ANÁLISIS DE ACEITES

Fluidos 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. Latransmisión de fuerza hidráulica requiere de un fluido queresista la compresión y que fluya fácilmente en el circuitohidráulico.

Sellamiento

El fluido debe ser suficientemente viscoso para permitir unbuen sellamiento entre las partes móviles en las bombas,las válvulas y los motores. De esta manera, se reducen aun mínimo las fugas, manteniendo cada parte, operandoeficientemente. Además, el fluido debe ser compatiblecon los materiales de sellamiento usados para el sistema.

Filtrabilidad

Lubricación

La maquinaria usada en los sistemas hidráulicosgeneralmente es de alta presión. Todas sus partes móvilesdeben estar perfectamente lubricadas para minimizar lafricción y el desgaste. Entonces, el fluido hidráulicoutilizado debe cumplir con esta función, además de latransmisión de la potencia.

Enfriamiento

El fluido utilizado debe poder disipar el calor generadoen el sistema hidráulico.

Protección

El sistema debe protegerse contra la corrosión.

El fluido debe presentar estabilidad bajo condiciones decalor y oxidación, al mismo tiempo que debe resistir a ladegradación sin formación de depósitos y precipitados.La Filtrabilidad del fluido debe poder hacerse fácilmentepara remover cualquier impureza sólida. Los aceitesminerales cumplen con todos estos requisitos. Suestabilidad, sus propiedades de lubricación y suhabilidad para proteger los materiales de la corrosión,hacen de ellos la mejor alternativa como fluidoshidráulicos

PROPIEDADES REQUERIDAS POR LOS

FLUIDOS HIDRAULICOS

Para cumplir sus funciones apropiadamente, un fluidohidráulico 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

pequeños cambios de presión pero tiende a aumentarcon grandes cambios de presión y temperatura. Estorefleja el hecho que un fluido sea más difícil decomprimir a medida que la presión y la temperaturaaumentan. temperatura. Esto refleja el hecho que unfluido sea mas difícil de comprimir a medida que lapresión y la temperatura aumentan. Un buen fluido

hidráulico presenta un alto módulo de

compresibilidad.

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

Viscosidad

La propiedad más importante de un fluido hidráulico, encuanto a la lubricación del sistema, es su viscosidad. El aceitedebe ser suficientemente viscoso para lubricar las partes delsistema eficientemente. En particular la bomba. También debeser suficientemente espeso para mantener un sello efectivo ydisminuir escapes en las bombas, las válvulas y los motores. Almismo tiempo, la viscosidad no puede ser tan alta al puntoque la fricción del fluido impida que el aceite circulelibremente al rededor del circuito. Además, los aceiteslibremente al rededor del circuito. Además, los aceitesespesos no son disipadores de calor tan efectivos como losaceites más ligeros. En la práctica, los aceites con la menorviscosidad que lubrican la bomba son los escogidos como losfluidos hidráulicos. En general, la menor viscosidad toleradapor bombas hidráulicas es de aproximadamente 10 cSt. a sutemperatura de operación. La viscosidad óptimageneralmente aceptada está entre los 16 y 36 cSt, a latemperatura de operación. Los requisitos de viscosidad de unfluido hidráulico se complican ya que la viscosidad cambiacon la presión y la temperatura. Un incremento en la presióncausa un aumento en la viscosidad. Sin embargo, a las bajaspresiones utilizadas en la mayoría de los sistemas hidráulicosindustriales, el efecto de la presión sobre la viscosidad notiene mucha importancia. En algunos equipos especializados,como los usados en compactación y extrusión, se puedengenerar presiones tan altas que aceites minerales no puedenser usados.

Índice de viscosidad

El índice de viscosidad (VI) de un aceite es una medida delcambio de viscosidad con la temperatura. Un aceite con altoíndice de viscosidad muestra menos variación en la viscosidadcon la temperatura que un aceite con un bajo índice deviscosidad. El índice de viscosidad de un aceite hidráulicodebe ser suficientemente alto como para asegurar que estefuncione efectivamente en todo el rango de temperaturas deoperación del sistema. El aceite debe permanecer

la ecuación de Deanny-Davis:

donde U son los SSU del fluido a 100°F y los valores de L y H se obtienen de la tabla 1, ingresando con los SSU a 210°F.

HLUL

100IV−−=

operación del sistema. El aceite debe permanecersuficientemente viscoso para que actúe como un buenlubricante a las temperaturas de operación más altas, pero nodebe volverse tan espeso a bajas temperaturas que dificulteel flujo y el arranque del sistema. La mayoría de los fluidoshidráulicos tienen un índice de viscosidad cercano a 100 pero,donde se encuentran temperaturas de operación de un rangomuy amplio, por ejemplo en el sistema hidráulico de aviaciónse debe utilizar un aceite con un índice de viscosidad de 150o más.

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

CLASIFICACION DE ACEITES HIDRAULICOS MINERALES

La International Standard Organization (ISO) ha desarrollado algunas especificaciones para aceites minerales hidráulicos. Esimportante anotar que estas especificaciones son meramente descriptivas y que no dan ninguna indicación de la calidad deun 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 protecciónantioxidante 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 máslarga y protección antidesgaste. La mayoría de los sistemas industriales inmóviles donde se requieren diferentes aceiteshidráulicos, utilizan estos tipos de aceite.

HV

Aceites con alto índice de viscosidad. Estos aceites se utilizan en casos de temperaturas extremas o en casos en que es esencial que la viscosidad del aceite cambie lo menos posible.

FLUIDOS HIDRAULICOS

ININFLAMABLES

Hay tres tipos básicos de fluidos ininflamables:

Agua-glicol

Los fluidos a base de agua-glicol están formados de:

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.

La mayoría de las juntas y mangueras flexibles soncompatibles con el agua-glicol. El amianto, el cuero ylos materiales a base de corcho deben evitarse puestienden a absorber agua. Algunos inconvenientes deestos fluidos son:

a. Es necesario medir, periódicamente, el contenido

de agua y comparar las pérdidas por evaporaciónpara mantener la viscosidad requerida.

b. La evaporación también puede causar la pérdida

de ciertos aditivos, reduciendo así la duración delgeneralmente etileno o propileno glicol.

c. un espesador soluble en agua para mejorar la

viscosidad. También contienen aditivos para impedir laformación de espuma, la oxidación, la corrosión y paramejorar la lubricación.

Características

Los fluidos tipo agua-glicol presentan, generalmente,buenas características antidesgaste con tal de que seeviten velocidades y cargas elevadas. La densidad essuperior a la del aceite, lo que puede originar un vacíomayor en la entrada de las bombas. Ciertos metalescomo el zinc, el cadmio y el magnesio reaccionan conlos fluidos tipo agua-glicol y no pueden ser utilizadosen sistemas en que deban utilizarse pinturas y esmaltescompatibles con estos fluidos.

de ciertos aditivos, reduciendo así la duración delfluido 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 poragua-glicol, debe limpiarse cuidadosamente. Lasrecomendaciones incluyen sacar la pintura del interiordel depósito, cambiar las piezas recubiertas de zinc ocadmio, y cambiar algunas conexiones de fundición.También puede ser necesario cambiar las piezas dealuminio, a menos que hayan sido tratadasadecuadamente, así como el equipo de accesorios queno sean compatibles con el fluido

Emulsiones agua-aceite

Son los fluidos ininflamables más económicos. Laspropiedades ininflamables dependen, como en el agua-glicol, del contenido de agua. Además del agua y delaceite, estas emulsiones contienen emulsificadores,estabilizadores y otros aditivos para evitar que amboslíquidos se separen.

Aceite en agua

Las emulsiones de aceite en agua contienen pequeñas gotasde aceite especialmente refinado, dispersas en el agua. Sedice que el agua es la fase continua, y que lascaracterísticas del fluido tienen más semejanza con el aguaque con el aceite. El fluido es muy resistente al fuego, tiene

Estas emulsiones contienen generalmente alrededor del 40%de agua. Sin embargo, algunos fabricantes suministran estefluido concentrado y el consumidor añade el agua alinstalarlo. Como en el caso del agua-glicol, es necesarioreponer el agua para mantener la viscosidad adecuada.

Otras características

Las temperaturas de funcionamiento deben mantenersebajas en cualquier emulsión de agua-aceite, para evitar laevaporación y la oxidación. El fluido debe circular y nodebe verse sometido repetidamente a congelación ycalentamientos, pues en ese caso las fases se separarían. Las

que con el aceite. El fluido es muy resistente al fuego, tienebaja viscosidad y excelentes características de enfriamiento.Pueden incorporarse aditivos para mejorar la capacidad delubricación que es relativamente baja, y para la proteccióncontra la oxidación. Este fluido se ha usado principalmenteen el pasado con bombas grandes de baja velocidad.Ahora también se puede usar con ciertas bombas hidráulicasconvencionales.

Agua en aceite

Las emulsiones de agua en aceite son de uso más corriente.Pequeñas gotas de agua están dispersas en una fase deaceite continua. Como el aceite, estos fluidos tienen excelentelubricidad y buena consistencia. Además el agua dispersaproporciona al fluido excelente capacidad de enfriamiento.Se incorporan inhibidores de oxidación para ambas fasesde agua y aceite. También se usan aditivos antiespumantessin dificultad.

calentamientos, pues en ese caso las fases se separarían. Lascondiciones de entrada deben elegirse cuidadosamentedebido a la mayor densidad del fluido y a su viscosidad máselevada. Las emulsiones parecen tener una mayor afinidadpara contaminación y requieren especial atención en elfiltrado, incluyendo filtros magnéticos para atraer laspartículas de hierro.

Compatibilidad con juntas y metales

Las emulsiones agua-aceite son generalmente compatiblescon todos los metales y juntas que se encuentran en lossistemas de aceites minerales.

Cambio a emulsión

Cuando en un sistema hidráulico se cambia el aceite por laemulsión agua-aceite, debe vaciarse y limpiarsecompletamente. Es esencial extraer todos los contaminantes,como en el caso del aguaglicol, que podrían provocar ladescomposición del nuevo fluido.

La mayoría de las juntas se pueden dejar tal comoestán aunque, sin embargo, las juntas móviles de butildeben cambiarse. Al sustituir a los fluidos sintéticos, lasjuntas deben cambiarse pasando a las adecuadaspara los aceites minerales.

Fluidos sintéticos

Los fluidos sintéticos ininflamables son productosquímicos sintetizados en él laboratorio, que son por símismos menos inflamables que los aceites de petróleo.

Algunos productos típicos de esta clase son:

requieren un cuidado especial cuando se les utiliza.Algunas bombas de paletas están construidas con cuerposespeciales con objeto de mejorar las condiciones deentrada necesarias para impedir la cavitación, cuando seusa un fluido sintético. El índice de viscosidad (IV) de losfluidos sintéticos es generalmente alto, estandocomprendido entre 130 y 150. Los fluidos sintéticos sonprobablemente los fluidos hidráulicos más caros que seusan en la actualidad.

Compatibilidad con las juntas- 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 uotros materiales volátiles, funcionan bien a altastemperaturas sin pérdida de ningún elemento esencial.También son adecuados para sistemas de alta presión.Los fluidos sintéticos resistentes al fuego no funcionanbien en sistemas a baja temperatura. Puede sernecesario precalentar en ambientes fríos. Además,estos fluidos son los de mayor peso especifico y lascondiciones de entrada a la bomba

Compatibilidad con las juntas

Los fluidos sintéticos no son compatibles con las juntascorrientes de nitrilo (buna) y neopreno, por consiguiente, alsustituir el aceite mineral, aguaglicol o emulsión agua-aceite, por un fluido sintético hay que desmontar todos loscomponentes para cambiar las juntas.