47  Límites de correlación entre “beta” y sistemas de limpieza y “capacidad de suciedad” y vida de servicio. ................................................................................................... 47  Montajes de filtros según el nivel de limpieza requerido ................................................................................................................................................................................ 49  Montaje y ubicación de los componentes para control de contaminación .................................................................................................................................................... 50  Lavado de sistemas nuevos o reconstruidos ................................................................................................................................................................................................... 56  Sistema de lavado ............................................................................................................................................................................................................................................ 56  Monitoreo y confirmación del logro del nivel de limpieza objetivo ................................................................................................................................................................ 57  Mantenimiento proactivo ................................................................................................................................................................................................................................ 58     

www.brettis.com

   

Sección uno Introducción a los sistemas hidráulicos El término hidráulica se estableció en un principio en Ingeniería para las aplicaciones y propiedades del agua (del griego Hydros – Agua). Actualmente se emplea  principalmente en su acepción de transmisión de energía mediante líquidos.   La operación básica de un sistema  hidráulico puede entenderse a partir del funcionamiento del sistema hidráulico más simple, un gato hidráulico. En este sistema  hidráulico, el pistón hace presión sobre un líquido, y la presión es transmitida a través del líquido que llena el sistema a un cilindro, en el que un pistón más grande tiene  una carga a elevar. A medida que ejerce una fuerza sobre el pistón pequeño, la presión en el pistón grande se incrementa en relación que a las áreas de los pistones, por lo  que la presión en el pistón grande es mucho mayor.                       Este es el Principio de Pascal: “ la presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un  recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los  puntos del fluido.”                           

www.brettis.com

    Los sistemas hidráulicos no son una fuente de energía. La fuente de energía hidráulica es el motor eléctrico que acciona la bomba. En la práctica, la mayoría de los sistemas  hidráulicos tienen más componentes para una operación segura y fiable. En este diagrama una bomba opera continuamente, generalmente mediante un motor eléctrico,  succionando fluido del depósito. El fluido es conducido a un actuador mediante de una línea de presión (latiguillos), que en este caso es simplemente un cilindro que  contiene un pistón móvil.  Una válvula de control dirige el fluido a un lado del pistón hasta que, al final de su carrera, la válvula cambia de posición y dirige el fluido al otro  lado del pistón.    La velocidad del movimiento del pistón se puede controlar incluyendo un regulador de flujo en el circuito, es decir, controlando la rapidez con la que se llena o vacía el  cilindro actuador. El fluido desplazado por el actuador, a medida que el pistón se mueve, vuelve al depósito.    Un sistema de escape se ha incluido en el circuito para proteger el sistema de sobrepresiones que pudieran dañarlo. Esto permite además que la bomba se mantenga  funcionando cuando el actuador hidráulico no está siendo usado, en vez de apagar y encender el motor constantemente continuamente.    Se debería incluir un filtro en el circuito hidráulico para retener las impurezas sólidas del fluido que puedan acumularse.                                          

 

www.brettis.com

   

FLUIDOS HIDRAULICOS El componente más importante de cualquier sistema hidráulico es el fluido que contiene. Los primeros equipos hidráulicos utilizaban agua, y todavía se utiliza en sistemas  hidráulicos muy grandes, tales como esclusas, por motivos económicos y ambientales. Fluidos con base agua son también usados para operar equipos hidráulicos en  fundiciones y minas de carbón donde existe riesgo de incendio. Sin embargo, la mayoría de los fluidos hidráulicos en uso hoy en día están basados en aceites minerales.  Los  aceites minerales satisfacen el principal requisito de un fluido hidráulico; La habilidad de transmitir presión en un rango de temperatura definido. Además, tienen la gran  ventaja que pueden lubricar las partes móviles del circuito hidráulico y protegerlas contra la corrosión.  Sin embargo, para llevar a cabo muchas de las funciones requeridas  en los sistemas hidráulicos mas complejos y modernos, se necesita el empleo de aditivos que corrijan y mejoren las propiedades de los aceites minerales. Las propiedades  requeridas en fluidos hidráulicos y la naturaleza de los aditivos que contienen, se tratarán con en profundidad en la siguiente sección de éste documento. 

BOMBAS Todo sistema hidráulico incluye una bomba. Su función consiste en transformar la energía mecánica en energía hidráulica, impulsando el fluido hidráulico en el sistema.  Características de las bombas Las bombas se clasifican normalmente por su presión máxima de funcionamiento y por su caudal de salida en litros/minuto a una velocidad de rotación determinada.  Valores nominales de la presión El fabricante determina la presión nominal, no hay un factor de seguridad normalizado correspondiente a esta estimación. Trabajando a presiones mayores se puede  reducir la duración de la bomba, causar daños serios en los componentes del circuito hidráulico y ocasionar averías.  Desplazamiento Es el volumen de líquido transferido en una revolución, es igual al volumen de la cámara del impulsor de la bomba, multiplicada por el número de cámaras del impulsor en  cada revolución. El desplazamiento por tanto se expresa en centímetros cúbicos por revolución. La mayoría de las bombas tienen un desplazamiento  fijo que  sólo  puede  modificarse  sustituyendo dicho impulsor. En algunas bombas es posible  variar las dimensiones de la cámara de bombeo por medio de controles externos, variando así su  desplazamiento. En ciertas bombas de paletas no equilibradas hidráulicamente y  en muchas bombas de pistones puede variarse el desplazamiento desde cero hasta un  valor máximo teniendo algunas la  posibilidad de invertir la dirección del caudal cuando el control pasa por la posición central o neutra.  Caudal Una bomba viene caracterizada por su caudal nominal en litros por minuto; en realidad  puede bombear más en ausencia de carga y  menos a su presión de funcionamiento   nominal. Tres tipos de bombas son los más comúnmente usados; de engranajes, de paletas y de pistón. Los principios de operación de estos tipos de bombas se explican a  continuación. Información detallada acerca de tipos particulares de bombas se dan en la información suplementaria.   

 

www.brettis.com

   

Tipos de bombas  para sistemas  hidráulicos

Cinéticas

Centrífugas

De Helice

De chorro

Hidrostáticas

Especiales

Transporte de Gas

Ariete hidráulico

Reciprocantes

Electromagnéticas

Piston

Rotativas

Diafragma

Engranajes

Alabes

Tornillo

 

    Bombas cinéticas o hidrodinámicas Estas bombas, también llamadas de desplazamiento no positivo, se usan principalmente para transferir fluidos donde la única resistencia que se encuentra es la creada por  el peso del mismo fluido y el rozamiento.    La mayoría de este tipo de bombas funciona mediante la fuerza centrífuga, según la cual el fluido, al entrar por el centro del cuerpo de la bomba, es expulsado hacía el  exterior por medio de un impulsor que gira rápidamente. No existe ninguna separación entre el orificio de entrada y de salida, y su capacidad de presión depende de la  velocidad de rotación.    Se utilizan muy poco en los sistemas hidráulicos actuales. Aunque estas bombas suministran un caudal uniforme y continuo, su desplazamiento disminuye cuando aumenta  la resistencia, es posible bloquear el orificio de salida estando la bomba en funcionamiento.     

www.brettis.com

      Bombas hidrostáticas o de desplazamiento positivo Estas bombas suministran una cantidad determinada de fluido en cada carrera, revolución o ciclo. Su desplazamiento, exceptuando las pérdidas por fugas, es independiente  de la presión de salida, lo que las hace muy adecuadas para la transmisión de potencia.  Bombas de engranajes Suministran caudal transportando el fluido entre los dientes de dos engranajes bien acoplados. Son compactas, mecánicamente sencillas, y relativamente baratas. Son  adecuadas para sistemas a baja presión que operan a bajas tasas de flujo y son usadas comúnmente en aplicaciones móviles pequeñas como excavadoras.    La bomba de engranajes externa está compuesta de un par de engranajes que rotan dentro de una cubierta. Un eje externo mueve un engranaje y este a su vez mueve el  otro en dirección opuesta, creando un vacío parcial en la cámara de entrada de la bomba. A medida que estos rotan, el fluido es succionado de un lado, entrando en la  cubierta y finalmente descargando en el otro.    La bomba de engranajes interna es más compacta que la bomba de engranaje externa. En esta, un eje externo opera un engranaje interno el cual rota dentro de un  engranaje externo a él y que lo hace girar en la misma dirección. El fluido que es succionado desde el depósito a medida que los engranajes se desengranan, se lleva  a los  espacios entre los dientes y es forzado hacia afuera   cerca del punto donde los dientes se engranan de nuevo.  Bomba de tornillo Es un modelo mejorado de la bomba de engranaje que puede producir presiones y tasas de flujo más altas. Este tipo de bomba transporta fluidos por medio del  movimiento de tres tornillos engranados.  Bomba de paletas Las bombas de aspas o paletas son populares por ser compactas y pueden descargar más altos volúmenes de fluido que las bombas de engranaje. El principio de  funcionamiento de la bomba es un rotor ranurado que está acoplado al eje de accionamiento y gira dentro de un anillo ovalado, dentro de las ranuras del rotor están  colocadas las paletas, que siguen la superficie interna del anillo cuando el rotor gira. La fuerza centrífuga y la presión aplicada en la parte inferior de las paletas  las  mantiene apoyadas contra el anillo. Las cámaras de bombeo se forman entre las paletas, rotor, anillo y las dos placas laterales.  Bomba de paletas de diseño no equilibrado En este tipo de bomba no equilibrado  hidráulicamente el eje está sometido a cargas laterales, procedentes de la presión que actúa sobre el rotor. Este tipo de diseño se  aplica principalmente a las bombas de caudal variable. El desplazamiento de esta bomba puede variar mediante un control externo, tal como un volante o un compensador  hidráulico. El control desplaza el anillo haciendo variar la excentricidad entre éste y el rotor, reduciendo o aumentando así las dimensiones de la cámara de bombeo. Un  vacío parcial se crea a la entrada de la bomba a medida que va aumentando el espacio comprendido entre el rotor y el anillo. El aceite que entra en este espacio queda  encerrado en las cámaras de bombeo y es impulsado hacia la salida cuando éste espacio disminuye.  El desplazamiento de la bomba depende de la anchura del anillo, del  rotor y de la separación entre los mismos. Existen dos tipos de bombas de paletas: De diseño no equilibrado y de diseño equilibrado.   

www.brettis.com

    Bomba de paletas de diseño equilibrado En este diseño el anillo es elíptico en vez de ser circular, lo que le permite utilizar dos conjuntos de orificios internos.  Los dos orificios de salida están separados entre sí por  180°, de tal forma que las fuerzas de presión sobre el rotor sé cancelan, evitándose así las cargas laterales sobre el eje y los cojinetes.  El desplazamiento de la bomba  equilibrada hidráulicamente no puede ajustarse aunque se dispone de anillos intercambiables, con elipses distintas, haciendo así posible modificar una bomba para  aumentar o disminuir su caudal.  Bomba de pistón en línea Las bombas de pistón  pueden generar presiones mucho más altas y producir tasas de flujo más elevadas que las bombas de engranaje y de paletas. Se usan comúnmente  en aplicaciones móviles grandes y estáticas. La bomba de pistón en línea es el diseño más simple. En esta bomba un pistón es desplazado hacia arriba y hacia abajo  dentro  de un cilindro gracias al movimiento de una barra impulsada a su vez por un cigüeñal rotatorio. Durante la carrera hacia abajo del pistón, el fluido es atraído dentro del  cilindro a través de una válvula en el punto de entrada. El fluido es expulsado por una válvula de salida cuando el pistón hace su carrera hacia arriba.  Bomba de pistón radial Los pistones se mueven dentro de cilindros dispuestos en estrella alrededor del eje rotatorio. El eje esta instalado hacia un lado dentro de un anillo fijo para que al rotar,   los pistones se muevan hacia adentro y hacia afuera de sus cilindros. El fluido es atraído hacia adentro y bombeado hacia afuera de los cilindros a través de canales que  atraviesan el centro del eje.  Bomba de pistón axial Tiene varios pistones dispuestos alrededor del eje de un bloque de cilindros. Los pistones están unidos al plato colocado en ángulo con el bloque para que mientras se  mueve el plato, los pistones se muevan hacia adentro y hacia afuera de sus cilindros, succionando y expulsando el fluido.   

ACTUADORES HIDRAULICOS El actuador hidráulico es el componente del sistema donde se produce el trabajo mecánico por la acción del fluido hidráulico.    Los actuadores se clasifican según el tipo de trabajo que realizan en: Actuadores lineales, también llamados cilindros hidráulicos, que producen el movimiento en línea recta  y actuadores rotatorios o motores hidráulicos,  que realizan el trabajo en forma rotatoria.    La velocidad de desplazamiento del actuador depende de su tamaño y del caudal que se le envía.    Los Cilindros hidráulicos  se clasifican como:  a) De simple o de doble efecto.  b) Diferenciales y no diferenciales.  Las variaciones incluyen pistón liso y pistón con vástago, siendo este sólido o telescópico.       

www.brettis.com

      A continuación examinaremos los tipos de actuadores más comunes.  Cilindro tipo buzo Es tal vez el actuador más sencillo. Tiene una sola cámara donde el flujo ejerce fuerza en una sola dirección. La mayoría de estos cilindros se montan verticalmente y el  retorno se efectúa por acción de gravedad. Son adecuados para trabajos donde se requieren carreras largas como elevadores y gatos para automóviles.  Cilindro con resorte de retorno El pistón es movido contra el resorte. Cuando la presión es liberada el resorte regresa el pistón a su posición original.  Cilindro telescópico Permite una carrera más larga en el cilindro. Se emplea cuando la longitud comprimida tenga que ser menor que la obtenida con un cilindro estándar. Pueden utilizarse  hasta cuatro o cinco camisas. La mayoría de estos cilindros son de simple efecto pero también los hay de doble efecto, es decir que pueden hacer trabajo en las dos  direcciones, dependiendo donde está aplicada la fuerza hidráulica.  Cilindro estándar de doble efecto Llamado así debido a que es accionado por el fluido hidráulico en ambas direcciones, lo que significa que puede ejercer fuerza en cualquiera de los dos sentidos del  movimiento. Se clasifica también como cilindro diferencial, por tener áreas desiguales, sometidas a presión durante los movimientos de avance y retorno. Esta diferencia de  áreas es debida al área del vástago. En estos cilindros el movimiento de avance es más lento que el de retroceso, pero este puede ejercer una fuerza mayor.  Cilindro sincronizado También llamado de doble vástago, son cilindros de doble efecto pero no diferenciales ya que tienen áreas iguales a ambos lados del pistón, estos cilindros suministran  velocidades y fuerzas iguales en ambas direcciones. Se utilizan donde es ventajoso acoplar una carga a cada uno de los extremos del vástago o cuando se requiere que la  velocidad en los dos sentidos del movimiento sea igual.   

MOTORES HIDRAULICOS   Es el nombre que se da generalmente a los actuadores hidráulicos rotatorios.    Su construcción es muy parecida a la de las bombas. En vez de impulsar el fluido como hacen aquellas, son impulsados por éste y desarrollan un par (fuerza de giro) y un  movimiento continuo de rotación. Existen diferentes tipos de ejemplo motores hidráulicos: de engranajes, de paletas, de pistón en línea, de pistón en ángulo etc.           

www.brettis.com

     

VALVULAS   Válvulas de control Las válvulas son usadas en circuitos hidráulicos para controlar la presión de operación (la que determina la carga que puede ser movida), el volumen de flujo (el que  determina la velocidad de desplazamiento de la carga) y la dirección del flujo (que determina la dirección del movimiento).  Válvulas direccionales Las válvulas direccionales, como su nombre lo indica, se usan para controlar la dirección del caudal. Aunque todas realizan esta función, las válvulas direccionales varían  considerablemente en construcción y funcionamiento. Se clasifican, según sus características principales en:     Tipo de elemento interno. Obturador (pistón o esfera), corredera rotativa o deslizante.   Métodos de actuación. Levas, émbolos, palancas manuales, mecánicos, selenoides eléctricos, presión hidráulica y otros incluyendo combinaciones de éstos.   Número de vías. Dos vías, tres vías. Cuatro vías, etc.   Tamaño nominal de las tuberías conectadas a la válvula o a su placa base, o caudal nominal.   Conexiones. Roscas cónicas, roscas cilíndricas, bridas y placas bases.    Válvulas de posición definida La mayoría de las válvulas direccionales industriales son de posición definida. Es decir que controlan el paso del caudal abriendo o cerrando pasajes en posiciones definidas  de la válvula.  Válvulas anti retorno Estas válvulas pueden funcionar como control direccional o como control de presión. En su forma más simple esta válvula no es más que una válvula direccional de una sola  vía. Permite el paso libre del aceite en una dirección y lo bloquea en el otro.  Válvulas anti retorno en línea Llamadas así porque el aceite fluye a través de las mismas en línea recta. El cuerpo de esta válvula sé rosca directamente a la tubería y está mecanizado para formar un  asiento para un pistón cónico o una bola.  Un muelle ligero mantiene el pistón en su asiento permitiendo el montaje de la válvula en cualquier posición. En la posición de  paso libre el muelle cede y la válvula se   abre a una presión determinada. Aunque admiten presiones de hasta 210 kg/ cm2. estas válvulas no son recomendables para aplicaciones en que puedan verse sometidas a  caudales de retorno de gran velocidad.       

www.brettis.com

      Válvulas anti retorno en ángulo recto Debe su nombre a que el aceite fluye a través de ella formando un ángulo recto. Su capacidad de caudal está comprendido entre 12 y 1200 lts./min. con una amplia gama  de presiones de abertura.  Válvulas de 2 y 4 vías Su función básica es dirigir el caudal de entrada a cualquiera de los dos orificios de salida. Según la figura el caudal del orificio P (bomba) puede ser dirigido a cualquiera de  los dos orificios de salida A y B. En la válvula de 4 vías el orificio alterno está comunicado a tanque permitiendo el retorno del caudal al depósito. Mientras que en la de 2  vías este orificio está bloqueado y el orificio a tanque sirve solamente como drenaje de las fugas internas de la válvula.  La mayoría de estas válvulas son del tipo de  corredera deslizante, aunque existen válvulas rotativas que se usan principalmente para pilotajes. Se fabrican en modelos de dos o tres posiciones. La de tres posiciones  tiene una posición central o neutra. Los métodos de accionamiento incluyen palancas manuales, levas, solenoides, conexiones mecánicas, muelles, presión piloto y otros  sistemas.  Servoválvulas Una servoválvula es una válvula direccional de infinitas posiciones, que ofrece la característica adicional de controlar tanto la cantidad como la dirección del caudal. Cuando  se instala con los dispositivos de realimentación adecuados, consigue controles muy precisos de la posición, velocidad y aceleración de un actuador. La servoválvula  mecánica o válvula seguidora ha sido utilizada durante varias décadas. La servoválvula electrohidráulica es más reciente en la industria.  Servo mecánico Un servo mecánico es esencialmente un amplificador de fuerza. Utilizado para controlar una posición. La  figura muestra esquemáticamente el dispositivo.  La palanca de control u otro acoplamiento mecánico se conecta a la corredera de la válvula. El cuerpo de la válvula está unido a la carga y se mueven conjuntamente.  Cuando se actúa la corredera, el fluido se dirige al cilindro o pistón para mover la carga en la misma dirección en que la corredera. Cualquier  tendencia a desplazarse más  allá invertiría el caudal de aceite para situar la carga en su posición normal.    Frecuentemente esta unidad servo‐mecánica se denomina multiplicador; el impulso hidráulico suministra fuerzas mucho mayores que la actuación mecánica a la entrada, y  con  control preciso, del desplazamiento.    Tal vez la aplicación más frecuente del servo mecánico es la dirección hidráulica; de la cual hay muchas variaciones en su diseño pero todos funcionan con el mismo  principio.    Servoválvulas electrohidráulicas Funcionan esencialmente, enviando una señal eléctrica a un motor par o a un dispositivo similar, que directa o indirectamente posiciona la corredera de la válvula. Esta  señal, una vez aplicada a la servoválvula a través de un amplificador, ordena a la carga a que se desplace hasta una  posición determinada o que adquiera una velocidad  determinada.   

www.brettis.com

      Válvulas de control de presión Estas válvulas realizan funciones tales como limitar la presión máxima de un sistema o regular la presión reducida en ciertas partes de un circuito y otras actividades que  implican cambios en la presión de trabajo.    Su funcionamiento se basa en un equilibrio entre la presión y la fuerza de un muelle.   La mayoría son de infinitas posiciones, es decir, que las válvulas pueden ocupar  diferentes posiciones entre completamente abierta y completamente cerrada, según el caudal y la diferencia de presiones.    Los controles de presión se denominan generalmente según su función primaria, ejemplo: Válvula de seguridad, válvula de frenado, etc.    Válvula de seguridad Se encuentra prácticamente  en todos los sistemas hidráulicos. Es una válvula normalmente conectada entre la línea de presión (salida de la bomba)  y el depósito. Su  función es limitar la presión del sistema hasta un valor máximo, predeterminado, mediante la derivación de parte o de todo el caudal de la bomba a tanque, cuando se  alcanza el ajuste de presión de la válvula.    Válvulas de control de caudal Se utilizan para regular la velocidad. La velocidad de un actuador depende de la cantidad de aceite que se le envía por unidad de tiempo. Es posible regular el caudal con  una bomba de desplazamiento variable, pero en muchos circuitos es más práctico utilizar una bomba de desplazamiento fijo y regular el caudal con una válvula  controladora de caudal.    Existen tres métodos básicos para aplicar las válvulas reguladoras de caudal para controlar la velocidad de los actuadores. Regulación a la entrada, regulación a la salida y  regulación por substracción.    1. Circuito de regulación a la entrada: En este circuito, la válvula reguladora de caudal se coloca entre la bomba y el actuador; de esta forma controla la cantidad de  fluido que entra en el actuador.  El exceso de caudal suministrado por la bomba es desviado al tanque por la válvula de seguridad. Este método es muy preciso y se  utiliza en aquellas aplicaciones donde la carga siempre se opone al movimiento del actuador, como la elevación de un cilindro vertical con carga, o empujando una  carga a una velocidad controlada.  2. Circuito de regulación a la salida: Este sistema de control se utiliza cuando la carga tiende a huir del actuador, desplazándose en la misma dirección de éste. El  regulador de caudal se instala de forma que restrinja el caudal de salida del actuador. Para regular la velocidad en ambas direcciones puede instalarse la válvula en  la línea de tanque de la válvula direccional. Frecuentemente hay necesidad de controlar el caudal únicamente en una sola dirección y la válvula se sitúa entre el  actuador y la válvula direccional en la línea que corresponde al tanque. Aquí también hace falta una válvula anti retorno que permita el paso libre del caudal en  sentido contrario.     

www.brettis.com

      3. Circuito de regulación por substracción: En esta aplicación, la válvula se coloca en la línea de presión, en la forma indicada en la figura, y a la velocidad del actuador  se determina, desviando parte del caudal de la bomba al tanque, la ventaja consiste en que la bomba trabaja a la presión que pide la carga, puesto que el exceso de  caudal retorna al tanque a través de la válvula reguladora y no a través de la válvula de seguridad. La desventaja está en la pérdida de precisión, debido a que el  caudal regulado va al tanque y no al actuador, y éste último queda sometido a las variaciones de desplazamiento de la bomba al variar la carga del actuador. Este  circuito no debe aplicarse cuando hay posibilidad de que la carga tienda a huir en la misma dirección que el movimiento del actuador.   

DEPOSITOS El depósito es otro componente importante del sistema hidráulico. Un depósito diseñado apropiadamente debe ser sellado para prevenir la contaminación del fluido, pero  al mismo tiempo debe tener una ventilación con un filtro incorporado para permitir la entrada y salida de aire a medida que el nivel de fluido va cambiando.    Una superficie con pendiente facilita el drenaje del agua y sedimentos separados. La espuma se minimiza teniendo un tubo de retorno, con su salida debajo del nivel del  fluido dentro del depósito, a medida que placas deflectoras y filtros finos previenen la entrada de burbujas de aire.  Placa deflectora: Se usa para separar la línea de entrada de la bomba de la línea de retorno, de forma que el mismo fluido no pueda recircular continuamente, sino que realice un circuito  determinado por él tanque.  Tamaño del depósito: La dilatación del fluido debida al calor, las variaciones de nivel debidas al funcionamiento del sistema, la superficie interna del tanque expuesta a la condensación del vapor  de agua, y la cantidad de calor generada en el sistema, son factores que hay que tener en consideración. En los equipos industriales se acostumbra a emplear un depósito  cuya capacidad sea por lo menos dos o tres veces la capacidad de la bomba en litros por minuto. Un gran volumen de fluido también permite que cualquier volumen de aire  en éste sea evacuado a tiempo, y que agua y/o contaminantes sólidos se sedimenten antes que el fluido vuelva a circular.  Filtros y coladores: Los fluidos hidráulicos se mantienen limpios en el sistema debido, principalmente,  a elementos tales como filtros y coladores. En algunos casos se utilizan también  filtros  magnéticos  para capturar las partículas de hierro o acero que lleva el fluido. Estudios recientes han mostrado que incluso partículas tan pequeñas como 1.5 micras tienen  efectos degradantes, originando fallos en los servosistemas  y acelerando el desgaste del aceite en muchos casos.    Tamaño de las mallas y filtración nominal: Una malla filtrante o un colador tienen un valor nominal que caracteriza su finura, definida por un número  de mallas  o su  equivalente  más próximo ASTM. Cuanto más elevado es el número de malla o ASTM, más fina es la malla. Los filtros, que pueden fabricarse con muchos materiales  diferentes de la malla metálica, se caracterizan por su valor en micras. Una micra es una millonésima de metro. Como comparación, un grano de sal tiene un tamaño de  aproximadamente 70 micras. La partícula más pequeña que puede distinguir la vista humana es de unas 40 micras.       

www.brettis.com

      Filtración nominal y absoluta: Cuando se especifica un filtro de cierto número de micras se refiere generalmente al valor nominal del filtro. Un filtro cuyo valor nominal es de 10 micras, por ejemplo,  capturará la mayoría de las partículas que tengan 10 micras o más. Sin embargo, su filtración absoluta será algo mayor, probablemente de unas 25 micras.    La filtración absoluta es el tamaño de la mayor abertura o poro del filtro. El valor absoluto es un factor importante solamente cuando es necesario que ninguna partícula  mayor a un tamaño determinado circule por el sistema.  Filtros de presión: Existen filtros diseñados para ser instalados en la línea de presión que pueden captar partículas mucho más pequeñas que los filtros de aspiración. Un filtro de este tipo  puede ser instalado en los sistemas cuyos elementos  tales como válvulas, sean menos tolerantes a la suciedad que las bombas. De esta forma el filtro extrae la  contaminación fina del fluido a medida que sale de la bomba. Naturalmente, estos filtros deben poder resistir la presión de trabajo del sistema. Para profundizar en el tema  puede ver las secciones "Niveles de limpieza de fluidos hidráulicos y sistemas de lubricación " y "Generalidades de la ingeniería de filtración".   

VENTAJAS DE LOS SISTEMAS HIDRAULICOS  La hidráulica es una de las formas más importantes de transmitir y controlar la potencia, comparables con sistemas mecánicos y eléctricos. Tiene además las siguientes  ventajas:  Flexibilidad  Los sistemas hidráulicos pueden generar grandes fuerzas con equipos relativamente compactos. Pueden ser usados para generar movimiento rotatorio y lineal, y la  velocidad de movimiento puede ser regulada. En particular, los mecanismos hidráulicos se pueden usar para controlar movimientos lentos y precisos con una exactitud  difícil de lograr con otros métodos mecánicos.  Economía  La fabricación de sistemas hidráulicos son muchas veces más baratos que la de los sistemas eléctricos, electrónicos o neumáticos que logran el mismo resultado.  Confiabilidad  La mayoría de los equipos hidráulicos están diseñados de manera muy sencilla y robusta. Además son seguros en la operación ya que solo se necesitan válvulas reguladoras  de presión simples para proteger el sistema de sobrecarga. Las ventajas de los sistemas hidráulicos es que tienen una gran variedad de aplicaciones. Por una parte, pueden  mover cargas pesadas tales como esclusas, represas y puentes giratorios y controlar maquinaria industrial pesada, incluyendo presas, grúas y equipos de minas y  exploración petrolífera. Por otra parte, los sistemas son suficientemente compactos como para ser utilizados en vehículos de carretera, aviones, hasta en satélites y se  pueden controlar con tal precisión que se pueden acomodar a la operación de robots en la fabricación y en plantas de control de procesos sofisticados.     

 

www.brettis.com

   

Sección dos FLUIDOS HIDRAULICOS  El principal requisito que un fluido hidráulico debe cumplir, es que pueda transmitir la fuerza eficientemente, también tiene que llevar a cabo un número de diferentes  funciones. En esta sección revisaremos estas funciones y de acuerdo con ellas, veremos que propiedades se requieren en un fluido hidráulico. 

FUNCIONES DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS  Un fluido hidráulico debe llevar a cabo las siguientes funciones:  Transmisión de potencia  Esta es la función principal de un fluido hidráulico. La transmisión de fuerza hidráulica requiere de un fluido que resista la compresión y que fluya fácilmente en el circuito  hidráulico.  Lubricación  La maquinaria usada en los sistemas hidráulicos generalmente es de alta presión. Todas sus partes móviles deben estar perfectamente lubricadas para minimizar la fricción  y el desgaste. Entonces, el fluido hidráulico utilizado debe cumplir con esta función, además de la transmisión de la potencia.  Enfriamiento  El fluido utilizado debe poder disipar el calor generado en el sistema hidráulico.  Protección  El sistema debe protegerse contra la corrosión.  Sellamiento  El fluido debe ser suficientemente viscoso para permitir un buen sellamiento entre las partes móviles en las bombas, las válvulas y los motores. De esta manera, se reducen  a un mínimo las fugas, manteniendo cada parte del sistema operando eficientemente. Además, el fluido debe ser compatible con los materiales de sellado usados para el  sistema.  Filtrabilidad  El fluido debe presentar estabilidad bajo condiciones de calor y oxidación, al mismo tiempo debe resistir a la degradación sin formación de depósitos y precipitados. La  filtrabilidad del fluido debe poder hacerse fácilmente para eliminar cualquier impureza sólida. Los aceites minerales cumplen con todos estos requisitos. Su estabilidad, sus  propiedades de lubricación y su habilidad para proteger los materiales de la corrosión, hacen de ellos la mejor alternativa como fluidos hidráulicos.           

www.brettis.com

   

PROPIEDADES REQUERIDAS POR LOS FLUIDOS HIDRAULICOS  Para cumplir sus funciones apropiadamente, un fluido hidráulico debe tener las siguientes características:  Compresibilidad  La compresibilidad de un fluido es la medida de reducción de su volumen cuando se aplica presión sobre éste. Un fluido hidráulico debe tener una compresibilidad  baja de tal manera que la presión sea transmitida eficientemente. En un sistema compresible o elástico, son mayores el tiempo y energía utilizados en aumentar la presión.  Además, se hace también más lenta la subsecuente conversión de la presión en energía mecánica. Esto a su vez afecta la precisión en el movimiento y el grado de control  del sistema hidráulico.    Los aceites minerales puros son prácticamente incompresibles a las presiones generadas en sistemas hidráulicos típicos. (el agua es aún menos comprimible que los aceites  minerales pero, por otras razones, no es un fluido hidráulico ideal). Para describir la compresibilidad de un fluido, los ingenieros usan un factor conocido como el módulo de  compresibilidad. Este factor es la relación entre la presión aplicada a un fluido y el cambio en volumen producido. En general, es aproximadamente constante para  pequeños cambios de presión pero tiende a aumentar con grandes cambios de presión y temperatura. Esto refleja el hecho que un fluido sea más difícil de comprimir a  medida que la presión y la temperatura aumentan. Un buen fluido hidráulico presenta un alto módulo de compresibilidad.  Propiedades antiespumantes y de liberación de aire  Un aceite mineral puede comprimirse más a medida que burbujas de aire quedan atrapadas en él, debido a posibles fugas en el sistema hidráulico. El aire atrapado afecta el  volumen del fluido, causando movimiento lento e irregular. Esto a su vez puede causar sobrecalentamiento por la compresión de las burbujas de aire, debido a que estas  sufren un calentamiento exponencial ocasionado por el proceso de compresión adiabatica parcial que sufren. Adicionalmente, cuando un fluido hidráulico con aire  atrapado es devuelto al depósito, las burbujas de aire suben a la superficie y tienden a producir espuma. Esta formación puede empeorar con la contaminación del fluido.  Aunque la formación de espuma afecta la superficie del fluido y no a su masa, puede tener graves consecuencias si la espuma entra en el circuito hidráulico. La eficiencia  del sistema se verá seriamente afectada puesto que la espuma es ineficiente como fluido hidráulico. No solo se verán afectados los componentes del sistema dada la baja  capacidad de lubricación de la espuma, sino que la formación excesiva de espuma puede causar escapes de fluido hidráulico a través de los ventiladores del depósito.  Para solucionar estos problemas, un fluido hidráulico debe tener buenas propiedades antiespumantes y de liberación de aire. Los aceites minerales altamente refinados de  baja viscosidad, generalmente tienen estas propiedades. Cuando es necesario, se pueden usar aditivos antiespumantes para prevenir este problema. Sin embargo, dado  que estos aditivos pueden también retardar el escape de aire, es necesario escoger el tipo y cantidad de aditivo apropiados para poder establecer un equilibrio entre estos  dos requisitos.  El aire atrapado es también una posible causa de la cavitación, un fenómeno que ocurre cuando se forman pequeños espacios de aire o vapor en el fluido hidráulico. La  cavitación puede causar la destrucción de capas lubricantes y por consiguiente, desgaste excesivo. Es posible que este fenómeno se presente en los sitios de succión de las  bombas, donde las bajas presiones pueden permitir la formación de aire o vapor en el fluido. Por tanto, el fluido es incapaz de llenar este espacio.  Viscosidad  La propiedad más importante de un fluido hidráulico, en cuanto a la lubricación del sistema, es su viscosidad. El aceite debe ser suficientemente viscoso para lubricar las  partes del sistema eficientemente. En particular la bomba. También debe ser suficientemente espeso para mantener un sello efectivo y disminuir escapes en las bombas,  las válvulas y los motores. Al mismo tiempo, la viscosidad no puede ser tan alta hasta el punto que la fricción del fluido impida que el aceite circule libremente por el  circuito. Además, los aceites espesos no son disipadores de calor tan efectivos como los aceites más ligeros. En la práctica, los aceites con menor viscosidad que lubrican la    www.brettis.com

    bomba son los escogidos como fluidos hidráulicos. En general, la menor viscosidad tolerada por bombas hidráulicas es de aproximadamente 10 cSt. a su temperatura de  operación. La viscosidad óptima generalmente aceptada está entre los 16 y 36 cSt, a la temperatura de operación.    Los requisitos de viscosidad de un fluido hidráulico se complican ya que la viscosidad cambia con la presión y la temperatura. Un incremento en la presión causa un  aumento en la viscosidad. Sin embargo, a las bajas presiones utilizadas en la mayoría de los sistemas hidráulicos industriales, el efecto de la presión sobre la viscosidad no  tiene mucha importancia. En algunos equipos especializados, como los usados en compactación y extrusión, se pueden generar presiones tan altas que aceites minerales no  pueden ser usados.  Índice de viscosidad  El índice de viscosidad (VI) de un aceite es una medida del cambio de viscosidad con la temperatura. Un aceite con alto índice de viscosidad muestra menos variación en la  viscosidad con la temperatura que un aceite con un bajo índice de viscosidad. El índice de viscosidad de un aceite hidráulico debe ser suficientemente alto como para  asegurar que este funcione efectivamente en todo el rango de temperaturas de operación del sistema. El aceite debe permanecer suficientemente viscoso para que actúe  como un buen lubricante a las temperaturas de operación más altas, pero no debe volverse tan espeso a bajas temperaturas que dificulte su fluidez y por tanto el arranque  del sistema. La mayoría de los fluidos hidráulicos tienen un índice de viscosidad cercano a 100 pero, donde se encuentran temperaturas de operación de un rango muy  amplio, por ejemplo en el sistema hidráulico de aviación, se debe utilizar un aceite con un índice de viscosidad mayor de 150.  Propiedades antidesgaste  La mayor parte de los aceites hidráulicos contienen en su formulación aditivos antidesgaste para mejorar su capacidad de carga. Esto tiene su mayor utilidad en la  reducción del desgaste en bombas de aspas donde las puntas de las aspas se deslizan contra la cubierta a altas velocidades y bajo cargas pesadas, creando altas  temperaturas.  Los aditivos antidesgaste también reducen el desgaste y aumentan la vida útil de bombas de engranaje y de pistón. Los aditivos antidesgaste funcionan gracias a que,  a las altas temperaturas generadas por la fricción,  reaccionan con el metal para formar una capa química. Esta capa puede romperse fácilmente, lo cual disminuye la  fricción y el desgaste.  Características anti stick‐slip  En algunos equipos hidráulicos puede existir la tendencia a un movimiento de vibración. Este movimiento de atascamiento puede ocurrir con mayor frecuencia con  impulsores lineales operando a baja velocidad y con mucha carga. Los pistones del impulsor tienden a pegarse a medida que la fricción estática se incrementa a un máximo  y luego se desliza cuando está se supera. El atascamiento puede causar problemas cuando los movimientos suaves son muy importantes, por ejemplo en simuladores de  vuelo y en algunas herramientas eléctricas. Los aditivos que modifican la fricción pueden añadirse a los aceites hidráulicos para mejorar sus características de fricción y  para ayudar a prevenir que ocurra el atascamiento. Tales aditivos también pueden ayudar a la lubricación de juntas eficientemente.  Demulsibilidad  Los aceites hidráulicos están frecuentemente contaminados con agua que tiende a entrar al sistema a través del depósito en forma de condensación. El agua puede  promover la corrosión de las bombas, las válvulas y los puntos de apoyo, y puede afectar significativamente las propiedades de lubricación del aceite. A las temperaturas de  operación de muchos sistemas, meno de 60°C, el agua no se evapora del aceite, por lo tanto, un aceite hidráulico debe tener la capacidad de desprenderse del agua  rápidamente, es decir, que debe tener una buena demulsibilidad. Aceites minerales “premium” tienden a separarse del agua rápidamente pero esta buena demulsibilidad   

www.brettis.com

    es afectada negativamente por la presencia de óxido, polvo y productos de la degradación del aceite. Ciertos aditivos como los dispersantes y los detergentes también  pueden reducir la demulsibilidad y por tanto estos no deben ser usados en aceites hidráulicos en los que se requiere una buena separación del agua.  Estabilidad térmica  Muchos de los sistemas hidráulicos modernos están diseñados para trabajar a altas temperaturas. Los fluidos utilizados en tales sistemas deben ser suficientemente  estables como para resistir la degradación, la formación de sedimentos y la corrosión de metales férricos y no férricos a estas altas temperaturas.  Resistencia a la oxidación  La vida útil de un aceite hidráulico depende de su habilidad para resistir la oxidación. La oxidación causa él oscurecimiento y el espesamiento de los aceites minerales. Se  pueden formar sedimentos que bloquean las válvulas y los filtros, mientras que los productos de desechos ácidos incrementan la corrosión y la formación de barniz. Las  temperaturas y presiones altas encontradas en muchos sistemas hidráulicos, incrementan la degradación del fluido. Por lo tanto, los aceites usados en dichos sistemas,  deberán utilizar aditivos antioxidantes para prevenir la oxidación y prolongar la vida útil.  Propiedades anticorrosión  Los aceites hidráulicos de alto rendimiento deberán contener anticorrosivos para combatir la corrosión causada por los efectos de contaminación por agua y de productos  de la degradación del aceite.  Filtrabilidad  Una causa principal de avería del sistema hidráulico es la contaminación del fluido hidráulico, por lo que siempre se incorporan filtros al circuito del sistema para eliminar  en la medida de lo posible los contaminantes sólidos. Es importante que el fluido pueda pasar fácilmente por estos filtros sin bloquearlos.   

Limpieza  La fiabilidad y vida útil de los componentes de circuitos hidráulicos están muy influidas por la limpieza del fluido hidráulico. Esto se aplica sobre todo a sistemas que operan  a presiones muy altas y en los que se incorporan componentes con una tolerancia muy estrecha.    Fuentes principales de contaminación:     Ensamblar un sistema hidráulico produce inevitablemente una gran cantidad de desechos, tal como pedazos de metal, fibras, textiles, residuos de pintura y hojuelas  de los tubos, para evitar la inyección de tales desechos al sistema, este debe ser cuidadosamente examinado y limpiado con un chorro de fluido filtrado antes de  operarlo por primera vez.     El desgaste normal de los componentes produce contaminación por partículas durante y después de su operación. Es importante notar que si la limpieza inicial es  pobre, el desgaste se acelerará y más partículas contaminantes se acumularan rápidamente.     

www.brettis.com

    

Cantidades considerables de contaminación pueden ser introducidas al sistema mientras se llena. Aunque el aceite nuevo está relativamente limpio, generalmente  la única forma práctica para asegurar la limpieza en sistemas sensibles es la de pasar el nuevo aceite a través de un filtro apropiado antes de que este entre al  depósito. De esta manera, el filtro mantiene o mejora la limpieza del aceite. 

 

SELECCION DEL FLUIDO HIDRAULICO  Los factores principales que determinan la selección de un fluido hidráulico para un sistema particular son: La naturaleza del equipo, el ambiente en el cual se va a usar, y  los requisitos de salud y seguridad.   

Equipo  Los fabricantes recomiendan para el uso de su equipo, aceites de viscosidad determinada de acuerdo al sistema de bombas y válvulas para tolerancias muy estrechas. Un  aceite muy ligero puede causar escapes y lubricación inadecuada, mientras que el que es muy espeso puede causar fricción excesiva y dañar la bomba. Los otros  componentes del sistema hidráulico no afectan tanto la selección de viscosidad del aceite. La mayoría de los sistemas hidráulicos industriales que operan a temperaturas  normales tienen bombas que requieren aceites con un grado de viscosidad entre 5 y 100 ISO, aunque los grados más comúnmente usados están entre 32 y 46. Las bombas  de pistón generalmente requieren un aceite más viscoso que las bombas rotatorias, y las bombas de engranaje requieren un aceite aún más espeso, particularmente a altas  temperaturas.    Ambiente  La maquinaria hidráulica que debe operar en un amplio rango de temperatura requiere aceites en un alto índice de viscosidad. Además, si la maquinaria está expuesta a  bajas temperaturas, por ejemplo, un montacargas trabajando en frío, el aceite debe tener buenas propiedades a baja temperatura incluyendo su viscosidad y punto de  fluidez bajo. En algunas ocasiones, el equipo hidráulico debe operar en medioambientes sensibles como ríos, lagos, bosques o áreas recreativas. En estos casos, debe  asegurarse que no habrá ningún escape o derramamiento del fluido hidráulico que pueda causar daño a plantas o animales en contacto con él. El riesgo de un daño  ecológico es mayor si el fluido no es rápidamente biodegradado, esto es, si no es degradado fácil y rápidamente por los organismos vivos en el medio natural. Aquellos  materiales no biodegradables persisten en el suelo y el agua por largos períodos y pueden causar daños a largo plazo. La maquinaria hidráulica que opera en estos  ambientes debería, en lo posible, utilizar fluidos hidráulicos como Shell Naturelle HF. Este fluido está basado en aceites vegetales naturales con buenas propiedades de  lubricación y que contienen aditivos para aumentar su estabilidad ante la oxidación y mejorar sus propiedades antidesgaste y anticorrosivas. Como el aceite está basado en  productos vegetales, puede ser degradado extensivamente por los microorganismos del suelo y del agua para formar productos finales no dañinos. Se debe procurar evitar  el derrame del líquido al drenar y llenar el sistema hidráulico, pero si algún derrame ocurre, el impacto ambiental será menor.             

 

www.brettis.com

      Gráfico de selección de viscosidad para fluidos hidráulicos. 

El gráfico mostrado sirve como guía para la selección de un aceite del grado  apropiado tomando en cuenta la viscosidad y la temperatura de operación.   

CLASIFICACION DE ACEITES HIDRAULICOS MINERALES  La International Standard Organization (ISO) ha desarrollado especificaciones para  aceites minerales hidráulicos. Es importante notar que estas especificaciones son  meramente descriptivas y que no dan ninguna indicación de la calidad de un  producto en particular. Existen cuatro clasificaciones:     HH. Aceites minerales sin aditivos. Estos son productos de coste  relativamente bajo que pueden ser usados en sistemas no críticos.   HL. Aceites minerales que contienen antioxidantes. Estos aceites tienen una  vida útil mas larga y dan mayor protección antioxidante que el aceite HH.  Pueden ser usados en sistemas que no requieren un comportamiento  antidesgaste.   HM. Semejantes a los aceites HL pero además contienen aditivos antidesgaste. Se utilizan cuando se requiere una vida útil más larga y protección antidesgaste. La  mayoría de los sistemas industriales inmóviles donde se requieren diferentes aceites hidráulicos, utilizan estos tipos de aceite.   HV. Aceites con alto índice de viscosidad. Estos aceites se utilizan en casos de temperaturas extremas o en casos en que es esencial que la viscosidad del aceite  cambie lo menos posible.   

FLUIDOS HIDRAULICOS ININFLAMABLES  Hay tres tipos básicos de fluidos ininflamables:  Agua‐glicol   Los fluidos a base de agua‐glicol están formados de:  o a. 35 a 40% de agua para obtener resistencia contra el fuego.  o b. Un glicol es una substancia química sintética de la misma familia que los anticongelantes permanentes, generalmente etileno o propileno glicol.  o c. un espesante soluble en agua para mejorar la viscosidad. También contienen aditivos para impedir la formación de espuma, la oxidación, la corrosión y  para mejorar la lubricación.       

 

www.brettis.com

     

Características  Los fluidos tipo agua‐glicol presentan, generalmente, buenas características antidesgaste mientras se eviten velocidades y cargas elevadas. La densidad es superior a la del  aceite, lo que puede originar un vacío mayor a la entrada de las bombas. Ciertos metales como el zinc, el cadmio y el magnesio reaccionan con los fluidos tipo agua‐glicol y  no pueden ser utilizados en sistemas en los que deban utilizarse pinturas y esmaltes compatibles con estos fluidos. La mayoría de las juntas y mangueras flexibles son  compatibles con el agua‐glicol. El amianto, el cuero y los materiales a base de corcho deben evitarse pues tienden a absorber agua.     Algunos inconvenientes de estos fluidos son:  a. Es necesario medir, periódicamente, el contenido de agua y comparar las pérdidas por evaporación para mantener la viscosidad requerida.  b. La evaporación también puede causar la pérdida de ciertos aditivos, reduciendo así la duración del fluido y la de los componentes hidráulicos.  c. La temperatura de trabajo debe mantenerse más baja.  d. El costo (actualmente es superior al de los aceites convencionales.).    Cambio a agua‐glicol  Cuando en un sistema se cambia el aceite mineral por agua‐glicol, debe limpiarse cuidadosamente. Las recomendaciones incluyen sacar la pintura del interior del depósito,  cambiar las piezas recubiertas de zinc o cadmio, y cambiar algunas conexiones de fundición. También puede ser necesario cambiar las piezas de aluminio, a menos que  hayan sido tratadas adecuadamente, así como el equipo de accesorios que no sean compatibles con el fluido.  Emulsiones agua‐aceite  Son los fluidos ininflamables más económicos. Las propiedades ininflamables dependen, como en el agua‐glicol, del contenido de agua. Además del agua y del aceite, estas  emulsiones contienen emulsificadores, estabilizadores y otros aditivos para evitar que ambos líquidos se separen.    

Aceite en agua  Las emulsiones de aceite en agua contienen pequeñas gotas de aceite especialmente refinado, dispersas en el agua. Se dice que el agua es la fase continua, y que las  características del fluido tienen más semejanza con el agua que con el aceite. El fluido es muy resistente al fuego, tiene baja viscosidad y excelentes características de  enfriamiento. Pueden incorporarse aditivos para mejorar la capacidad de lubricación, que es relativamente baja, y para la protección contra la oxidación. Este fluido se ha  usado principalmente en el pasado con bombas grandes de baja velocidad. Ahora también se puede usar con ciertas bombas hidráulicas convencionales.  Agua en aceite  Las emulsiones de agua en aceite son de uso más corriente. Pequeñas gotas de agua están dispersas en una fase de aceite continua. Como el aceite, estos fluidos tienen  excelente lubricidad y buena consistencia. Además el agua dispersa proporciona al fluido excelente capacidad de enfriamiento. Se incorporan inhibidores de oxidación para  ambas fases de agua y aceite. También se usan aditivos antiespumantes sin dificultad. Estas emulsiones contienen generalmente alrededor del 40% de agua. Sin embargo,  algunos fabricantes suministran este fluido concentrado y el consumidor añade el agua al instalarlo. Como en el caso del agua‐glicol, es necesario reponer el agua para  mantener la viscosidad adecuada.  Otras características  Las temperaturas de funcionamiento deben mantenerse bajas en cualquier emulsión de agua‐aceite, para evitar la evaporación y la oxidación. El fluido debe circular y no  debe verse sometido repetidamente a congelación y calentamientos, pues en ese caso las fases se separarían. Las condiciones de entrada deben elegirse cuidadosamente   

www.brettis.com

    debido a la mayor densidad del fluido y a su viscosidad más elevada. Las emulsiones parecen tener una mayor afinidad para contaminación y requieren especial atención en  el filtrado, incluyendo filtros magnéticos para atraer las partículas de hierro.  Compatibilidad con juntas y metales  Las emulsiones agua‐aceite son generalmente compatibles con todos los metales y juntas que se encuentran en los sistemas de aceites minerales.  Cambio a emulsión  Cuando en un sistema hidráulico se cambia el aceite por la emulsión agua‐aceite, debe vaciarse y limpiarse completamente. Es esencial extraer todos los contaminantes,  como en el caso del agua‐glicol, que podrían provocar la descomposición del nuevo fluido. La mayoría de las juntas se pueden dejar tal como están aunque, sin embargo, las  juntas móviles de butil deben cambiarse. Al sustituir a los fluidos sintéticos, las juntas deben cambiarse pasando a las adecuadas para los aceites minerales.  Fluidos sintéticos  Los fluidos sintéticos ininflamables son productos químicos sintetizados en él laboratorio, que son por sí mismos menos inflamables que los aceites derivados del petróleo.  Algunos productos típicos de esta clase son:   Esterofosfatos   Hidrocarburos clorados   Fluidos sintéticos que son mezclas de los anteriores y pueden contener también otras sustancias.    Características  Como los productos sintéticos no contienen agua u otros materiales volátiles, funcionan bien a altas temperaturas sin pérdida de ningún elemento esencial. También son  adecuados para sistemas de alta presión. Los fluidos sintéticos resistentes al fuego no funcionan bien en sistemas a baja temperatura. Puede ser necesario precalentar en  ambientes fríos. Además, estos fluidos son los de mayor peso específico y las condiciones de entrada a la bomba requieren un cuidado especial cuando se utilizan. Algunas  bombas de paletas están construidas con cuerpos especiales con objeto de mejorar las condiciones de entrada necesarias para impedir la cavitación, cuando se usa un  fluido sintético. El índice de viscosidad (IV) de los fluidos sintéticos es generalmente alto, estando comprendido entre 130 y 150. Los fluidos sintéticos son probablemente  los fluidos hidráulicos más caros que se usan en la actualidad.  Compatibilidad con las juntas  Los fluidos sintéticos no son compatibles con las juntas corrientes de nitrilo (buna) y neopreno, por consiguiente, al sustituir el aceite mineral, aguaglicol o emulsión  agua‐aceite, por un fluido sintético hay que desmontar todos los componentes para cambiar las juntas. 

CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS RESISTENTES AL FUEGO  La siguiente es la clasificación CETOP.     HFA. Emulsión de aceite en agua. Estos fluidos típicamente contienen 95% de agua y 5% de aceite.   HFB. Emulsión de agua en aceite. Estos fluidos típicamente contienen 60% de aceite y 40% de agua.   HFC. Solución agua‐glicol típicamente contienen 60% de glicol y 40% de agua.   HFD. Fluidos sintéticos comúnmente basados en ésteres de fosfato.   

 

www.brettis.com

    Mantenimiento del fluido  Los fluidos hidráulicos de cualquier clase no son baratos. Además, él cambiarlos y limpiar los sistemas que no han sido adecuadamente mantenidos, consume tiempo y  dinero. Es pues, importante tener el adecuado cuidado con el fluido.  Almacenamiento y manejo  Se indican a continuación algunas reglas para impedir la contaminación del fluido durante el almacenamiento y manejo.  1. Almacenar los bidones apoyándolos lateralmente. Si es posible, mantenerlos en el interior o a cubierto.  2. Antes de abrir un bidón limpiar la parte superior y el tapón de forma que no pueda entrar suciedad.  3. Usar solamente mangueras y recipientes limpios para transferir el fluido del bidón al depósito hidráulico. Se recomienda un grupo de trasiego equipado con un  filtro de 20 micras absolutas.  4. Utilizar una tela de malla lo más fina posible en el tubo de llenado del depósito. Así el fluido se mantiene limpio y libre de humedad durará mucho más tiempo y se  evitará dañar las piezas de precisión de los componentes hidráulicos.  Cuidado durante el funcionamiento  Los cuidados adecuados para un fluido hidráulico durante el funcionamiento incluyen:  1. Impedir la contaminación manteniendo el sistema estancado y utilizando filtros de aire y aceite adecuados.  2. Establecer intervalos de cambio de fluido adecuados para no dejar que éste se descomponga. En caso necesario, el proveedor puede analizar periódicamente  muestras en el laboratorio para establecer la frecuencia de cambio.  3. Mantener el depósito adecuadamente lleno para aprovechar sus características de disipación de calor e impedir que la humedad se condense en las paredes  interiores.  4. Reparar inmediatamente las fugas.   

ESPECIFICACIONES DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS  Especificaciones mundiales  ‐ Denison HF 0, HF 1, HF 2, HF 3.  ‐ Vickers I‐286‐S, M‐2950  ‐ Cincinati Milacron P‐68, P‐69, P‐70  ‐ Racine, Variable Volume Vane Pump.  ‐ DIN 51524, Part 2.  ‐ Mannesman 102030 (Rexroth).  ‐ Thyssen TH‐N‐256132.  ‐ German Steel Industry SEB 181.222  ‐ VDMA 24318.  ‐ HLP‐D  ‐ Commercial Hydraulics. 

 

www.brettis.com

      ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF‐0 

Fluidos basados en aceites minerales aptos para uso en bombas de paletas y pistón en las condiciones promedio del catálogo  Especificaciones promedio de Catálogo    Bomba de paletas 

Intermitente 

Continuo 

Presión 3.000 PSI Máximo  Temperatura 100ºC Máx.  R.P.M. 2.500 Máximo

Presión 2.500 PSI Máximo Temperatura 60ºC Máx.  R.P.M. 2.500 Máximo

Presión 5.000 PSI Máximo Temp 100ºC Máx. (intermitente) 60°C (continuo)  R.P.M. 1.200 ‐ 1.800

Bomba de pistón 

  ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF‐1 

Especificación R y O para fluidos basados en aceites minerales aptos para uso en bombas de pistón a las condiciones promedio de catálogo.    BOMBA DE PISTON 

Presión 5.000 PSI Máximo Temp 100ºC Máx. (intermitente)  60°C Max. (continuo)  R.P.M. 1.200 ‐ 1.800

  ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF‐2 

Fluidos basados en aceites minerales aptos para uso en bombas de paletas a las condiciones promedio de catálogo y pueden ser usados en equipos de pistón a condiciones  por debajo del promedio.      Bomba de paletas 

Intermitente 

Continuo 

Presión 3.000 PSI Máximo  Temperatura 100ºC Máx.  R.P.M. 2.500

Presión 2.500 PSI Máximo Temperatura 60ºC Máx.  R.P.M. 2.500

Presión 3.500 PSI Máximo Temp 70ºC Máximo (intermitente) 60°C Máximo (continuo)  R.P.M. 1.800 Máximo

Bomba de pistón 

  ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF‐3 

Especificación para emulsiones de agua en aceite, para uso en bombas de paletas y de pistón en condiciones de operación por debajo de las promedio.      Bomba de paletas 

Intermitente  Presión 1.500 PSI Máximo  Temperatura 66ºC Máx.  RPM 1.800 Máximo

Bomba de pistón 

 

 

www.brettis.com

Continuo  Presión 1.000 PSI Máximo Temperatura 66 0C Máx.  RPM 1.800 Máximo Presión 3.500 PSI Máximo Temperatura 60ºC Máximo  RPM 1.800 Máximo

    ESPECIFICACIONES DENISON 

  HF‐0  Test de Bomba  Denison T‐5D Paletas  Denison P‐46 Pistón 

HF‐1 

HF‐2 

 

✔  ✔ 

✔ 

✔ 

✔ 

✔ 

Herrumbre  ASTM D‐665A  ASTM D‐6565B 

✔  ✔ 

✔  ✔ 

✔  ✔ 

Estabilidad Hidrolítica  ASTM D‐2619 

✔ 

‐ 

✔ 

Estabilidad Térmica  Cinccinati Milacron Test 

✔ 

‐ 

‐ 

Filtrabilidad  Denison TP 02100 

✔ 

‐ 

✔ 

Test de Espuma  ASTM D‐892 

✔ 

✔ 

✔ 

Viscosidad cSt a 40 0 C 

(1) 

(1) 

(1) 

Indice Mínimo de Viscosidad 

90 

90 

90 

Test de Oxidación  Test 1.000 Horas por (ASTM D‐943) 

‐ 

✔ 

‐ 

  REQUERIMIENTOS DE LA ESPECIFICACION CINCCINATI MILACRON  Pruebas de Bomba  ASTM D 28882   MG.  Herrumbre  ASTM D 665A 

50 Máx. 

50 Máx. 

50 Máx. 

Pase 

Pase 

Pase 

Estabilidad Térmica  ( Prueba Cinccinati Milacron) 

‐ 

‐ 

‐ 

Viscosidad cSt a 40 0 C 

32 

68 

46 

Índice de Viscosidad Mínimo 

90 

90 

 

 

 

www.brettis.com

90 

    TIPOS DE BOMBA VERSUS ESPECIFICACIONES 

Presión de Trabajo PSI   BOMBA DE PISTON    BOMBA DE PALETAS 

Industrial

Equipo Móvil

3.000   2.000 

5.000   3.000 

Denison    Vickers    Cinccinati Milacron 

HF‐2  / HF‐0    I‐286‐S    P‐68, P‐69, P‐70 

  HF‐0    M‐2950‐S    Ninguna 

CARACTERIZACIÓN DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS  Propiedades de la liberación del aire  IP 313/ASTMD 3427 

En este Test se sopla aire comprimido durante 7 minutos a través del aceite en prueba, el cual es calentado a temperaturas de 25, 50 ó 75°C. Se toma el tiempo requerido  para que el aire atrapado reduzca su volumen a 0.2%, mediante la medición de la densidad en el aceite con una balanza de mohr.   

Características de formación de espuma  IP146/ASTMD 892 

En este Test se sopla aire durante 5 minutos a una relación constante en una muestra de aceite mantenida a 24ºC, el volumen de espuma es medido y reportado como la  tendencia a la formación de espuma. Al cabo de 10 minutos se mide nuevamente el volumen de la espuma y es reportado como la estabilidad de la espuma. El Test es  repetido en una segunda muestra a 93.5ºC. y después de colapsar la espuma a 24ºC enfriando desde 93.5°C. Ejemplo:      TEMPERATURA  24ºC  93,5ºC  24ºC   

 

Volumen de espuma (ML) al cabo de 5 minutos 10 20 10

www.brettis.com

10 minutos 0‐ trazas 0 ‐ trazas 0 ‐ 5

    Propiedades antidesgaste  Existen Especificaciones promedio de Catálogo y pruebas para evaluar la protección antidesgaste del aceite hidráulico. Vamos a estudiar las pruebas de bomba, establecidas  por la especificación Vickers que son:     VICKERS V104C VANE PUMP TEST   VICKERS 35 VQ 25 PUMP TEST.    VICKERS V 104C 

La capacidad del fluido para proteger contra el desgaste, se prueba en una bomba de paletas bajo condiciones especificadas de operación, durante un tiempo determinado  al final del cual se mide la pérdida de peso en el anillo y las paletas. En el test estándar, la bomba se opera durante 250 horas a la presión de 2.000 PSI y una temperatura  de 70ºC con un buen aceite hidráulico, la pérdida total de peso debe ser menor de 20 mg. En el test de baja carga, la bomba se opera durante 250 horas a una presión de 35  bar y una temperatura de 70ºC. BST, test tiene en cuenta la necesidad de proveer efectiva protección contra el desgaste en rendimiento con bajas cargas.      250 Horas, 140 Bar, 70° C Pérdida total de peso  250 Horas, 35 Bar, 70° C Pérdida total de peso  1000 Horas, 140 Bar, 105° C  pérdida total de peso   

Limite especificación Vickers  100 mg

Shell Tellus 37 7,6 mg

100 mg

3 mg

100 mg (250h)

35 mg

Test de anillo caliente (HOT RING TEST) 

La bomba es operada por 1.000 horas a 2.000 PSI de presión y una temperatura de 105°C, este test evalúa el rendimiento del aceite en condiciones mucho más allá de lo  previsto en servicio.  VICKERS 35 VQ 25  Es un Test severo que fue introducido para asegurar que los aceites candidatos provean adecuada protección para bombas en aplicaciones móviles donde la operación  excede el 80% de la capacidad promedio de la bomba.      Perdida promedio de peso en anillo  Perdida promedio de peso en paletas 

Limite Especificación Vickers 35 VQ 25 75gr 15gr 

Shell Tellus 37 7,6gr

6gr

Es la más dura dentro del repertorio para medir propiedades antidesgaste en acero. Se utiliza una carga de aceite para poner en marcha por separado 3 bombas, cada una  se hace funcionar bajo condiciones extremadamente severas 2.400 R.P.M., 3.000 PSI de presión y 93ºC de temperatura, la línea de funcionamiento es de 50 horas cada una,  lo cual da un total de 150 horas para la carga del aceite, después de la prueba el anillo y las paletas se miden con toda precisión para determinar la pérdida de peso. Los  resultados obtenidos con Shell Tellus en estas pruebas son extraordinarios.   

 

www.brettis.com

    Prueba de estabilidad térmica  El aceite se calienta a 135°C en presencia de varillas de cobre y acero durante 7 días al finalizar la prueba se determinan los cambios en peso de las varillas  de metal, se observa alguna decoloración en los mismos y formación de lodo en el aceite.  Resistencia a la oxidación  Prueba Turbine Oil Stability Test (TOST). A 300 milímetros de aceite se adicionan 50 mililitros de agua, se colocan carretes de cobre y acero como  catalizadores y se sopla oxígeno constantemente para estimular la oxidación. La acidez de la solución es monitoreada continuamente. El tiempo requerido  por el aceite para alcanzar el número de neutralización de 2 mg KOH/9 es el tiempo de vida TOST. Además la muestra es examinada a las 1.000 horas para  evidenciar los depósitos formados o los cambios en la apariencia del aceite, agua, cobre y acero.  Demulsibilidad  Método ASTM D‐1401 y ASTM D‐2711 

El método estándar ASTM D‐1401 se utiliza para los aceites sintéticos y para los de turbinas de vapor con una viscosidad entre un grado ISO 32 y  un 100. El ASTM D‐2711 para los demás tipos, incluyendo los de E.P. La prueba de demulsibilidad consiste en mezclar una parte de aceite con otra  de agua destilada (en el ASTM D‐1401, 40 c.c.) ml. de aceite con 40 c.c.) ml. de agua destilada, y mezclar durante 5 minutos, a una temperatura  determinada (55°C en el método ASTM D‐1401 Y 80°C en el ASTM D‐2711). Transcurrido este tiempo, se deja la mezcla en reposo y se comprueba el tiempo requerido para  que la emulsión de agua y de aceite se separen completamente. Los resultados obtenidos en esta prueba deben ser como mínimo 40 c.c. (ml.) de aceite, 37 c.c. (ml.) de  agua y 3 c.c. (ml.) de emulsión para un tiempo de 20 minutos. Un aceite posee buenas características de demulsibilidad cuando la mezcla de agua y de aceite se separa  completamente en un tiempo de un minuto. La agitación ayuda a que la emulsión de un aceite con agua persista, pero, una vez esta se encuentre en reposo, debe  desaparecer inmediatamente; de lo contrario, puede causar problemas de corrosión y de formación de herrumbre en todos los circuitos por donde fluya el aceite. Por otro  lado, los ácidos orgánicos que empiezan a formarse en el aceite como resultado de su oxidación normal, se vuelven más corrosivos en presencia de agua y algunos de los  inhibidores de la oxidación pueden ser disueltos por ella.    Los aceites automotores no poseen aditivos antiemulsionantes debido a que estos reaccionan con los aditivos detergentes‐dispersantes (fenatos y sulfatos),  descomponiendo el aceite. El agua con el aceite forma una emulsión que, dependiendo del tipo de aceite, es estable o no. En el caso de aceites para maquinado, se  requiere que la emulsión sea altamente estable, mientras que en otros, como los aceites para turbinas de vapor, sistemas hidráulicos, reductores, compresores,  transformadores y para sistemas de circulación se necesita que tenga buenas propiedades demulsificantes. Un aceite industrial emulsionado por lo general presenta un  color opaco, pero este color desaparece y el aceite adquiere un color claro (si no está oxidado), cuando se calienta a una temperatura de 100°C. En el caso de los aceites  para automoción, esta prueba es poco significativa porque su color opaco se debe básicamente a sus características de detergencia‐dispersancia. Esta característica es de  especial importancia en el caso de aceites de turbina, hidráulicos y en general de todos aquellos expuestos a trabajar en contacto con el agua, siendo la presencia de ésta  es generalmente muy perjudicial para la lubricación, deseándose por lo tanto, que la emulsión sea inestable, y ésta lo es, si desaparece al terminar la acción que la originó o  después de un cierto tiempo de reposo. Si persiste, se trata de una emulsión estable. Los factores que favorecen la estabilidad de las emulsiones son:   Una tensión interfacial suficientemente baja.   Viscosidad muy elevada del aceite.    Pequeña diferencia de densidad entre ambos líquidos.   Presencia de sulfatos por oxidación del aceite.    www.brettis.com

   

AVERIAS EN LOS MANDOS HIDRAULICOS  Reseñamos a continuación, más específicamente desde el punto de vista de los aceites hidráulicos, una serie de averías que se producen en estos mecanismos, sus causas y  su corrección.  Contaminación del fluido con partículas sólidas.  La causa más común de averías en sistemas hidráulicos es la contaminación del fluido con partículas sólidas. Es esencial conservar fluidos lo más limpios como sea posible.  Esto es particularmente importante para sistemas que operan a presiones altas y aquéllos que incorporan componentes de tolerancia cerrados. La contaminación de los  fluidos hidráulicos puede ser causada por:     La abrasión de la precisión forma las superficies de bombas hidráulicas, actuadores y válvulas del mando, ensanchándolos hasta un punto que puede afectar la  exactitud de mando;   La degradación del fluido por contaminantes catalíticos   La ineficiencia que afecta el rendimiento del sistema, si se adhieren componentes que no se pueden mover libremente  Ruidos anormales de la bomba   

Válvula engomada  Comprobar el estado del aceite, instalar un filtro en el circuito e inspeccionar el ya existente. Analizar el aceite para controlar su estado de oxidación.    Desgaste de piezas  Comprobar el estado de las válvulas, pistones o engranajes. Cambiar las piezas desgastadas.    Cavitación  Comprobar la aspiración de la bomba. La sección de aspiración debe ser poco más o menos el doble que la de escape. Comprobar los tubos de aspiración. Si es necesario  utilizar un aceite de viscosidad más baja o con un punto de congelación más bajo. Formación de pequeñas burbujas de aire o de vapor en el aceite por una reducción de  presión. Es más probable que ocurra en la succión de la bomba.  La posibilidad de cavitación se incrementa cuando el fluido contiene aire atrapado. Puede conducir a la  rotura de la película lubricante. Puede ocasionar daños en la bomba.    Entradas de aire  Controlar las juntas de aspiración; para ello poner aceite en el exterior de las juntas y observar los puntos donde esta aplicación de aceite hace disminuir o desaparecer el  ruido.    Instalación incorrecta  Una carga pesada sobre el eje de mando de una bomba de engranajes que ha causado excesivo desgaste sobre el plato de presión en la parte trasera del engranaje de  mando.   

www.brettis.com

      Sobrecarga  El alojamiento de esta bomba de engranajes después de haberse roto y haber sido raspado con repetidos surcos y excesiva presión.  Calentamiento del aceite  Presión de escape demasiado elevada  Regular el by‐pass, para que funcione a más baja presión.  Aceite demasiado viscoso  Utilizar un aceite más fluido.  Mal rendimiento de la bomba  Utilizar un aceite más viscoso o de índice de viscosidad más elevado. Comprobar la estanqueidad de las juntas y la de las válvulas.  Frotamientos anormales de la bomba  Comprobar el montaje o reajustar el mismo.  Termostato  Si el aparato está provisto de termostato destinado a refrigerar el aceite comprobar que no está averiado o parcialmente bloqueado.  Cantidad de aceite insuficiente  Aumentar la cantidad de aceite en el circuito o en todo caso utilizar un deposito mayor a fin de someter el aceite a un trabajo menos continuado.  Falta de potencia o pérdida de ella.  Averías en el by‐pass  Comprobar éste por si tiene algún resorte roto o en mal estado o la válvula estropeada.  Velocidad insuficiente de la bomba  Comprobar el motor y la transmisión.  Mal rendimiento de la bomba  Comprobar el estado de la misma y sus componentes. Reemplazar aquellos que no se encuentren en buen estado.  Funcionamiento defectuoso de la bomba  Buscar la presencia de cuerpos extraños o depósitos que obstruyan los orificios y las válvulas.  Aceite demasiado viscoso  Utilizar un aceite más fluido.  Movimiento irregular de los componentes de mando  Válvulas engomadas o que quedan abiertas  Si las válvulas están engomadas comprobar el estado del aceite y concretamente su oxidación. Buscar la presencia de burbujas de aire en el circuito. Ver si existen partículas  metálicas o cuerpos extraños en los asientos de las válvulas.  Los componentes con mando oleodinámico, obedecen mal durante el período de marcha   

www.brettis.com

    Comprobar el punto de congelación del aceite utilizado, así como su viscosidad a la temperatura de puesta en marcha; si son demasiado elevadas, cambiar el aceite y  reemplazarlo por otro con punto de congelación más bajo e índice de viscosidad más alto.  Bloqueo del árbol o de la biela  Comprobar el montaje de los ejes de pistones y el estado de las juntas.  Causas generales de mal funcionamiento  Funcionamiento prolongado sin cambio de aceite  Debe tomarse periódicamente una muestra de aceite y analizar el grado de oxidación.  Efectos sobre la transmisión por oxidación del fluido  Aumento de viscosidad  ‐ Operación lenta  Rotura de cadenas carbonadas  ‐ Pérdida de viscosidad  ‐ Degradación de Elastómeros  Formación de barros  ‐ Obturación de válvulas  Formación de ácidos  ‐ Corrosión  Degradación del modificador de fricción  ‐ Pobre realización de cambios  Contaminación del aceite  Proviene generalmente de emulsiones con agua, aceites solubles de corte o líquidos de rectificado.  Otras causas: 

          

Conocimiento insuficiente del personal que utilice el circuito.  Entrada de aire en el circuito.  Mala calidad del fluido hidráulico  Juntas de calidad mala o defectuosa  Fuentes de contaminación  Desgaste Normal  Mantenimiento y llenado del sistema  Daño repentino. Una partícula de metal grande entrampada en los dientes de una bomba. Una válvula de alivio bloqueada provocó presión haciendo que el árbol de la bomba se  rompiera.   Daño por degradación. El desgaste abrasivo de la paleta de la bomba hidráulica lleva a la pérdida de mando de la paleta. Rayado del vástago de un cilindro hidráulico. Una vez  iniciado se acumula más suciedad dentro de las ranuras causando una contaminación extensa.  www.brettis.com

      Resumen esquemático de averías en sistemas hidráulicos 

                                                                       

 

www.brettis.com

                                                                                 

 

www.brettis.com

                                                                                 

 

www.brettis.com

   

SECCION TRES LIMPIEZA DE SISTEMAS HIDRAULICOS Y FLUIDOS DE LUBRICACION  El mayor beneficio que un usuario de lubricantes desea obtener es la extensión de la vida útil de sus equipos por la reducción del desgaste en sus componentes. Hay  muchas formas de lograr este objetivo, y una de ellas es la que será discutida en este artículo que trata sobre la contaminación del lubricante con partículas sólidas y la  prevención del desgaste por esta causa. Las partículas presentes en un sistema son usualmente invisibles pero pueden causar una avería prematura.    Los sistemas hidráulicos, en particular, imponen exigentes condiciones de limpieza para conservar y prolongar la vida útil de componentes tan sensibles como las servo‐ válvulas, motores/bombas de paletas y pistones, y válvulas de control direccional y de presión. Las partículas sólidas pueden entrar en el sistema a través de las juntas, ser  atrapadas por los componentes durante los procesos de fabricación o reparación, ingresar por el sistema de admisión de aire o tubos de venteo, estar presentes en los  tanques o entrar con el aceite. Uno de los aspectos a considerar es que el fluido hidráulico nuevo cumpla los requerimientos de limpieza recomendados por los principales  fabricantes de sistemas y componentes hidráulicos. No obstante, se han encontrado casos donde la cantidad de partículas en el aceite nuevo es inaceptablemente alta; esto  es debido a un inadecuado mantenimiento del aceite base o pobres condiciones de almacenamiento del producto terminado o de sus componentes en las plantas de  mezclado o en las instalaciones del usuario. Se debe tener un especial cuidado para garantizar que los aditivos antiespumantes a base de silicona queden perfectamente  disueltos en la base mineral. Los niveles de contaminación son medidos usando el código de limpieza universal ISO, el cual describimos en la página siguiente.  Estándares de limpieza  El código ISO de limpieza se construye a partir de la combinación de dos rangos de números seleccionados de la siguiente tabla. El primer número representa la cantidad de  partículas por mililitro de fluido que es mayor a 5 micras, y el segundo número representa la cantidad de partículas que son mayores a 15 micras.    Num. Partículas/ml   80000‐180000   40000‐80000   20000‐40000   10000‐20000   5000‐10000   2500‐5000   1300‐2500   640‐1300   320‐640   160‐320   80‐160   40‐80   20‐40   10‐20  5 ‐ 10  2.5‐5   1.3‐2.5  

 

    

Rango ISO  24  23  22  21  20  19  18  17  16  15  14  13  12  11  10  9  8 

  Tamaño  (micras)  5‐15 

CLASE NAS1638 (partículas /100ml) 00

0

1

2

3

4

5

6 

7

8

9

10

11

12

125

250

500

1000

2000

4000

8000

16000 

32000

64000

128000

256000

512000

1024000

15‐25  

22

44

89

178

356

712

1425

2850 

5700

11400

22800

45600

91200

182400

25‐50  

4

8

16

32

63

126

253

505 

1012

2025

4060

8100

16200

32400

50‐100  

1

2

3

6

11

22

45

90 

180

360

720

1440

2880

5760

> 100  

0

0

1

1

2

4

8

16 

32

64

128

256

512

1024

         

www.brettis.com

       

Tabla de equivalencia códigos de limpieza de lubricantes    CLASE ISO  11/8

 

CLASE NAS  1638   2

CLASE SAE  749  ‐ 

12/9

3

0 

13/10

4

1 

14/9

‐

‐ 

14/11

5

2 

15/9

‐

‐ 

15/10

‐

‐ 

15/12

6

3 

16/10

‐

‐ 

16/11

‐

‐ 

16/13 

7

4 

17/11

‐

‐ 

17/14 

8

5 

18/12

‐

‐ 

18/13 

‐

‐ 

18/15 

9

6 

19/13 

‐

‐ 

19/16 

10

‐ 

20/13 

‐

‐ 

20/17 

11

‐ 

21/14 

‐

‐ 

21/18 

12

‐ 

22/15 

‐

‐ 

23/17 

‐

‐ 

www.brettis.com

     

Niveles de limpieza permisibles por sistema  Moldeo por inyección Metalworking  Máquinas herramienta  Equipo de manejo mecánico  Equipo Móvil  Aviación  Instalaciones marinas  Aceite industrial sin uso  Motores Diesel  Rodamientos de bolas  Rodamientos de Rodillos  Rodamientos (Alta velocidad)  Rodamientos (Baja velocidad)  Cajas de Engranajes Industriales  Turbinas a gas (sistema de lubricación) 

                               

www.brettis.com

16/11 16/11 15/9 18/13  18/11 13/10  17/12  16/11  21/18  15/13/11 16/14/12 17/15/13 18/16/14 17/15/13 15/13/10

    Códigos de limpieza recomendados por Vickers  Vickers ha definido unos niveles de contaminación permisibles para las partes críticas de los sistemas hidráulicos dando condiciones de operación específicas.                                                                           

 

COMPONENTE 

Presión