5 Lubricantes Para Sistemas Hidraulicos

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

Módulo Cinco

Contenido

Resumen esquemático de fallas en sistemas hidráulicos

Sección Uno

Transmisión automática

Principios de hidráulica Hidrostática Elemental Circuito hidráulico simple Fluídos hidráulicos

Fluido para transmisiones automáticas Resumen

Sección Tres

Bombas

Limpieza de sistemas hidráulicos y fluidos de lubricación

Clasificación y tipos de bombas

Estandares de limpieza

Actuadores hidráulicos

Método de extensión de la vida

Motores hidráulicos

Selección nivel de limpieza

Válvulas

Niveles de contaminación

Depósitos

Construcción de los filtros tipo V-Pack

Ventajas de los sitemas hidráulicos

Como conseguir un nivel de limpieza determinado

Resumen

Grados de filtración y de filtros

Sección Dos

Limites de correlación entre "Beta" y sistemas de limpieza y "Capacidad de suciedad" y vida de servicio

Fluidos hidráulicos

Cambios estructurales del filtro por el flujo o la presión

Funciones de los fluidos hidráulicos

Montaje de los filtros según nivel de limpieza requerido

Propiedades requeridas por los fluidos hidráulicos Selección de un fluido hidráulico

Montajes y ubicación de los componentes para control de contaminación

Clasificación de aceites hidráulicos minerales

Mantenimiento de los sistemas de limpieza

Fluidos hidráulicos ininflamables

Indicadores de condición de fliltro

Clasificación de aceites fluidos resistentes al fuego

Como seleccionar el filtro de la medida correcta

Mantenimiento del fluido

Lavado de sistemas nuevos ó reconstruídos

Especificaciones de los fluidos hidráulicos

Vida de servicios del elemento

Pruebas para los fluidos hidráulicos

Monitoreo y confirmación del logro del nivele de limpieza

Averías en los mandos hidráulicos

Mantenimiento proáctivo

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Sección Uno Los sistemas hidráulicos son muy usados en la industria para la transmisión y el control de potencia. Estos se comparan con sistemas eléctricos y mecánicos pero tienen la ventaja de ser compactos, confiables y buenos para multiplicar la fuerza. La primera sección de este Módulo pretende darle a Usted un conocimiento de los principios básicos de hidráulica y describe los componentes más importantes de un sistema. Cuando usted halla estudiado la información clave de esta sección, usted podrá: Explicar el significado del término hidráulico. Describir un gato hidráulico simple y explicar cómo trabaja. Especificar los principales componentes requeridos en un sistema hidráulico, describir sus funciones y explicar como trabajan.

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Módulo Cinco Explicar la aplicación de la ley de Pascal en la operación de sistemas hidráulicos. Describir los principales tipos de bombas usados en sistemas hidráulicos. El término hidráulica se usó originalmente para referirse a cualquier aplicación en ingeniería, de las propiedades de los líquidos y especialmente del agua. Hoy en día la palabra generalmente se refiere al uso de líquidos para la transmisión de energía. La operación básica de un sistema hidráulico está ilustrada en el diagrama a continuación que muestra un gato simple. En este aparato, el pistón de una bomba pequeña es usado para hacer presión sobre un líquido, la presión es transmitida a través del líquido que llena el sistema a un cilindro en el cual un pistón más grande tiene una carga. A medida que la fuerza en el pistón pequeño aumenta, la presión se incrementa hasta ser mayor que la de la carga.

Enumerar las ventajas que los sistemas hidráulicos tienen sobre los métodos de transmisión de potencia eléctricos y mecánicos.

Carga

Demostrar la versatilidad de sistemas hidráulicos por medio de ejemplos. Diferenciar entre los términos hidráulica, hidrostática, hidrodinámica e hidrocinética.

Bomba

Cilindro

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos Un aspecto crucial del anterior sistema es que convierte una fuerza pequeña en una mucho mayor. La fuerza aplicada al pistón pequeño es amplificada por el pistón más grande según su relación de tamaños. Por ejemplo, una fuerza de 10 Newtons aplicada a un pistón con un área de 1 cm2, producirá una fuerza total de 1000 Newtons sobre un pistón de 100 cm2.

Bomba

Válvula de Presión

Carga

Depósito

Válvula Antiretorno Sistema hidraúlico práctico

El aparato hidráulico simple mostrado, debe ser modificado para producir un sistema en el cual sea posible controlar la dirección del movimiento, su velocidad y la fuerza transmitida. Un sistema operativo puede lograrse introduciendo un depósito de fluido para el sistema, dos válvu-

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Módulo Cinco las sin retorno para dirigir el flujo del fluido y controlar el movimiento hacia arriba de la carga, y una válvula de seguridad de presión para descargar la presión y controlar el movimiento hacia abajo. En este sistema, entre más rápido se trabaje la bomba, más rápido se levantará la carga una vez se haya acumulado suficiente presión en el sistema. La velocidad de movimiento de la carga depende del volumen de fluido alimentado al cilindro.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos HIDROSTATICA ELEMENTAL La hidráulica es una rama del área de la mecánica de fluidos que estudia el comportamiento de fluidos estáticos y móviles. La mecánica de fluidos estáticos se llama HIDROSTATICA. Cuando el sistema es accionado por una fuerza aplicada a un líquido contenido en un recipiente cerrado se le denomina SISTEMA HIDROSTATICO. Siendo la presión la fuerza aplicada por unidad de superficie. Mientras que el estudio de los fluidos en movimiento se llama HIDRODINAMICA, un sistema hidráulico que utiliza el impacto o energía cinética del líquido para transmitir energía se llama: SISTEMA HIDRODINAMICO o HIDROCINETICO.

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Módulo Cinco En los sistemas hidráulicos que vamos a estudiar, la energía se transfiere por la transmisión de presión a través de un fluido. La velocidad a la cual se mueve el fluído es pequeña por lo cual los sistemas se pueden considerar hidrostáticos. (en sistemas hidrodinámicos verdaderos, la energía es transmitida por el movimiento de un fluido. Un ejemplo simple es la rueda hidráulica, Sistemas hidrodinámicos también pueden describirse como hidrocinéticos).

Carga

Bomba Máquinas hidráulicas tales como el gato simple descrito anteriormente, funcionan porque los líquidos poseen dos propiedades básicas, son más o principio se llama la Ley de Pascal. Cuando una fuerza F se aplica a un fluido encerrado, por medio de una superficie con área A se crea una presión P en el fluido. La fuerza, el área y la presión se relacionan con la expresión: P=F/ A

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos Ya que, según la Ley de Pascal, la presión actúa igual y simultáneamente en todas las direcciones, el tamaño y la forma del contenedor no importan. Eso significa que una pequeña carga sobre un área pequeña puede soportar una carga mayor sobre un área mayor. Por ejemplo, una fuerza (F1) de 10 Newtons aplicada a un área (A1) de 1 cm2 crea una presión P de:

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Módulo Cinco La multiplicación de fuerza no es una cuestión de obtener algo por nada. El pistón grande se mueve solamente por la acción del líquido desplazado por el pistón pequeño, lo que hace que la distancia que recorre cada pistón sea inversamente proporcional a su superficie. Lo que se gana en fuerza se pierde en distancia o velocidad. 1. Moviendo un pequeño pistón de 10 pulgadas desplazará 10 pulgadas cúbicas de líquido ( 1 pulg. cuadrada x 10 pulg = 10 pulgadas cúbicas)

P=F1 / A1= 10N / 1cm 2=10N / cm 2= 10 bar

2. 10 pulgadas cúbicas de líquido moverán sólamente 1 pulgada al pistón grande (10 pulg. cuadradas x 1 pulg. = 10 pul. cúbicas)

10 #

Esta presión aplicada a un área (A2) de

10

pulg.2

10 pulg.

100 cm2, produce una fuerza (F2) de: ---

3. La energía transferida aquí es igual a 10 libras x 10 pulgadas o 100 pulg. libras

Fuerza, F1 Fuerza, F2 Area, A 10kg

p=

Area, A 1000kg

F A

Presión

10 pulg.2

--------

10 pulg.

F2= PXA2 o 10 bar x 100 cm2 o 1000 Newtons.

Area, A

100 #

2

4. La energía transferida aquí también es 100 pulg. libras (1 pulg x 100 libras = 100pulg. 100 pulg. libras)

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CIRCUITO HIDRAULICO SIMPLE

Actuador Hidráulico

Carga

Los sistemas hidráulicos no son una fuente de potencia. La fuente de potencia es un motor eléctrico u otro tipo de motor que acciona la bomba. En la práctica, la mayoría de los sistemas hidráulicos tienen más refinamientos. Estel diagrama es un sistema típico

Válvula de Control

Una bomba operada continuamente, generalmente por un motor eléctrico, succiona fluido del depósito.

Válvula de Seguridad

Bomba

El fluido es alimentado a un actuador o motor hidráulico a través de una línea de presión, el fluido opera el equipo para el cual está diseñado el sistema hidráulico. En el diagrama el actuador 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 en el circuito para regular la velocidad de flujo al cilindro.

Depósito

El fluido desplazado por el actuador, a

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos medida que el pistón se mueve, es devuelto al depósito. Un sistema de escape esta incluido en el circuito para proteger el sistema. Este opera una válvula que se abre para descargar cualquier presión excesiva que pueda acumularse en el sistema. Esto permite que la bomba se mantenga funcionando cuando el actuador hidráulico no está siendo usado, en vez de apagar y prender el sistema continuamente. Un filtro adecuado es siempre incluido en el circuito hidráulico para remover impurezas sólidas en el fluido.

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Lubricantes para Sistemas Hidráulicos FLUIDOS HIDRAULICOS El componente más importante de cualquier sistema hidráulico es el fluido que contiene. Los primeros equipos hidráulicos utilizaban agua, la cual es aún usada como medio en algunos sistemas muy grandes como esclusas, donde el líquido puede ser desechado una vez usado. Fluidos a base de agua son también usados para operar equipos hidráulicos en lugares como fundiciones y minas de carbón donde existe riesgo de incendio. Sin embargo, la mayoría de los fluidos hidráulicos usados hoy en día están basados en aceites minerales. Los aceites minerales satisfacen el requisito primario de un fluido hidráulico; La habilidad de transmitir presión bajo un rango amplio de temperatura. Además, tienen la gran ventaja que pueden lubricar las partes móviles del circuito hidráulico y protegerlas contra la corrosión. Sin embargo, los aceites minerales puros no pueden llevar a cabo adecuadamente todas las funciones requeridas en un fluido hidráulico. Por lo tanto, la mayoría de éstos contienen aditivos apropiados para reforzar sus propiedades. Las propiedades requeridas en fluidos hidráulicos y la naturaleza de los aditivos que contienen, se discuten con más detalle en la segunda sección de éste módulo.

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Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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.

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Módulo Cinco bicos por revolución. La mayoría de las bombas tienen un desplazamiento fijo que sólo puede modificarse sustituyendo ciertos componentes.

Las bombas se clasifican normalmente por su presión máxima de funcionamiento y por su caudal de salida en litros/minuto ó galones/minuto a una velocidad de rotación determinada.

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.

Valores nominales de la presión

Caudal

El fabricante determina la presión nominal y está basada en una duración razonable en condiciones de funcionamiento determinadas. Es importante anotar que 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 y ocasionar fallas.

Una bomba viene caracterizada por su caudal nominal en galones por minuto; en realidad puede bombear más galones por minuto en ausencia de carga y menos a su presión de funcionamiento nominal.

Características de las bombas

Desplazamiento Es el volumen de líquido transferido en una revolución, es igual al volumen de una cámara multiplicada por el número de cámaras que pasan por el orificio de salida durante una revolución de la bomba. El desplazamiento se expresa en centímetros cú-

Tres tipos de bombas son los más comúnmente usados; de engranajes, de aspas o paletas y de pistón. Los principios de operación de estos tipos de bombas se explican a continuación. Mas detalles acerca de tipos particulares de bombas se dan en la información suplementaria.

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CLASIFICACION Y TIPOS DE BOMBAS

De pistón Reciprocantes De diafragma

Hidróstaticas o desplazamiento positivo

De engranes Rotativas

Bomba

De alabes De tornillo

Cinéticas

Centrífugas

De chorro (eyector reforzador)

De hélice

Transportadoras de gas

Especiales

Ariete hidráulico Electromagnéticas

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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. Entrada eje Salida

Propulsor El impulsor da fuerza centrífuga para ocasionar la acción bombeadora

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Módulo Cinco 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. 3. El fluido es forzado hacia a fuera de la bomba a medida que los dientes engranan de nuevo

Descarga

Hojas del impulsor Salida Difusor Entrada El flujo axial es creado por el propulsor rotatorio Tipo eje (propulsor) Impulsor

Tipo centrífuga (impulsor)

Succión 1. El fluido es succionado del depósito

Bomba de Engranajes

2. El fluido es atrapado en los espacios de los dientes y la cubierta y es transportado dentro de la bomba

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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. 3. El fluído es forzado hacia afuera de la bomba a medida que los dientes engranan de nuevo

1. El fluído es succionado del depósito

2. El fluído es atrapado en los espacios de los dientes y la cubierta y es transportado dentro de la bomba

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Módulo Cinco 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.

1. Un tornillo interno hace juego con otros dos extremos a él haciéndolos girar en la dirección opuesta 2. El fluido es transportado a través de los espacios entre los dientes externos y el interno

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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. 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.

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Módulo Cinco 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. 2. Es llevado alrededor del anillo en la cámara bombeadora Rotor Cámara bombeadora

Superficie del anillo de levas Una carga lateral es ejercida en el balero a causa de la presión Excentricidad

Eje

Salida Entrada

1. El aceite entra cuando el espacio entre el anillo y el rotor aumenta Armadura

3. Y es descargado cuando el espacio disminuye Paletas

Bomba de paletas de diseño equilibrado

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Bomba de paletas de diseño equilibrado

Bomba de pistón en línea

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.

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.

Rotación

Salida

Entrada Anillo excéntrico

Paleta

Salida Entrada Rotor Eje impulsor

Los orificios de presión opuestos cancelan las cargas laterales en el eje

Rotación

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.

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Bomba de pistón radial

Bomba de pistón axial

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.

Tiene varios pistones dispuestos alrededor del eje de un bloque de cilindros.

2. A medida que el pistón se mueve hacia abajo en el cilindro, el fluido es succionado

Los pistones etán 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, succinando y expulsando el fluido.

Entrada del fluido 3. Cuando el pistón sube es forzado hacia el puerto de salida

1. El giro del eje causa la rotación de los pistones

Salida del fluido

Pistón

1. Mientras el eje rota hacia un lado en el anillo los pistones son forzados hacia adentro de sus cilindros

3. Cuando el pistón se mueve hacia arriba en el cilindro en el fluido es forzado hacia afuera de la bomba

2. El pistón al bajar succiona el fluido

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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.

Carga

Símbolo

Carga

al tanque

de la bomba

Avance

Regreso

Cilindro tipo buzo

Los Cilindros hidráulicos se clasifican como:

quieren carreras largas como elevadores y gatos para automóviles.

a. De simple o de doble efecto. b. Diferenciales y no diferenciales.

Cilindro con resorte de retorno

Las variaciones incluyen pistón liso y pistón con vástago, siendo este sólido o telescopico.

El pistón es movido contra el resorte. Cuando la presión es liberada el resorte regresa el pistón a su posición original.

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 re

Cilindro con resorte de retorno

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Cilindro telescópico

Cilindro estándar de doble efecto

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 utilizarce 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.

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. Carga

Carga

Carga

De la bomba

Carga

Salida al tanque Salida al tanque

De la bomba

Avance del cilindro

Regreso del cilindro

Cilindro estándar de doble efecto

Avance de la bomba

Regreso Retorno al tanque Cilindro tipo telescópio

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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.

Cilindro sincronizado

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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.

3. La unión universal mantiene la alineación para que el eje y la sección del cilindro siempre giren juntos

4. El aceite es llevado en el diámetro del pistón a la salida y es forzado hacia afuera cuando el pistón es regresado hacia adentro por la brida de la flecha

A la entrada 2. El empuje del pistón contra la brida de la flecha motriz da como resultado un torque en el eje Block de cilindros

A la salida

1. El aceite a la presión requerida en la entrada causa un empuje en los pistones

5. Por lo tanto el desplazamiento del pistón y la capacidad de torsión dependen del ángulo

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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

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Módulo Cinco 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.

desplazamiento de la carga) y la dirección del flujo (que determina la dirección del movimiento).

Válvulas de posición definida

Válvulas direccionales

La mayoría de las válvulas direccionales industriales son de posición definida.

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,

Es decir que controlan el paso del caudal abriendo o cerrando pasajes en posiciones definidas de la válvula

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Válvulas antirretorno

Válvulas antirretorno en línea

Estas válvulas pueden funcionar como control direccional o como control de presión. En su forma mas 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.

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.

Balín (o pistón)

Asiento

Entrada Es permitido flujo libre cuando se desasienta el balín

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. Pistón o cabeza móvil

Resorte

Flujo obstruido cuando se asienta la válvula Válvulas antirretorno

Cuerpo

No Flujo

Entrada

Salida

Flujo libre Válvulas antirretorno en línea

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos Válvulas antirretorno 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.

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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, selenoides, conexiones mecánicas, muelles, presión piloto y otros sistemas.

Tanque orificio “P” Bomba orificio ‘‘P”

Cilindro orificio ‘‘A”

Cilindro orificio ‘‘B” Símbolos gráficos

Válvulas de dos vías

A B A P

B

P

P T

Dos rutas de flujo

Válvulas de cuatro vías

A

A B

B

P

A P

P B Cuatro rutas de flujo

T

Direcciones del fluído en válvulas de 2 y 4 vías

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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 es actuada. El cuerpo de la válvula “sigue“ así a la corredera. El fluido continúa pasando hasta que el cuerpo se centra con la corredera. El resultado es que la carga siempre se mueve a una distancia proporcional al movimiento de la corredera. Cual-

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

Módulo Cinco quier tendencia a desplazarse más allá invertiría el caudal de aceite para situar la carga en su posición normal. Frecuentemente esta unidad servomecánica 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.

1. Cuando el carrete es cambiado a la izquierda

De la bomba

Control Carrete

Al tanque Carga

2. El flujo es dirigido al vástago del cilindro para regresarlo

Cuerpo

Servo mecánico

3. El cuerpo de la válvula se mueve con la carga y “alcanza” al carrete. El flujo al cilindro entonces se detiene

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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 servo-

válvula a través de un amplificador, ordena a la carga a que se desplace hasta una posición determinada o que adquiera una velocidad determinada.

El motor de torsión y la válvula servo están en una sola unidad Fuente de la señal de control

Eléctrica

Intensificador de señales del amplificador

Motor de Eléctrica torsión actúa a la válvula

La válvula servo manda fluido al actuador

El actuador se mueve a Hidráulico velocidad controlada a la posición controlada

Mecánica

Carga

Mecánica o hidráulica

Eléctrica

El aparato realimentador le indica a la válvula servo si ya alcanzó la velocidad o posición deseadas

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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

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Módulo Cinco 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. Válvula de control de flujo

De la válvula direccional

Retorno

Flujo controlado

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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 dé 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 antirretorno que permita el paso libre del caudal en sentido contrario. Válvula de control de flujo Flujo controlado

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Módulo Cinco 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.

Retorno

De la válvula direccional De la válvula direccional

Válvula de control de flujo

Flujo controlado Depósito

Retorno

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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.

Tubería de retorno

Tubería de llenado Baffle

Venteo Tamiz

Válvula de drenaje

Filtro A la bomba

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Módulo Cinco 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.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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. Tamaño de relativo de las partículas en micrones Amplificado 500 veces

2 Micrones

194 Micrones - 100 Malla

8 Micrones

74 Micrones 44 Micrones 325 Malla

200 Malla

5 Micrones

25 Micrones

Tamaño Relativo Límite inferior de visibilidad (con la vista)__________________ 40 Micrones Glóbulos de sangre blancos _____________________________ 25 Micrones Glóbulos rojos de sangre _______________________________ 8 Micrones Bacterias (COCCI) ______________________________________ 2 Micrones

Equivalentes lineales 1 Pulgada 1 Milímetro 1 Micrón 1 Micrón

25.4 Milímetros .0394 Pulgadas 25.400 de una pulgada 3.94 x 10 -5

25.400 Micrones 1.000 Micrones .001 Milímetros .000039 Pulgadas

Tamaño de la malla Mallas por pulgada lineal 52.36

U.S. Malla No.

Abertura en Pulgadas

Abertura en Micrones

50

.0117

297

70

.0083

210

101.01

100

.0059

149

142.86

140

.0041

105

200.00

200

.0029

74

270.26 323.00

270 325

.0021 .0017

53 44

.00039

10

72.45

.000019

.5

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Módulo Cinco 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. 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.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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"

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Módulo Cinco

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos VENTAJAS DE LOS SISTEMAS HIDRAULICOS La hidráulica es una de las formas más importantes de transmitir y controlar la potencia, muy 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 barata 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

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Módulo Cinco proteger el sistema de sobrecarga. Las ventajas de los sistemas hidráulicos significa que tienen una gran variedad de aplicaciones. Por una parte, pueden mover cargas masivas tales como esclusas, represas y puentes giratorios y controlar maquinaria industrial pesada, incluyendo presas, grúas y equipos de minas y exploración de petróleos. Por otra parte, los sistemas son suficientemente compactos como para ser utilizados en vehículos de carretera, aviones y hasta satélites y se pueden controlar con tal precisión que se pueden acomodar a la operación de robots en la manufactura y a plantas de control de procesos sofisticados.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos RESUMEN DE LA SECCION UNO Válvulas de control de caudal La hidráulica es el uso de líquidos para la transmisión de energía. Básicamente, en un sistema hidráulico se aplica una presión a un fluido, la cual es transmitida a través del fluido para hacer trabajos mecánicos. El sistema es capaz de amplificar una pequeña fuerza a una mayor. Sistemas hidráulicos prácticos incorporan aparatos para controlar la velocidad y la dirección de movimiento y la fuerza transmitida. Los componentes más importantes de un sistema hidráulico típico son el fluido,la bomba, el motor, válvulas, filtros y el depósito. Los fluidos usados en sistemas hidráulicos deben ser capaces de transmitir presión en un amplio espectro de temperaturas. Aceites minerales suelen ser utilizados con este propósito ya que también pueden lubricar el equipo hidráulico y protegerlo contra la corrosión. Bombas de engranaje, de aspas o de pistones pueden ser usadas para presurizar el fluido en un sistema hidráulico. Motores hidráulicos o impulsores, convierten

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Módulo Cinco la energía de presión entrabajo mecánico. Impulsores lineales producen un movimiento en línea recta en una o dos direcciones. El movimiento rotatorio se puede producir con motores parecidos a bombas pero que tienen la acción opuesta. Los circuitos hidráulicos contienen válvulas para regular la presión de operación, el volumen de flujo y la dirección de flujo. Esto permite el control de la cantidad de carga, su velocidad y la dirección del movimiento. El depósito es un componente importante de un sistema hidráulico ya que no solamente almacena el fluido hidráulico sino que también, si es diseñado correctamente, ayuda a mantener el sistema libre de contaminación. Ya que los sistemas hidráulicos son flexibles, económicos y confiables, son ampliamente usados para la transmisión y control de fuerzas de potencia.

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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. Una vez estudiada la información de esta sección, Usted podrá: Enumerar seis funciones que un fluido hidráulico debe cumplir. Explicar porqué un fluido hidráulico debe tener baja compresibilidad. Describir como afectan a los sistemas hidráulicos el aire atrapado y la formación de espuma. Exponer la importancia de las siguientes propiedades de los fluidos hidráulicos: Viscosidad, índicede viscosidad, propiedades antidesgaste, características de fricción, demulsibilidad, estabilidad térmica, resistencia a la oxidación, propiedades anticorrosivas, filtrabilidad y pureza, propiedades anti stick-slip.

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Módulo Cinco Especificar los factores más importantes que afectan la selección de un fluido hidráulico. Si estudia la información adicional, Usted podrá: Definir el módulo de compresibilidad y describir como este factor depende de la presión y la temperatura. Explicar el problema de la cavitación y los problemas que puede causar en un sistema hidráulico. Describir como varía la viscosidad de acuerdo a la presión e indicar el efecto de esta variación en los fluidos hidráulicos. Reconocer los esquemas de clasificación de aceites hidráulicos y fluidos hidráulicos resistentes al fuego.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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.

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Módulo Cinco 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, operando eficientemente. Además, el fluido debe ser compatible con los materiales de sellamiento usados para el sistema.

Filtrabilidad El fluido debe presentar estabilidad bajo condiciones de calor y oxidación, al mismo tiempo que debe resistir a la degradación sin formación de depósitos y precipitados. La filtrabilidad del fluido debe poder hacerse fácilmente para remover 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.

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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 haga presión, y por tanto la fuerza, sea transmitida instantánea y eficientemente. En un sistema compresible o elástico, son mayores la cantidad de tiempo y energía utilizados en aumentar la presión. Además, se hace también más lenta la subsecuente conversión 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

Módulo Cinco 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. temperatura. Esto refleja el hecho que un fluido sea mas difícil de comprimir a medida que la presión y la temperatura aumentan. Un buen fluido hidráulico presenta un alto módulo de compresibilidad.

Disminución Relativa Relativa del del Volumen Volumen Disminución

PROPIEDADES REQUERIDAS POR LOS FLUIDOS HIDRAULICOS

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0° C

100° 100° C C

Presión Presión

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos Propiedades antiespuma 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 que 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 su masa, todavía puede tener graves consecuencias. Si la espuma entra al circuito hidráulico. La eficiencia del sistema se verá seriamente afectada pues la espuma es ineficiente como fluido hidráulico.

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Módulo Cinco lico debe tener buenas propiedades antiespuma y de liberación de aire. Los aceites minerales altamente refinados de baja viscosidad, generalmente tienen estas propiedades. Cuando es necesario, se pueden usar aditivos antiespuma 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.

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 hidráu-

Desgaste excesivo del aspa de una bomba de paletas , como consecuencia de la cavitación

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Módulo Cinco

Viscosidad

Al mismo tiempo, la viscosidad no puede ser tan alta al punto que la fricción del fluido impida que el aceite circule libremente al rededor del circuito. Además, los aceites espesos no son disipadores de calor tan efectivos como los aceites más ligeros. En la práctica, los aceites con la menor viscosidad que lubrican la bomba son los escogidos como los 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.

240 220

Viscosidad Dinámica cP

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.

200 180 160

40°C

140 120 100 80

60°C

60 40 100°C

20 0 0

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Presión Pascal x 10 5

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos Indice 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 el flujo y 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 de 150 o más.

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.

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Módulo Cinco 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, estos 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

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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 sellos eficientes.

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, alrededor de 60°C o menos, el agua no se evapora del aceite, Entonces, un aceite hidráulico debe tener la capacidad de desprenderse del agua rápidamente, es decir, que debe tener una buena demulsibilidad. Aceites minerales con un desempeño “premium” tienden a separarse del agua rápidamente pero esta buena demulsibilidad es afectada negativamente por la presencia de oxido, 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 se-

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Módulo Cinco paración 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 resistirse a la degradación, a la formación de sedimentos y a la corrosión de metales férricos y no férricos a estas altas temperaturas.

Resistencia a la oxidación La vida útil de un aceite hidráulico depende enteramente 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. Entonces, los aceites usados en tales sistemas, incluyen normalmente aditivos antioxidantes para prevenir la oxidación y prolongar la vida útil.

Propiedades anticorrosión Los aceites hidráulicos de alto desempeño deberán contener anticorrosivos para combatir la corrosión causada por los efectos de contaminación por agua y de productos de la degradación del aceite.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos Filtrabilidad Una causa principal del fracaso del sistema hidráulico es la contaminación del fluido hidráulico. Entonces se incorporan filtros al circuito del sistema para sacar 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: Primero Ensamblar un sistema hidráulico produce inevitablemente una gran cantidad de desechos, tal como pedazos de metal, fibras, textiles, hojuelas 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. Segundo El desgaste normal de los componentes produce

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Módulo Cinco 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. Tercero Cantidades considerables de contaminación pueden ser introducidas al sistema mientras se llena. Aunque el nuevo aceite 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.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos SELECCION DEL FLUIDO HIDRAULICO Los factores principales que determinan la escogencia 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 especifica determinada de acuerdo al sistema de bombas y válvulas construidas para tolerancias muy finas. 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 escogencia 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 aun mas 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.

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Módulo Cinco 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 flujo bajo. En algunas ocasiones, el equipo hidráulico debe operar en medio ambientes sensibles como ríos, lagos, bosques o áreas de recreación. 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 esta 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.

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Módulo Cinco

Una carta de selección de viscosidad para fluidos hidráulicos. La carta mostrada provee una guía para la selección de un aceite del grado apropiado tomando en cuenta la viscosidad y la temperatura de operación.

Viscosidad Dinámica cSt.

ISO 22 3.0

ISO 32

ISO 10 ISO 5

20 50

Rango óptimo de viscosidad

100

ISO 100

1000

Límite de viscosidad deseado

ISO 46 ISO 68

200,00 -20

-10

0

10 20

30

40

50

Temperatura °C

60

70

80

90

100 110

120

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos CLASIFICACION DE ACEITES HIDRAULICOS MINERALES La International Standard Organization (ISO) ha desarrollado algunas especificaciones para aceites minerales hidráulicos. Es importante anotar 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 costo 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. Estos pueden ser usados en sistemas que no requieren un desempeño 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 extre-

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Módulo Cinco mas o en casos en que es esencial que la viscosidad del aceite cambie lo menos posible.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos FLUIDOS HIDRAULICOS ININFLAMABLES Hay tres tipos básicos de fluidos ininflamables:

Agua-glicol Los fluidos a base de agua-glicol están formados de: a. 35 a 40% de agua para obtener resistencia contra el fuego. b. Un glicol substancia química sintética de la misma familia que los anticongelantes permanentes, generalmente etileno o propileno glicol. c. un espesador 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. Características Los fluidos tipo agua-glicol presentan, generalmente, buenas características antidesgaste con tal de que se eviten velocidades y cargas elevadas. La densidad es superior a la del aceite, lo que puede originar un vacío mayor en 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 que deban utilizarse pinturas y esmaltes compatibles con estos fluidos.

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

Módulo Cinco 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 mas 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.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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.

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

Módulo Cinco 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 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 aguaglicol, que podrían provocar la descomposición del nuevo fluido.

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Módulo Cinco

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.

requieren un cuidado especial cuando se les utiliza. 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.

Fluidos sintéticos

El índice de viscosidad (IV) de los fluidos sintéticos es generalmente alto, estando comprendido entre 130 y 150.

Los fluidos sintéticos ininflamables son productos químicos sintetizados en él laboratorio, que son por sí mismos menos inflamables que los aceites de petróleo. Algunos productos típicos de esta clase son: - Esterofosfatos - Hidrocarburos clorados - Fluidos sintéticos que son mezclas de 1 y 2 y pueden contener también otros materiales. 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 especifico y las condiciones de entrada a la bomba

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.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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.

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Módulo Cinco

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos MANTENIMIENTO DEL FLUIDO

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Módulo Cinco Cuidado durante el funcionamiento

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.

Los cuidados adecuados para un fluido hidráulico durante el funcionamiento incluyen:

Almacenamiento y manejo

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.

Se indican a continuación algunas reglas para impedir la contaminación del fluido durante el almacenamiento y manejo. 1. Almacenar los tambores apoyándolos lateralmente. Si es posible, tenerlos en el interior o a cubierto. 2. Antes de abrir un tambor 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.

1. Impedir la contaminación manteniendo el sistema estancado y utilizando filtros de aire y aceite adecuados.

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.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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.

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Módulo Cinco

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Módulo Cinco

ESPECIFICACIONES DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS Especificaciones mundiales ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF-0

Fluidos basados en aceites minerales aptos para desempeñarse en bombas de paletas y pistón a las condiciones promedio del catálogo

Especificaciones promedio de Catálogo Intermitente

BOMBA DE PALETAS

Continuo

Presión 3.000 PSI

Presión 2.500 PSI

Máximo

Máximo

Temperatura 100 0C Máx. Temperatura 60 0C Máx. R.P.M. 2.500 Máximo

R.P.M. 2.500 Máximo

Presión 5.000 PSI Máximo

BOMBA DE PISTON

Temperatura 100 0C Máx. (intermitente) Temperatura 60°C (continuo) R.P.M. 1.200 - 1.800

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ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF-1

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

Condiciones típicas de Catálogo Presión 5.000 PSI Máximo

BOMBA DE PISTON

Temperatura 100 0C Máx. (intermitente) Temperatura 60°C Max. (continuo) R.P.M. 1.200 - 1.800

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ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF-2

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

Condiciones típicas de Catálogo

BOMBA DE PALETAS

Intermitente

Continuo

Presión 3.000 PSI

Presión 2.500 PSI

Máximo

Máximo

Temperatura 100 C Máx. Temperatura 60 0C Máx. 0

R.P.M. 2.500

R.P.M. 2.500

Presión 3.500 PSI Máximo

BOMBA DE PISTON

Temperatura 70 0C Máximo (intermitente) Temperatura 60°C Máximo (continuo) R.P.M. 1.800 Máximo

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Módulo Cinco

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.

Condiciones típicas de Catálogo Intermitente

BOMBA DE PALETAS

Continuo

Presión 1.500 PSI

Presión 1.000 PSI

Máximo

Máximo 0

Temperatura 66 C Máx.

Temperatura 66 0C Máx.

RPM 1.800 Máximo

RPM 1.800 Máximo

Presión 3.500 PSI Máximo

BOMBA DE PISTON

Temperatura 60 0c Máximo RPM 1.800 Máximo

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Módulo Cinco

ESPECIFICACIONES DENISON

HF-0

HF-1

HF-2

Test de Bomba Denison T-5D Paletas Denison P-46 Pistón

✔ ✔

-

✔

✔

-

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

✔

✔

✔

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

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Módulo Cinco

REQUERIMINENTOS DE LA ESPECIFICACION CINCCINATI MILACRON

Cinccinati Milacron

P - 68

P - 69

P - 70

Pruebas de Bomba ASTM D 28882 MG.

50 Máx.

50 Máx.

50 Máx.

Herrumbre ASTM D 665A

Pase

Pase

Pase

Estabilidad Térmica ( Prueba Cinccinati Milacron)

-

-

-

Viscosidad cSt a 40 0 C

32

68

Indice de Viscosidad Mínimo

90

90

46

90

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Módulo Cinco

TIPOS DE BOMBA VERSUS ESPECIFICACIONES

Presión de Trabajo PSI

Industrial

Equipo Móvil

BOMBA DE PISTON

3.000

5.000

BOMBA DE PALETAS

2.000

3.000

Denison

HF-2 / HF-0

HF-0

Vickers

I-286-S

M-2950-S

Cinccinati Milacron

P-68, P-69, P-70

Ninguna

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Módulo Cinco

PRUEBAS PARA 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 de el 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

VOLUMEN DE ESPUMA (ML) al cabo de

IP146/ASTMD 892

En este Test se sopla aire durante 5 minutos a una relación constante en una muestra de aceite mantenida a 24°C, 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 93.5°C. y después de colapsar la espuma a 24°C enfriando desde 93.5°C. Ejemplo:

TEMPERATURA °C

5 minutos

10 minutos

24

10

0 - Trazas

93.5

20

0 - Trazas

24

10

0-5

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos Propiedades antidesgaste

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 70°C con un buen aceite hidráulico, la pérdida total de peso debe ser menor de 20 mgrs. En el test de baja carga, la bomba se opera durante 250 horas a una presión de 35 bar y una temperatura de 70°C. BST, test tiene en cuenta la necesidad de proveer efectiva protección contra el desgaste en desempeño con bajas cargas.

250 Horas, 140 Bar, 70° C

Límite Test

Tellus 37

100 mgr mgr..

7.6 mgr mgr..

100 mgr mgr..

3.0 mgr mgr..

Pérdida total de peso 250 Horas, 35 Bar, 70° C Pérdida total de peso 1000 Horas, 140 Bar, 105° C Pérdida total de peso

Módulo Cinco Test de anillo caliente (HOT RING TEST)

ExistenEspecificaciones promedio de Catálogo pruebas para evaluar la protección antidesgaste del aceite hidráulico. Vamos a estudiar las pruebas de bomba, establecidas por la Vickers que son: VICKERS V104C VANE PUMP TEST y la VICKERS 35 VQ 25 PUMP TEST.

Condiciones

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

100 mgr mgr..

35 mgr mgr..

por 250 Horas

por 250 Horas

La bomba es operada por 1.000 horas a 2.000 PSI de presión y una temperatura de 105°C, este test evalúa el desempeño 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. Límite Límite Test Test

Tellus Tellus 37

Pérdida promedio peso en anillo

75

7.6

Pérdida promedio peso de paletas

15

6

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 93°C 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 perdida de peso. Los resultados obtenidos con Shell Tellus en estas pruebas son extraordinarios.

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Módulo Cinco

TODOS LOS ACEITES HIDRAULICOS NO SON IGUALES / RESUMEN BENCHMARKING SHELL TELLUS NUEVA FORMULA /NIVELES DE DESEMPEÑO V s COMPETIDORES RESULTADOS OBTENIDOS EN BRASIL Y USA 1.997 Vs FORMULA REVITALIZADA SHELL TELLUS 46 (PRUEBAS SOUTHAFRICA)

PRODUCTO UNIDAD ESPECIFICACION Rating Máximo 5 Rating Máximo 1 mg Máximos 10 PERDIDA DE PESO COBRE 3,5 DEPOSITOS REMOVIDOS DEL ACERO Cantidad Máxima 25 P E S O E N L O D O S F O R M A D O S mg/100ml. Máximo UNIDAD ESPECIFICACION ANTIDESGASTE Vickers V104 /35VQ25 100 P E R D . P E S O A R O / P A L E T A S - h o t r i g mg totales máximos PERD. PESO ARO/PISTA mg Máximos 75 mg Máximos 15 PERDI. PESO PALETAS STICK SLIP Ratio Máximo 1,0 FILTRABILIDAD TMS341&347-300 ml-Mebr 1.2 Micron UNIDAD ESPECIFICACION ACEITE SECO Minutos Mínimos posibles Minutos Mínimos posibles ACEITE Y AGUA AL 0.1% ACEITE Y AGUA 0.1% +Ca 30 ppm Minutos Mínimos posibles UNIDAD ESPECIFICACION PRUEBAS RESIST. OXIDACION, Hrs "TOST"-ASTM 943 ASTM D 943 1000 UNIDAD ESPECIFICACION PRUEBAS DE CAPACIDAD DE CARGA Y SUPERFICIE CAP.CARGA FZG-DIN 51524-HLP- IP 943 IP 334 10 LIBERACION DE AIRE IP 313-Minutos Minutos Mínimos posibles DEMULSIBILIDAD ASTM D 1401-Desv40/40-0a20 Minuts Minimos Posibles Desv.40/40-0a20Minutos ESPUMACION IP146(ASTM D892)-Secuencia I 25°C Secuencia I 25oC 150....20/0 máx DESGASTE DE BOMBAS T6C PASA DENINNSON, PALETAS T6C P46 PASA DENINNSON , PISTON P46 REXROTH PASA REXROTH ESTAB. TERM CINCINNATI-168Hrs/135°C

CAMBIO APARIENCIA COBRE CAMBIO APARIENCIA ACERO

REVIT. TELLUS 2 0,5 1 0 0 REVIT. TELLUS 40 19 6 0,4 REVIT. TELLUS 8 7 8,5 REVIT. TELLUS 4000 REVIT. TELLUS 12 10 20 20 PASA PASA PASA

46

46

46

46 46

TELLUS 2 0,5 1,5 0 1 TELLUS 45 26 6 0,4 TELLUS 8 9 10 TELLUS 2000 TELLUS 10 10 20 20 PASA PASA PASA

46

46

46

46 46

A 46 2 0,5 0 0 0 A 46 56 37 8 0,9 A 46 8,5 18 12 A 46 1550 A 46 10 12,2 22 150

B 46 2 0,5 1 1 8 B 46 45 42 11 1,2 B 46 9 27 15 B 46 1670 B 46 10 12 20 180

C 46 2 0,5 0 0,5 0 C 46 63 47 14 1,2 C 46 9,5 33 9 C 46 1450 C 46 8 12,8 20 120

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Módulo Cinco

BENCHMARKING TELLUS Vs CIA- ESTABILIDAD TERMICA

25

ESPECIFICACION 5 REVIT. TELLUS 46 2 TELLUS 46 2

20

A 46 2 B 46 2

15

C 46 2

10

5

0 Rating Máximo CAMBIO APARIENCIA ACERO

mg Máximos PERDIDA DE PESO COBRE

Cantidad Máxima DEPOSITOS REMOVIDOS DEL ACERO

mg/100ml. Máximo PESO EN LODOS FORMADOS

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Módulo Cinco

BENCHMARKING TELLUS Vs CIA EN DESEMPEÑO ANTIDESGASTE & STICK SLEEP

ESPECIFICACION 100

80

REVIT. TELLUS 46 40

GRADO DE DESEMPEÑO

70

TELLUS 46 45 A 46 56

60

B 46 45 C 46 63

50 40 30 20 10 0 mg Máximos PERD. PESO ARO/PISTA

mg Máximos PERDI. PESO PALETAS

Ratio Máximo STICK SLIP

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Módulo Cinco

BENCHMARKING TELLUS Vs CIA -DESEMPEÑO EN FILTRABILIDAD

35

GRADO DE DESEMPEÑO

REVIT. TELLUS 46 30

TELLUS 46 A 46

25

B 46 C 46

20

15

10

5

0 Mínimos posibles

Mínimos posibles

Mínimos posibles

Minutos ACEITE SECO

Minutos ACEITE Y AGUA AL 0.1%

Minutos ACEITE Y AGUA 0.1% +Ca 30 ppm

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Módulo Cinco

BENCHMARKING PRUEBA TOST Vs SHELL TELLUS

ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 4000

HorasASTM D 943

3500

TELLUS 46 A 46 B 46

3000

C 46

2500 2000 1500 1000 500 0 RESIST. OXIDACION, Hrs "TOST"-ASTM 943

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Módulo Cinco

BENCHMARKING CAPACIDAD CARGA FZG Y PROPIEDADES DE SUPERFICIE

Kgs(FZG) y Minutos (Prop. Superficie

180 160 ESPECIFICACION 140

REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46

120

A 46 B 46

100

C 46

80

60 40 20 0 IP 334 CAP.CARGA FZG-DIN 51524-HLPIP 943

Minutos

Desv.40/40-0a20Minutos

Secuencia I 25oC

LIBERACION DE AIRE IP 313-

DEMULSIBILIDAD ASTM D 1401-

ESPUMACION IP146(ASTM D892)-

Minutos

Desv40/40-0a20 Minuts

Tellus Vs Competencia

Secuencia I 25°C

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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 mgs. 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 de el aceite, agua, cobre y acero.

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

Módulo Cinco

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos 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 chequea 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.

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

Módulo Cinco Los aceites automotores no poseen aditivos antiemulsionantes debido a que estos reaccionan con los aditivos detergentes-dispersantes (fenatos y sulfonatos), 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 automotores, 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

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos emulsiones son: - Una tensión interfacial suficientemente baja. - Viscosidad muy elevada del aceite. - Pequeña diferencia de densidad entre ambos líquidos. - Presencia de sulfonatos por oxidación del aceite.

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

Módulo Cinco

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos AVERIAS EN LOS MANDOS HIDRAULICOS

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

Módulo Cinco Ruidos anormales de la bomba

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.

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.

Contaminación del fluido con partículas sólidas.

Desgaste de piezas Comprobar el estado de las válvulas, pistones o engranajes. Cambiar las piezas }desgastadas.

La causa más común de averías en sistemas hidráulicos es la contaminación del fluido con partículas sólidas. Es esencial conservar fluidos lo mas 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:

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 causa de una reducción de presión.

- La abrasión de la precisión forma las superficies de bombas hidráulicas, actuators y válvulas del mando, ensanchando trabajando despachos de aduanas a un grado que puede afectar la exactitud de mando,;

• Es más probable que ocurra en la succión de la bomba.

- La degradación del fluido por contaminantes catalíticos

• Puede conducir al rompimiento de la película lubricante.

- La ineficiencia que afecta el desempeño del sistema, si se trancan componentes que no se pueden mover libremente

• La posibilidad de cavitación se incrementa cuando el fluido contiene aire atrapado.

• Puede ocasionar daños en la bomba.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos ejemplos de averías causadas por cavitación

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

Módulo Cinco 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 pesada y efectiva carga 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

Corrosión de Cavitation en el plato del puerto de una bomba del pistón axial

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos Sobrecarga El alojamiento de esta bomba de engranajes después de haberse roto y haber sido alesado o raspado con repetidos surcos y excesiva presión

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Módulo Cinco 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.

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.

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.

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Módulo Cinco

Movimiento irregular de los órganos de mando

Causas generales de mal funcionamiento

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.

Funcionamiento prolongado sin cambio de aceite Debe tomarse periódicamente una muestra de aceite y hacerla analizar grado de oxidación.

Los órganos con mando oleodinámico, obedecen mal durante el período de marcha 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.

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 pueden ser: Conocimiento insuficiente del personal que utilice el circuito. Entrada de aire en el circuito.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos Mala calidad del fluido hidráulico

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Módulo Cinco Una válvula de alivio bloqueada provocó presión haciendo que el árbol de la bomba se rompierá

Juntas de calidad mala o defectuosa Fuentes de contaminación Manufactura Desgaste Normal Mantenimiento y llenado del sistema Eventualmente, impurezas del medio ambiente Daño repentino Una partícula de metal grande entrampada en los dientes de una bomba

Daño por degradación El desgaste abrasivo de la paleta de la bomba hidráulica lleva a la pérdida de mando de la paleta

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos Rayado del vástago de un cilindro hidráulico. Una vez iniciado se acumula más suciedad dentro de las ranuras causando una contaminación extensa

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Módulo Cinco

RESUMEN ESQUEMATICO DE FALLAS EN SISTEMAS HIDRAULICOS

Ruido Excesivo A

B

Bomba con ruido

Motor con ruido

1.Cavitación 1. Cavitación

1.Acople 1. Acople desalineado

2.Aire 2. Aire en el fluido 3.Acople 3. Acople desalineado 4.Bomba 4. Bomba desgastada o dañada

2 .Motor desgastado o dañado

C

Válvula de alivio ruidosa 1.Ajuste 1. Ajuste demasiado cercano a la presión o al ajuste de otra válvula 2.Cono 2. Cono y asiento desgastados

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Módulo Cinco

Calor Excesivo A

B

C

Motor caliente

Válvula de alivio

1.Fluido caliente

1.Fluido caliente

1. Fluido caliente

2.Cavitación

2.Válvula de alivio o descarga con ajuste demasiado alto en presión

2.Ajuste incorrecto de válvulas

Bomba caliente

3.Aire en el fluido 4.Válvula de alivio o descarga con ajuste demasiado alto en presión

5.Carga excesiva 6.Bomba desgastada o dañada

3. Carga excesiva

4. Motor desgastado o dañado

3.Válvula desgastada o dañada

D

Fluido caliente 1. Presión del sistema demasiado alta

2. Válvula de alivio o descarga con ajuste demasiado alto en presión

3.Fluido sucio o baja provisión del mismo

4.Fluido de viscosidad incorrecta

5. Sistema de enfriamiento defectuoso

6. Bomba, válvula, motor, cilindro u otro componente desgastado

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Módulo Cinco

Flujo Incorrecto

A

No hay flujo 1.La bomba no recibe el fluido 2.Motor eléctrico que mueve la bomba no trabaja 3.Acople entre el motor y la bomba roto

B

Poco flujo 1.Ajuste del control de flujo demasiado cerrado

1. Ajuste del control de flujo demasiado abierto

2.Válvula alivio o descarga

2.Control de desplazamiento está inoperante (en bombas de desplazamiento variable)

3.Fuga externa en el sistema 4.El control de

5.Control direccional ajustado en posición incorrecta

desplazamiento está inoperante (en bombas de desplazamiento variable)

7.Bomba Dañada

Flujo excesivo

con ajuste demasiado abierto

4.Motor eléctrico que mueve la bomba con rotación

6.Todo el flujo pasa a través de la válvula de alivio

C

5.Bomba, válvula, motor, cilindro, u otro componente desgastado

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Módulo Cinco

Presión Incorrecta A

No hay presión 1.No hay flujo

B

Baja presión 1.Hay escape de

C

Presión errática

Presión excesiva

1.Aire en el fluido

1. Válvula reductora

2.Válvula de alivio

alivio o de descarga

desgastada

mal ajustada

3. Contaminación en

2. El control de desplazamiento está inoperante (en bombas de desplazamiento variables)

presión 2. Ajuste de válvula reductora de presión demasiado bajo

de presión, de

el fluido 3.Fugas externas excesivas

4. Válvula reductora de presión desgastada o dañada

D

4. Acumulador defectuoso o con poca carga 5.Bomba, motor o cilindro desgastado

3.Válvula reductora de velocidad, de alivio o de descarga desgastada o dañada

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Módulo Cinco

Operación Defectuosa A

No hay movimiento 1.No hay flujo o presión 2.Control de límite

B

Movimiento lento 1.Poco flujo 2. Viscosidad del líqui-

C

Movimiento 1.Presión 2.Aire en el fluido

do demasiado alta

o posición (mecánico,

3.Control de presión

3.No hay lubricación

eléctrico o hidráulico

insuficiente para

en los mecanismos

inoperante o

válvulas

de movimiento

desajustado 4. No hay lubricación 3.Restricción

en los pasos de la má-

mecánica

quina o en los mecanismos de movimiento

4.Cilindro o motor dañado o desgastado

5. Motor o cilindro desgastado o dañado

4. Motor o cilindro dañado o desgastado

D

Velocidad o movimiento excesivo 1. Flujo excesivo

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos TRANSMISION AUTOMATICA Es el componente mecánico más complejo de un vehículo, hace posible que un motor mueva pesadas cargas, invierta la dirección de vehículo, y desarrolle altas velocidades proporcionando una diversidad de marchas en punto muerto, marcha atrás y marcha adelante, la transmisión se compone de cuatro elementos principales: Convertidor de torque, engranajes planetarios, discos de fricción, cintas de transmisión y un sistema de control hidráulico. EL CONVERTIDOR DE TORQUE, transfiere y multiplica el par motor (fuerza de giro), le permite al vehículo detenerse sin parar el motor y sin la necesidad de un embrague manual. Cuatro componenSegundo planetario Primer planetario

Del acelerador

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Módulo Cinco tes principales del convertidor de torque proporcionan un acoplamiento fluido entre el motor y el tren de transmisión del vehículo. Unido al volante del motor el convertidor de torque, dos conjuntos de paletas giratorias obligan al fluido de transmisión a desplazarse de un lado a otro dentro de la caja del convertidor de torque; el motor hace girar las paletas de bomba, haciendo que el fluido sea arrojado a las paletas de la turbina este enlace fluido, muy parecido a un ventilador y una rueda de espigas, encausa la potencia del motor hacia el interior de la transmisión. El estar trabajando con la turbina y la bomba proporcionan una multiplicación del par durante el arranque, el embrague del convertidor de torque proporciona un enlace directo entre las paletas de la bomba y las paletas de la turbina con miras a una mejor economía de combustible a la velocidad de carretera, los dos conjuntos de paletas se aproximan a la misma velocidad de rotación y el embrague del convertidor de torque embraga o engancha y anula el enlace fluido encausando la energía directamente desde el motor al eje de la turbina sin perdida de potencia.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos CONJUNTO DE ENGRANAJES PLANETARIOS, está constituido por conjuntos múltiples de engranajes de acero, los engranajes transfieren el torque y la potencia al sistema de transmisión. Un conjunto de engranajes planetarios se compone de un engranaje central, un portaplanetario que sostiene engranajes planetarios que giran alrededor de un engranaje central y un engranaje exterior de dentado interior. Sujetando el engranaje, accionando un segundo y tomando potencia de un tercero los engranajes planetarios transfieren la potencia del motor a través del convertidor de torque, al tren de transmisión. Compacto, fuerte, con los dientes de los engranajes siempre en contacto, los planetarios pueden proporcionar eficientemente las relaciones de engrane necesarias para la marcha adelante, marcha atrás, reducción o sobremarcha.

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Módulo Cinco EMBRAGUES DE FRICCION Y DISCOS DE TRANSMISION, son activados por el flujo y la presión del fluido para transmisiones automáticas, accionan o sujetan los conjuntos de engranajes y planetarios según sé requiera. Cada unidad de embrague se compone de múltiples discos de fricción y discos de reacción de acero, fijados con chavetas a los conjuntos de engranajes planetarios, bañados en fluido para transmisiones automáticas estos discos separados giran libremente; cuando sé embraga la unidad de embrague la presión hidráulica obliga a los discos de fricción y de acero a juntarse, haciendo girar efectivamente los discos, el cubo y la caja como una unidad, transfiriendo la potencia del motor a la marcha seleccionada. De manera similar las cintas que rodean los componentes de la transmisión sujetan o sueltan las unidades individuales dependiendo de la marcha que haya sido seleccionada por el operador. SISTEMA DE CONTROL HIDRAULICO, el operador selecciona una marcha al mover una palanca, esto hace que el fluido se desplace dentro de la unidad de válvulas de control de la transmisión. Las válvulas y resortes en el interior de la unidad, reaccionan a los cambios de presión causados por el flujo del fluido y embragan o desembragan, embragues y cintas para cambiar la transmisión a la marcha seleccionada. Al oprimir el operador el acelerador, hay sensores mecánicos o cada vez más frecuentemente, electrónicos que le indican a la transmisión cuando ejecutar el cambio de velocidad dentro del régimen de marcha seleccionada.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos FLUIDO PARA TRANSMISIONES AUTOMATICAS (ATF) Los ATF son utilizados en numerosas aplicaciones como en vehículos particulares y comerciales con transmisiones automáticas, equipos de construcción y minería, maquinaria agrícola, sistemas hidráulicos automotrices, industriales y marinos. Hay tres tipos de fluidos para transmisiones automáticas: - DEXRON III principalmente para transmisiones General Motors (GM). - MERCON para transmisiones Ford posteriores a 1981 -TIPO F (reúne la especificación Ford (M2C33F) para transmisiones Ford anteriores a 1978 y algunas anteriores a 1981. Los fluidos DEXRON-IIE fueron requeridos para transmisiones automáticas GM en enero de 1993 y fue reemplazada por la DEXRON III en 1995, esta especificación describe fluidos con desempeño mejorado de fricción y estabilidad térmica. Igualmente Ford revisó la especificación MERCON para sus transmisiones en 1994. La principal diferencia entre las especificaciones de los ATF son las características requeridas de fricción. Las aplicaciones inadecuadas de estos fluidos pueden conducir a daños en las transmisiones. Un ATF típico contiene aditivos antioxidantes, antiespumantes, modificadores de viscosidad, an-

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Módulo Cinco tidesgaste, modificadores de fricción y modificadores de dilatación de los sellos.

Funciones de un ATF Las principales funciones de un fluido para transmisiones automáticas son: - Actuar como fluido hidráulico. - Lubricar engranajes y cojinetes. - Disipar eficazmente el calor. - Asegurar rendimiento de sellos y juntas. - Operar en un amplio rango de temperaturas. - Proteger contra la oxidación. - No ser corrosivo a ninguno de los elementos de la transmisión. - Poseer características especiales de fricción - Proteger contra el desgaste.

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Módulo Cinco

REQUISITOS DE VISCOSIDAD DE LOS ATF Efecto sobre la transmisión por oxidación del aceite Aumento de viscosidad:

- Operación lenta Rotura de cadenas carbonadas:

- Perdida de viscosidad - Degradación de elastómeros Formación de barros:

- Obturación de válvulas - Formación de ácidos - Corrosión Degradación de modificador de fricción:

- Pobre realización de cambios

Dexron-II V iscosidad, cSt

100 0c V iscosidad,Brookfield

100 0c

Dexron-IIE/III

6.8

6.8

50000

20000

Mercon

Nvo. Mercon

50000

20000

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos RESUMEN DE LA SECCION DOS Los fluidos hidráulicos deben poder: transmitir poder, lubricación, enfriar, proteger, sellar y ser filtrables. Los aceites minerales cumplen con estos requisitos. Un fluido hidráulico debe tener una compresibilidad baja. El aire atrapado puede aumentar la compresibilidad de un fluido hidráulico y causar movimientos irregulares y lentos, y sobrecalentamiento. Los fluidos hidráulicos deben entonces tener propiedades de buena liberación de aire y antiespuma. Desde el punto de vista de su capacidad para lubricar, la propiedad más importante de un aceite hidráulico es su viscosidad. El aceite debe ser suficientemente viscoso para lubricar la bomba del sistema eficientemente. Otra propiedad importante es: Un índice de viscosidad apropiado para que la viscosidad quede dentro de los limites aceptables sobre todo el rango de temperaturas de operación.

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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 su falla 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 ingresar a un sistema a través de los sellos, ser atrapadas por los componentes durante los procesos de manufactura 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 fabrican-

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Módulo Cinco tes de sistemas y componentes hidráulicos. No obstante, se han encontrado casos donde la cantidad de partículas en el aceite nuevo es inaceptablemente alta; esto debido a 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. Cuidado adicional debe tenerse para garantizar que hay dispersión completa de los aditivos antiespumante a partir de silicona en la base mineral. Los niveles de contaminación son medidos usando el código de limpieza universal ISO, el cual describimos en la página siguiente.

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos ESTANDARES 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 micrones, y el segundo número representa la cantidad de partículas que son mayores a 15 micrones. Número de partículas

por mililitro de fluido

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Módulo Cinco CLASIFICACION NAS 1638 TAMAÑO micrones 5-15 15-25 25-50 50-100 SOBRE 100

CLASE 00 0 125 250 22 44 4 8 1 2 0 0

( basada en limite máximo de contaminación ,partículas /100 mililitros 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 500 1000 2000 4000 8000 16000 32000 64000 128000 256000 512000 1024000 89 178 356 712 1425 2850 5700 11400 22800 45600 91200 182400 16 32 63 126 253 505 1012 2025 4060 8100 16200 32400 3 6 11 22 45 90 180 360 720 1440 2880 5760 1 1 2 4 8 16 32 64 128 256 512 1024

Cuadro comparativo de diferentes códigos de limpieza

Número

Más qué

Hasta (inclusive)

Rango

CODIGO ISO

CLASE NAS 1638

80000

180000

24

11/8

2

CLASE SAE 749 -

40000

80000

23

12/9

3

0

20000

40000

22

13/10

4

1

10000

20000

21

5000

10000

20

14/9

-

-

14/11

5

2 -

2500

5000

19

1300

2500

18

15/9

-

640

1300

17

15/10

-

-

320

640

16

15/12

6

3

160

320

15

16/10

-

-

80

160

14

16/11

-

-

40

80

13

7

4

20

40

12

16/13

10

20

11

5

10

10

2,5

5

1,3

2,5

17/11

-

-

17/14

8

5

9

18/12

-

-

8

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

-

-

Ejemplo: Si un fluido hidráulico tiene un código ISO 18/13 indica que hay entre 1300 y 2500 partículas de tamaño mayor a 5 micrones y entre 40 y 80 partículas de más de 15 micrones, por mililitro.

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NIVELES DE LIMPIEZA PERMISIBLES POR SISTEMA Recomendación SHELL COLOMBIA S.A.

SISTEMA

CODIGO ISO 4406

Moldeo por inyección

16/11

Metalworking

16/11

Máquinas herramienta

15/9

Equipo de manejo mecánico

18/13

Equipo Móvil

18/11

Aviación

13/10

Instalaciones marinas

17/12

Aceite industrial sin uso

16/11

Motores Diesel

21/18

Rodamientos de bolas

15/13/11

Rodamientos de Rodillos

16/14/12

Rodamientos (Alta velocidad)

17/15/13

Rodamientos (Baja velocidad)

18/16/14

Cajas de Engranajes Industriales

17/15/13

Turbinas a gas (sistema de lubricación)

15/13/10

Lubricantes para Sistemas Hidráulicos CODIGOS 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. Nota: Este nivel de contaminación es válido para muestras de fluidos tomadas de un punto del sistema ubicado aguas arriba del filtro en la línea de retorno.

COMPONENTE

EL TUTOR DE ACEITES SHELL

Módulo Cinco Presión