SistemasHidráulicos

Lubricantes
para Sistemas Hidráulicos
EL TUTOR DE ACEITES SHELL
Módulo Cinco
Contenido
Principios de hidráulica
Hidrostática Elemental
Circuito hidráulico simple
Fluídos hidráulicos
Bombas
Clasificación y tipos de bombas
Actuadores hidráulicos
Motores hidráulicos
Válvulas
Depósitos
Ventajas de los sitemas hidráulicos
Resumen
Resumen esquemático de fallas en sistemas
hidráulicos
Transmisión automática
Fluido para transmisiones automáticas
Resumen
Sección Uno
Sección Dos
Sección Tres
Fluidos hidráulicos
Funciones de los fluidos hidráulicos
Propiedades requeridas por los fluidos hidráulicos
Selección de un fluido hidráulico
Clasificación de aceites hidráulicos minerales
Fluidos hidráulicos ininflamables
Clasificación de aceites fluidos resistentes al fuego
Mantenimiento del fluido
Especificaciones de los fluidos hidráulicos
Pruebas para los fluidos hidráulicos
Averías en los mandos hidráulicos
Limpieza de sistemas hidráulicos y fluidos de
lubricación
Estandares de limpieza
Método de extensión de la vida
Selección nivel de limpieza
Niveles de contaminación
Construcción de los filtros tipo V-Pack
Como conseguir un nivel de limpieza determinado
Grados de filtración y de filtros
Limites de correlación entre "Beta" y sistemas de
limpieza y "Capacidad de suciedad" y vida de servicio
Cambios estructurales del filtro por el flujo o la presión
Montaje de los filtros según nivel de limpieza requerido
Montajes y ubicación de los componentes para control
de contaminación
Mantenimiento de los sistemas de limpieza
Indicadores de condición de fliltro
Como seleccionar el filtro de la medida correcta
Lavado de sistemas nuevos ó reconstruídos
Vida de servicios del elemento
Monitoreo y confirmación del logro del nivele de limpieza
Mantenimiento proáctivo
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Lubricantes
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 mues-
tra 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 me-
dida que la fuerza en el pistón pequeño aumenta,
la presión se incrementa hasta ser mayor que la
de la carga.
Sección Uno
Los sistemas hidráulicos son muy usados en la
industria para la transmisión y el control de poten-
cia. Estos se comparan con sistemas eléctricos
y mecánicos pero tienen la ventaja de ser com-
pactos, confiables y buenos para multiplicar la fuer-
za. 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.
Enumerar las ventajas que los
sistemas hidráulicos tienen sobre los
métodos de transmisión de potencia
eléctricos y mecánicos.
Demostrar la versatilidad de sistemas
hidráulicos por medio de ejemplos.
Diferenciar entre los términos hidráulica, hi-
drostática, hidrodinámica e hidrocinética. Bomba Cilindro
Carga
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Módulo Cinco
Un aspecto crucial del anterior sistema es que con-
vierte una fuerza pequeña en una mucho mayor.
La fuerza aplicada al pistón pequeño es amplifica-
da 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 fuer-
za total de 1000 Newtons sobre un pistón de 100
cm2
.
las sin retorno para dirigir el flujo del fluido y con-
trolar 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 siste-
ma.
La velocidad de movimiento de la carga depende
del volumen de fluido alimentado al cilindro.
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 introducien-
do un depósito de fluido para el sistema, dos válvu-
Sistema hidraúlico práctico
Bomba Válvula de
Presión
Depósito
Válvula
Antiretorno
Carga
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Módulo Cinco
HIDROSTATICA ELEMENTAL
La hidráulica es una rama del área de la mecánica
de fluidos que estudia el comportamiento de flui-
dos 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.
En los sistemas hidráulicos que vamos a estudiar,
la energía se transfiere por la transmisión de pre-
sión a través de un fluido. La velocidad a la cual se
mueve el fluído es pequeña por lo cual los siste-
mas se pueden considerar hidrostáticos. (en sis-
temas hidrodinámicos verdaderos, la energía es
transmitida por el movimiento de un fluido. Un ejem-
plo simple es la rueda hidráulica, Sistemas
hidrodinámicos también pueden describirse como
hidrocinéticos).
Bomba
Carga
Máquinas hidráulicas tales como el gato simple
descrito anteriormente, funcionan porque los líqui-
dos poseen dos propiedades básicas, son más o
principio se llama la Ley de Pascal.
Cuando una fuerza F se aplica a un fluido encerra-
do, 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
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Módulo Cinco
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:
P=F1 / A1= 10N / 1cm2
=10N / cm2
= 10 bar
Esta presión aplicada a un área (A2) de
100 cm2
, produce una fuerza (F2) de:
F2= PXA2 o 10 bar x 100 cm2
o 1000 Newtons.
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 propor-
cional a su superficie. Lo que se gana en fuerza se
pierde en distancia o velocidad.
Fuerza, F1
Area, A
PresiónPresión
Fuerza, F2
Area, AArea, A 22
10kg 1000kg
Area, A
p = F
A
- - -
-
2. 10 pulgadas cúbicas de líquido
moverán sólamente1 pulgada
al pistón grande
(10 pulg. cuadradas x 1pulg. = 10pul.
cúbicas)10 pulg.2
10#
10 pulg.
3. La energía transferida aquí es igual a 10 libras
x 10 pulgadas o 100pulg.libras
4. La energía transferida aquí también es
100 pulg. libras (1 pulg x 100 libras = 100pulg.
100 pulg. libras)
- - - - - - - -
100#
10 pulg.2
1. Moviendo un pequeño pistón de 10 pulgadas desplazará
10 pulgadas cúbicas de líquido
(1pulg. cuadrada x 10pulg= 10 pulgadas cúbicas)
10 pulg.
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Módulo Cinco
CIRCUITO HIDRAULICO SIMPLE
Actuador Hidráulico
Válvula de Control
Bomba
Válvula de Seguridad
Depósito
Carga
Los sistemas hidráulicos no son una
fuente de potencia. La fuente de po-
tencia es un motor eléctrico u otro tipo
de motor que acciona la bomba.
En la práctica, la mayoría de los sis-
temas hidráulicos tienen más refina-
mientos.
Estel diagrama es un sistema típico
Una bomba operada continuamente,
generalmente por un motor eléctrico,
succiona fluido del depósito.
El fluido es alimentado a un actuador
o motor hidráulico a través de una lí-
nea de presión, el fluido opera el equi-
po para el cual está diseñado el siste-
ma hidráulico. En el diagrama el
actuador es simplemente un cilindro
que contiene un pistón móvil. Una vál-
vula de control dirige el fluido a un lado
del pistón hasta que, al final de su ca-
rrera, 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 re-
gulador en el circuito para regular la
velocidad de flujo al cilindro.
El fluido desplazado por el actuador, a
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Módulo Cinco
medida que el pistón se mueve, es devuelto al de-
pósito.
Un sistema de escape esta incluido en el circuito
para proteger el sistema. Este opera una válvula
que se abre para descargar cualquier presión ex-
cesiva que pueda acumularse en el sistema. Esto
permite que la bomba se mantenga funcionando
cuando el actuador hidráulico no está siendo usa-
do, en vez de apagar y prender el sistema conti-
nuamente.
Un filtro adecuado es siempre incluido en el circui-
to hidráulico para remover impurezas sólidas en el
fluido.
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Módulo Cinco
FLUIDOS HIDRAULICOS
El componente más importante de cualquier siste-
ma hidráulico es el fluido que contiene.
Los primeros equipos hidráulicos utilizaban agua,
la cual es aún usada como medio en algunos sis-
temas muy grandes como esclusas, donde el lí-
quido puede ser desechado una vez usado. Flui-
dos a base de agua son también usados para ope-
rar equipos hidráulicos en lugares como fundicio-
nes y minas de carbón donde existe riesgo de in-
cendio.
Sin embargo, la mayoría de los fluidos hidráulicos
usados hoy en día están basados en aceites mi-
nerales. Los aceites minerales satisfacen el re-
quisito primario de un fluido hidráulico; La habili-
dad de transmitir presión bajo un rango amplio de
temperatura. Además, tienen la gran ventaja que
pueden lubricar las partes móviles del circuito hi-
dráulico y protegerlas contra la corrosión. Sin em-
bargo, los aceites minerales puros no pueden lle-
var 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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Módulo Cinco
BOMBAS
Todo sistema hidráulico incluye una bomba. Su fun-
ción consiste en transformar la energía mecánica
en energía hidráulica, impulsando el fluido hidráuli-
co en el sistema.
Características de las bombas
Las bombas se clasifican normalmente por su pre-
sión máxima de funcionamiento y por su caudal
de salida en litros/minuto ó galones/minuto a una
velocidad de rotación determinada.
Valores nominales de la presión
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 normali-
zado correspondiente a esta estimación. Trabajan-
do a presiones mayores se puede reducir la dura-
ción de la bomba, causar daños serios y ocasio-
nar fallas.
Desplazamiento
Es el volumen de líquido transferido en una revolu-
ción, es igual al volumen de una cámara multipli-
cada por el número de cámaras que pasan por el
orificio de salida durante una revolución de la bom-
ba.
El desplazamiento se expresa en centímetros cú-
bicos por revolución. La mayoría de las bombas
tienen un desplazamiento fijo que sólo puede
modificarse sustituyendo ciertos componentes.
En algunas bombas es posible variar las dimen-
siones de la cámara de bombeo por medio de con-
troles externos, variando así su desplazamiento.
En ciertas bombas de paletas no equilibradas hi-
dráulicamente y en muchas bombas de pistones
puede variarse el desplazamiento desde cero has-
ta un valor máximo teniendo algunas la posibili-
dad de invertir la dirección del caudal cuando el
control pasa por la posición central o neutra.
Caudal
Una bomba viene caracterizada por su caudal no-
minal en galones por minuto; en realidad puede
bombear más galones por minuto en ausencia de
carga y menos a su presión de funcionamiento
nominal.
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 deta-
lles acerca de tipos particulares de bombas se dan
en la información suplementaria.
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Módulo Cinco
CLASIFICACION Y TIPOS DE BOMBAS
Bomba
Hidróstaticas o
desplazamiento
positivo
Cinéticas
Reciprocantes
Rotativas
Centrífugas
De hélice
Especiales
De pistón
De diafragma
De chorro
(eyector reforzador)
Transportadoras de gas
Ariete hidráulico
Electromagnéticas
De engranes
De alabes
De tornillo
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Módulo Cinco
Bombas cinéticas o hidrodinámicas
Estas bombas, también llamadas de desplazamien-
to no positivo, se usan principalmente para trans-
ferir fluidos donde la única resistencia que se en-
cuentra es la creada por el peso del mismo fluido y
el rozamiento.
La mayoría de este tipo de bombas funciona me-
diante 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 impul-
sor que gira rápidamente. No existe ninguna sepa-
ración 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 po-
sible bloquear el orificio de salida estando la bom-
ba en funcionamiento.
Bombas hidrostáticas o de desplaza-
miento positivo
Estas bombas suministran una cantidad determi-
nada 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 transmi-
sión de potencia.
Bombas de engranajes
Suministran caudal transportando el fluido entre los
dientes de dos engranajes bien acoplados. Son
compactas, mecánicamente sencillas, y relativa-
mente baratas.
Son adecuadas para sistemas a baja presión que
operan a bajas tasas de flujo y son usadas co-
múnmente en aplicaciones móviles pequeñas como
excavadoras.
Bomba de Engranajes
El impulsor da
fuerza centrífuga
para ocasionar la
acción bombeadora
Salida
Entrada
Propulsor
Entrada
El flujo axial es creado por el
propulsor rotatorio Tipo eje
(propulsor)
Tipo centrífuga (impulsor)
Difusor
Impulsor
eje
Salida
Hojas del
impulsor
Succión
Descarga 2. El fluido es
atrapado en los
espacios de los
dientes y la
cubierta y es
transportado
dentro de la bomba
3. El fluido es
forzado hacia a
fuera de la bomba
a medida que los
dientes engranan
de nuevo
1. El fluido es succionado del depósito
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Módulo Cinco
La bomba de engranajes externa está com-
puesta de un par de engranajes que rotan dentro
de una cubierta. Un eje externo mueve un engra-
naje 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 com-
pacta 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 espa-
cios entre los dientes y es forzado hacia afuera
cerca del punto donde los dientes se engranan de
nuevo.
Bomba de tornillo
Es un modelo mejorado de la bomba de engranaje
que puede producir presiones y tasas de flujo más
altas. Este tipo de bomba transporta fluidos por
medio del movimiento de tres tornillos engranados.
1.Untornillointernohace
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
3. El fluídoes forzado
hacia afuera de la bomba
a medida que los dientes
engranan de nuevo
1. El fluído es
succionadodel
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 paletas
Las bombas de aspas o paletas son populares por
ser compactas y pueden descargar más altos vo-
lúmenes 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 pre-
sión aplicada en la parte inferior de las paletas las
mantiene apoyadas contra el anillo. Las cámaras
de bombeo se forman entre las paletas, rotor, ani-
llo y las dos placas laterales.
Un vacío parcial se crea a la entrada de la bomba a
medida que va aumentando el espacio comprendi-
do 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 bom-
ba 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.
Bomba de paletas de diseño no
equilibrado
En este tipo de bomba no equilibrado hidráulica-
mente el eje está sometido a cargas laterales, pro-
cedentes 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 ex-
terno, tal como un volante o un compensador hi-
dráulico. El control desplaza el anillo haciendo va-
riar la excentricidad entre éste y el rotor, reducien-
do o aumentando así las dimensiones de la cáma-
ra de bombeo.
Bomba de paletas de diseño equilibrado
3. Y es descargado
cuando el espacio
disminuye
Paletas
2. Es llevado alrededor del anillo en la
cámara bombeadora
Cámara
bombeadora
Eje
Salida
1. El aceite entra cuando
el espacio entre el anillo
y el rotor aumenta
Armadura
Rotor
Superficie del anillo de levas
Una carga lateral es
ejercida en el balero a
causa de la presión
Excentricidad
Entrada
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Módulo Cinco
Bomba de paletas de diseño equilibrado
En este diseño el anillo es elíptico en vez de ser
circular, lo que le permite utilizar dos conjuntos de
orificios internos. Los dos orificios de salida están
separados entre sí por 180°
, de tal forma que las
fuerzas de presión sobre el rotor sé cancelan, evi-
tándose así las cargas laterales sobre el eje y los
cojinetes. El desplazamiento de la bomba equili-
brada hidráulicamente no puede ajustarse aunque
se dispone de anillos intercambiables, con elipses
distintas, haciendo así posible modificar una bom-
ba para aumentar o disminuir su caudal.
Bomba de pistón en línea
Las bombas de pistón pueden generar presiones
mucho más altas y producir tasas de flujo más
elevadas que las bombas de engranaje y de pale-
tas. Se usan comúnmente en aplicaciones móvi-
les grandes y estáticas.
La bomba de pistón en línea es el diseño más sim-
ple. 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 aba-
jo 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.
Entrada
Anillo excéntrico
Salida
Eje impulsor
Entrada
Rotor
Los orificios de presión
opuestos cancelan las
cargas laterales en el eje
Salida
Rotación
Rotación
Paleta
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Módulo Cinco
Bomba de pistón radial
Los pistones se mueven dentro de cilindros dis-
puestos 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 ha-
cia adentro y hacia afuera de sus cilindros. El flui-
do es atraído hacia adentro y bombeado hacia afue-
ra de los cilindros a través de canales que atravie-
san el centro del eje.
Bomba de pistón axial
Tiene varios pistones dispuestos alrededor del eje
de un bloque de cilindros.
Los pistones etán unidos al plato colocado en án-
gulo con el bloque para que mientras se mueve el
plato, los pistones se muevan hacia adentro y ha-
cia afuera de sus cilindros, succinando y expul-
sando el fluido.
2. A medida que
el pistón se
mueve hacia
abajo en el
cilindro, el fluido
es succionado
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
Entrada
del fluido
Salida
del fluido
1. El giro del eje causa
la rotación de los
pistones
2. El pistón al bajar
succiona el fluido
3. Cuando el pistón
sube es forzado hacia el
puerto de salida
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Módulo Cinco
ACTUADORES HIDRAULICOS
El actuador hidráulico es el componente del siste-
ma donde se produce el trabajo mecánico por la
acción del fluido hidráulico.
Los actuadores se clasifican según el tipo de tra-
bajo que realizan en: Actuadores lineales, tam-
bién 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 de-
pende de su tamaño y del caudal que se le envía.
Los Cilindros hidráulicos se clasifican como:
a. De simple o de doble efecto.
b. Diferenciales y no diferenciales.
Las variaciones incluyen pistón liso y pistón con
vástago, siendo este sólido o telescopico.
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 vertical-
mente y el retorno se efectúa por acción de grave-
dad. Son adecuados para trabajos donde se re
Cilindro tipo buzo
quieren carreras largas como elevadores y gatos
para automóviles.
Cilindro con resorte de retorno
El pistón es movido contra el resorte. Cuando la
presión es liberada el resorte regresa el pistón a
su posición original.
Carga
de la
bomba
Avance
Carga
Símbolo
al
tanque
Regreso
Cilindro con resorte de retorno
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Módulo Cinco
Carga Carga
De la
bomba
Salida al
tanque
De la
bomba
Avance del cilindro Regreso del cilindro
Salida
al
tanque
Cilindro telescópico
Permite una carrera más larga en el cilindro. Se
emplea cuando la longitud comprimida tenga que
ser menor que la obtenida con un cilindro estándar.
Pueden utilizarce hasta cuatro o cinco camisas.
La mayoría de estos cilindros son de simple efec-
to pero también los hay de doble efecto, es decir
que pueden hacer trabajo en las dos direcciones,
dependiendo donde está aplicada la fuerza hidráu-
lica.
Cilindro estándar de doble efecto
Llamado así debido a que es accionado por el flui-
do hidráulico en ambas direcciones, lo que signifi-
ca que puede ejercer fuerza en cualquiera de los
dos sentidos del movimiento. Se clasifica también
como cilindro diferencial, por tener áreas des-
iguales, sometidas a presión durante los movimien-
tos 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 re-
troceso, pero este puede ejercer una fuerza ma-
yor.
Carga
Avance
Carga
Regreso
de la bomba Retorno al tanque
Cilindro tipo telescópio
Cilindro estándar de doble efecto
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Módulo Cinco
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 ci-
lindros suministran velocidades y fuerzas iguales
en ambas direcciones. Se utilizan donde es venta-
joso acoplar una carga a cada uno de los extre-
mos del vástago o cuando se requiere que la velo-
cidad en los dos sentidos del movimiento sea igual.
Cilindro sincronizado
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Módulo Cinco
Es el nombre que se da ge-
neralmente a los actuadores
hidráulicos rotatorios.
Su construcción es muy pa-
recida a la de las bombas. En
vez de impulsar el fluido como
hacen aquellas, son impulsa-
dos por éste y desarrollan un
par (fuerza de giro) y un
movimiento continuo de rota-
ción. Existen diferentes tipos
de ejemplo motores hidráuli-
cos: de engranajes, de pale-
tas, de pistón en línea, de pis-
tón en ángulo etc.
MOTORES HIDRAULICOS
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
A la salida
1. El aceite a la presión
requerida en la entrada causa
un empuje en los pistones
2. El empuje del pistón contra la
brida de la flecha motriz da como
resultado un torque en el eje
Block de cilindros
5. Por lo tanto el desplazamiento
del pistón y la capacidad de
torsión dependen del ángulo
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Lubricantes
Módulo Cinco
VALVULAS
Válvulas de control
Las válvulas son usadas en circuitos
hidráulicos para controlar la presión de operación
(la que determina la carga que puede ser movida),
el volumen de flujo
(el que determina la velocidad de
desplazamiento de la carga) y la dirección del flujo
(que determina la dirección del movimiento).
Válvulas direccionales
Las válvulas direccionales, como su nombre lo in-
dica, se usan para controlar la dirección del cau-
dal. Aunque todas realizan esta función, las válvu-
las direccionales varían considerablemente en
construcción y
funcionamiento. Se clasifican, según sus caracte-
rísticas principales en:
Tipo de elemento interno. Obturador
(pistón o esfera), corredera rotativa o
deslizante.
Métodos de actuación. Levas,
émbolos, palancas manuales,
mecánicos, selenoides eléctricos,
presión hidráulica y otros incluyendo
combinaciones de éstos.
Número de vías. Dos vías, tres vías.
Cuatro vías, etc.
Tamaño nominal de las tuberías
conectadas a la válvula o a su placa
base, o caudal nominal.
Conexiones. Roscas cónicas, roscas
cilíndricas, bridas y placas bases.
Válvulas de posición definida
La mayoría de las válvulas direccionales industria-
les son de posición definida.
Es decir que controlan el paso del caudal abriendo
o cerrando pasajes en posiciones definidas de la
válvula
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Lubricantes
Módulo Cinco
Válvulas antirretorno
Estas válvulas pueden funcionar como control di-
reccional o como control de presión. En su forma
mas simple esta válvula no es más que una válvu-
la direccional de una sola vía. Permite el paso
libre del aceite en una dirección y lo bloquea en el
otro.
Válvulas antirretorno en línea
Llamadas así porque el aceite fluye a través de las
mismas en línea recta. El cuerpo de esta válvula
sé rosca directamente a la tubería y está mecani-
zado 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 de-
terminada.
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.
Válvulas antirretorno
Válvulas antirretorno en línea
Asiento Balín (o pistón)
Entrada
Es permitido flujo libre
cuando se desasienta el balín
Flujo obstruido cuando se
asienta la válvula
Pistón o cabeza móvil Resorte
Flujo libre
SalidaEntrada
Cuerpo No Flujo
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Lubricantes
Módulo Cinco
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 pre-
siones de abertura.
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Lubricantes
Módulo Cinco
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. Mien-
tras que en la de 2 vías este orificio está
bloqueado y el orificio a tanque sirve so-
lamente como drenaje de las fugas inter-
nas de la válvula. La mayoría de estas
válvulas son del tipo de corredera desli-
zante, 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 manua-
les, levas, selenoides, conexiones me-
cánicas, muelles, presión piloto y otros
sistemas.
Direcciones del fluído en válvulas de 2 y 4 vías
Bomba
orificio ‘‘P”
Cilindro orificio
Símbolos
gráficos
A
P
Válvulas de cuatro vías
Dos rutas
de flujo
Válvulas de dos vías
Cuatro
rutas de
flujo
A
P
P T
A B
A B
T
A
B
P
P
Tanque
orificio
“P”
P
B
B
Cilindro orificio
‘‘A”
‘‘B”
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Lubricantes
Módulo Cinco
Servoválvulas
Una servoválvula es una válvula direccional de infi-
nitas posiciones, que ofrece la
característica adicional de controlar tanto la canti-
dad como la dirección del caudal. Cuando se ins-
tala con los dispositivos de realimentación adecua-
dos, consigue controles muy precisos de la posi-
ción, velocidad y aceleración de un actuador.
La servoválvula mecánica o válvula
seguidora ha sido utilizada durante varias déca-
das. La servoválvula electrohidráulica es más re-
ciente en la industria.
Servo mecánico
Un servo mecánico es esencialmente un amplifi-
cador de fuerza. Utilizado para controlar una posi-
ción. La figura muestra esquemáticamente el dis-
positivo.
La palanca de control u otro acoplamiento mecáni-
co se conecta a la corredera de la válvula. El cuer-
po 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-
quier tendencia a desplazarse más allá invertiría el
caudal de aceite para situar la carga en su posi-
ción normal.
Frecuentemente esta unidad servomecánica se de-
nomina multiplicador; el impulso hidráulico sumi-
nistra fuerzas mucho mayores que la actuación
mecánica a la entrada, y con control preciso, del
desplazamiento.
Tal vez la aplicación más frecuente del servo me-
cánico es la dirección hidráulica; de la cual hay
muchas variaciones en su diseño pero todos fun-
cionan con el mismo principio.
Servo mecánico
De la bomba
Al tanque
Cuerpo
Control
1. Cuando el carrete es
cambiado a la izquierda
3. El cuerpo de la
válvula se mueve
con la carga y
“alcanza” al
carrete. El flujo al
cilindro entonces
se detiene
Carrete
Carga
2. El flujo es dirigido al
vástago del cilindro para
regresarlo
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Lubricantes
Módulo Cinco
Servoválvulas electrohidráulicas
Funcionan esencialmente, enviando una señal eléc-
trica 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 car-
ga a que se desplace hasta una posición determi-
nada o que adquiera una velocidad determinada.
Fuente
de la
señal
de
control
Intensificador
de señales
del
amplificador
Motor
de
torsión
actúa a
la
válvula
La
válvula
servo
manda
fluido al
actuador
El
actuador
se mueve
a
velocidad
controlada
a la
posición
controlada
Eléctrica
Eléctrica
Mecánica o
hidráulica
Hidráulico
Carga
El aparato
realimentador le
indica a la
válvula servo si
ya alcanzó la
velocidad o
posición
deseadas
MecánicaEléctrica
El motor de torsión y la válvula servo
están en una sola unidad
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Lubricantes
Módulo Cinco
Válvulas de control de presión
Estas válvulas realizan funciones tales como limi-
tar 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 pre-
sión 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 válvu-
las pueden ocupar diferentes posiciones entre com-
pletamente abierta y completamente cerrada, se-
gún el caudal y la diferencia de presiones.
Los controles de presión se denominan general-
mente según su función primaria, ejemplo: Válvula
de seguridad, válvula de frenado, etc.
Válvula de seguridad
Se encuentra prácticamente en todos los siste-
mas hidráulicos. Es una válvula normalmente co-
nectada entre la línea de presión (salida de la bom-
ba) y el depósito. Su función es limitar la presión
del sistema hasta un valor máximo, predetermina-
do, mediante la derivación de parte o de todo el
caudal de la bomba a tanque, cuando se alcanza
el ajuste de presión de la válvula.
Válvulas de control de caudal
Se utilizan para regular la velocidad. La velocidad
de un actuador depende de la cantidad de aceite
que se le envía por unidad de tiempo. Es posible
regular el caudal con una bomba de desplazamien-
to variable, pero en muchos circuitos es más prác-
tico utilizar una bomba de desplazamiento fijo y
regular el caudal con una válvula controladora de
caudal.
Existen tres métodos básicos para aplicar las vál-
vulas reguladoras de caudal para controlar la velo-
cidad de los actuadores. Regulación a la entrada,
regulación a la salida y regulación por substrac-
ción.
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 se-
guridad.
Este método es muy preciso y se utiliza en aque-
llas 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
Flujo
controlado
Retorno
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Módulo Cinco
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 sali-
da del actuador.
Para regular la velocidad en ambas direcciones
puede instalarse la válvula en la línea de tanque de
la válvula direccional. Frecuentemente hay necesi-
dad 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.
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 re-
torna 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, de-
bido a que el caudal regulado va al tanque y no al
actuador, y éste último queda sometido a las va-
riaciones de desplazamiento de la bomba al variar
la carga del actuador.
Este circuito no debe aplicarse cuando hay posibi-
lidad de que la carga tienda a huir en la misma
dirección que el movimiento del actuador.
Válvula de
control de flujo
De la
válvula
direccional
Flujo controlado
Retorno
Depósito
Válvula de
control de flujo
De la válvula
direccional
Flujo
controlado Retorno
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Lubricantes
Módulo Cinco
DEPOSITOS
El depósito es otro componente importante del sis-
tema hidráulico. Un depósito diseñado apropiada-
mente debe ser sellado para prevenir la contami-
nación del fluido, pero al mismo tiempo debe tener
una ventilación con un filtro incorporado para per-
mitir 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 mi-
nimiza teniendo un tubo de retorno, con su salida
debajo del nivel del fluido dentro del depósito, a
medida que placas deflectoras y filtros finos pre-
vienen la entrada de burbujas de aire.
Placa deflectora:
Se usa para separar la línea de entrada de la bom-
ba 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 variacio-
nes de nivel debidas al funcionamiento del siste-
ma, 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 indus-
triales 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 cual-
quier volumen de aire en éste sea evacuado a tiem-
po, y que agua y/o contaminantes sólidos se sedi-
menten antes que el fluido vuelva a circular.
Filtros y coladores:
Los fluidos hidráulicos se mantienen limpios en el
sistema debido, principalmente, a elementos ta-
les 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 par-
tículas tan pequeñas como 1.5 micras tienen efec-
tos degradantes, originando fallos en los
servosistemas y acelerando el desgaste del acei-
te en muchos casos.
Tubería de llenado
Baffle Venteo
Tamiz
A la bomba
Filtro
Válvula de
drenaje
Tubería
de retorno
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Lubricantes
Módulo Cinco
Tamaño de las mallas y filtración nominal:
Una malla filtrante o un colador tienen un valor no-
minal que caracteriza su finura, definida por un nú-
mero de mallas o su equivalente más próximo
ASTM. Cuanto más elevado es el número de malla
o ASTM, más fina es la malla.
Los filtros, que pueden fabricarse con muchos
materiales diferentes de la malla metálica, se ca-
racterizan por su valor en micras. Una micra es
una millonésima de metro. Como comparación, un
grano de sal tiene un tamaño de aproximadamen-
te 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 fil-
tración 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 determi-
nado circule por el sistema.
Filtros de presión:
Existen filtros diseñados para ser instalados en la
línea de presión que pueden captar partículas mu-
cho 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 bom-
bas. De esta forma el filtro extrae la contamina-
ción fina del fluido a medida que sale de la bomba.
Naturalmente, estos filtros deben poder resistir la
presión de trabajo del sistema.
Tamaño de relativo de las partículas en micrones
Amplificado 500 veces
44
Micrones
325 Malla
74 Micrones
194 Micrones - 100 Malla
200 Malla
8 Micrones
25 Micrones5 Micrones
2 Micrones
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
Tamaño Relativo
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
25.400Micrones
1.000Micrones
.001 Milímetros
.000039 Pulgadas
Mallas por
pulgada lineal
52.36
72.45
101.01
142.86
200.00
270.26
323.00
U.S.
Malla No.
50
70
100
140
200
270
325
Abertura en
Pulgadas
.0117
.0083
.0059
.0041
.0029
.0021
.0017
.00039
.000019
Abertura en
Micrones
297
210
149
105
74
53
44
10
.5
Tamaño de la malla
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Lubricantes
Módulo Cinco
Para profundizar en el tema puede ver las seccio-
nes "Niveles de limpieza de fluidos hidráulicos y
sistemas de lubricación " y "Generalidades de la
ingeniería de filtración"
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Lubricantes
Módulo Cinco
VENTAJAS DE LOS SISTEMAS
HIDRAULICOS
La hidráulica es una de las formas más importan-
tes de transmitir y controlar la potencia, muy com-
parables con sistemas mecánicos y eléctricos. Tie-
ne además las siguientes ventajas:
Flexibilidad
Los sistemas hidráulicos pueden generar grandes
fuerzas con equipos relativamente compactos. Pue-
den ser usados para
generar movimiento rotatorio y lineal, y la veloci-
dad de movimiento puede ser regulada. En parti-
cular, 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 eléctri-
cos, electrónicos o neumáticos que logran el mis-
mo resultado.
Confiabilidad
La mayoría de los equipos hidráulicos están dise-
ñados de manera muy sencilla y robusta. Además
son seguros en la operación ya que solo se nece-
sitan válvulas reguladoras de presión simples para
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 maquina-
ria industrial pesada, incluyendo presas, grúas y
equipos de minas y
exploración de petróleos. Por otra parte, los siste-
mas son suficientemente compactos como para
ser utilizados en vehículos de carretera, aviones y
hasta satélites y se pueden controlar con tal preci-
sión que se pueden acomodar a la operación de
robots en la manufactura y a plantas de control de
procesos sofisticados.
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Lubricantes
Módulo Cinco
RESUMEN DE LA SECCION UNO 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 al-
macena el fluido hidráulico sino que también,
si es diseñado correctamente, ayuda a mante-
ner el sistema libre de contaminación.
Ya que los sistemas hidráulicos son flexibles,
económicos y confiables, son ampliamente
usados para la transmisión y control de fuer-
zas de potencia.
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 trans-
mitida a través del fluido para hacer trabajos
mecánicos.
El sistema es capaz de amplificar una
pequeña fuerza a una mayor.
Sistemas hidráulicos prácticos incorporan apa-
ratos para controlar la velocidad y la direc-
ción de movimiento y la fuerza transmitida.
Los componentes más importantes de un sis-
tema 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 lu-
bricar el equipo hidráulico y protegerlo contra
la corrosión.
Bombas de engranaje, de aspas o de pisto-
nes pueden ser usadas para presurizar el flui-
do en un sistema hidráulico.
Motores hidráulicos o impulsores, convierten
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Lubricantes
Módulo Cinco
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 hidráuli-
co 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 pro-
piedades de los fluidos hidráulicos: Viscosidad,
índicedeviscosidad, propiedades antidesgaste,
características de fricción, demulsibilidad, es-
tabilidad térmica, resistencia a la oxidación, pro-
piedades anticorrosivas, filtrabilidad y pureza,
propiedades anti stick-slip.
Especificar los factores más importantes que
afectan la selección de un fluido hidráulico.
Si estudia la información adicional, Usted po-
drá:
Definir el módulo de compresibilidad y descri-
bir como este factor depende de la presión y
la temperatura.
Explicar el problema de la cavitación y los pro-
blemas que puede causar en un sistema hi-
dráulico.
Describir como varía la viscosidad de acuerdo
a la presión e indicar el efecto de esta varia-
ción en los fluidos hidráulicos.
Reconocer los esquemas de clasificación de
aceites hidráulicos y fluidos hidráulicos resis-
tentes al fuego.
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Lubricantes
Módulo Cinco
FUNCIONES DE LOS FLUIDOS
HIDRAULICOS
Un fluido hidráulico debe llevar a cabo las siguien-
tes 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 fácil-
mente 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 cum-
plir con esta función, además de la transmisión de
la potencia.
Enfriamiento
El fluido utilizado debe poder disipar el calor gene-
rado en el sistema hidráulico.
Protección
El sistema debe protegerse contra la corrosión.
Sellamiento
El fluido debe ser suficientemente viscoso para per-
mitir 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, man-
teniendo cada parte, operando eficientemente. Ade-
más, el fluido debe ser compatible con los mate-
riales de sellamiento usados para el sistema.
Filtrabilidad
El fluido debe presentar estabilidad bajo condicio-
nes 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 cual-
quier impureza sólida.
Los aceites minerales cumplen con todos estos
requisitos. Su estabilidad, sus propiedades de lu-
bricación y su habilidad para proteger los materia-
les de la corrosión, hacen de ellos la mejor alter-
nativa como fluidos hidráulicos.
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Lubricantes
Módulo Cinco
PROPIEDADES REQUERIDAS POR LOS
FLUIDOS HIDRAULICOS
Para cumplir sus funciones apropiadamente, un flui-
do hidráulico debe tener las siguientes caracterís-
ticas:
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 com-
presibilidad 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 ener-
gía utilizados en aumentar la presión. Además, se
hace también más lenta la subsecuente conver-
sión 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 sis-
temas 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 módu-
lo de compresibilidad. Este factor es la relación
entre la presión aplicada a un fluido y el cambio en
volumen producido.
En general, es aproximadamente constante para
pequeños cambios de presión pero tiende a au-
mentar con grandes cambios de presión y tempe-
ratura. 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 pre-
sión y la temperatura aumentan.
Un buen fluido hidráulico presenta un alto
módulo de compresibilidad.
DisminuciónRelativadelVolumenDisminuciónRelativadelVolumenDisminuciónRelativadelVolumen
PresiónPresiónPresión
100° C100° C
0° C0° C
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Lubricantes
Módulo Cinco
Propiedades antiespuma y de liberación
de aire
Un aceite mineral puede comprimirse más a medi-
da que burbujas de aire quedan atrapadas en él,
debido a posibles fugas en el sistema hidráulico.
El aire atrapado afecta el volumen del fluido, cau-
sando movimiento lento e irregular. Esto a su vez
puede causar }sobrecalentamiento por la compre-
sión 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 produ-
cir 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 efi-
ciencia del sistema se verá seriamente afectada
pues la espuma es ineficiente como fluido hidráuli-
co.
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 es-
capes de fluido hidráulico a través de los ventilado-
res del depósito.
Para solucionar estos problemas, un fluido hidráu-
lico debe tener buenas propiedades antiespuma y
de liberación de aire. Los aceites minerales alta-
mente 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 aditi-
vos pueden también retardar el escape de aire, es
necesario escoger el tipo y cantidad de aditivo apro-
piados 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 ca-
pas lubricantes y por consiguiente, desgaste ex-
cesivo. 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 inca-
paz de llenar este espacio.
Desgaste excesivo del aspa de una bomba de paletas , como
consecuencia de la cavitación
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Módulo Cinco
Viscosidad
La propiedad más importante de un fluido hidráuli-
co, en cuanto a la lubricación del sistema, es su
viscosidad. El aceite debe ser suficientemente vis-
coso 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 bom-
bas, las válvulas y los motores.
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. Ade-
más, los aceites espesos no son disipadores de
calor tan efectivos como los aceites más ligeros.
En la práctica, los aceites con la menor viscosi-
dad que lubrican la bomba son los escogidos como
los fluidos hidráulicos. En general, la menor visco-
sidad tolerada por bombas hidráulicas es de aproxi-
madamente 10 cSt. a su temperatura de opera-
ción. La viscosidad óptima generalmente acepta-
da 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 pre-
sión causa un aumento en la viscosidad. Sin em-
bargo, a las bajas presiones utilizadas en la ma-
yoría de los sistemas hidráulicos industriales, el
efecto de la presión sobre la viscosidad no tiene
mucha importancia. En algunos equipos especia-
lizados, como los usados en compactación y ex-
trusión, se pueden generar presiones tan altas que
aceites minerales no pueden ser usados.
ViscosidadDinámicacP
Presión Pascal x 105
240240
220220
200200
180180
160160
140140
120120
100100
8080
6060
4040
00
2020
10010000 200200 300300 400400 500500 600600 700700 800800 900900 10001000
40°C
60°C
100°C
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Lubricantes
Módulo Cinco
Indice de viscosidad
El índice de viscosidad (VI) de un aceite es una
medida del cambio de viscosidad con la tempera-
tura. Un aceite con alto índice de viscosidad mues-
tra menos variación en la viscosidad con la tempe-
ratura que un aceite con un bajo índice de viscosi-
dad.
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 ín-
dice de viscosidad cercano a 100 pero, donde se
encuentran temperaturas de operación de un ran-
go muy amplio, por ejemplo en el sistema hidráuli-
co 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 contie-
nen en su formulación aditivos antidesgaste para
mejorar su capacidad de carga. Esto tiene su ma-
yor utilidad en la reducción del desgaste en bom-
bas de aspas donde las puntas de las aspas se
deslizan contra la cubierta a altas velocidades y
bajo cargas pesadas, creando altas temperaturas.
Los aditivos antidesgaste también reducen el des-
gaste y aumentan la vida útil de bombas de engra-
naje 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 mo-
vimiento 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 fric-
ción 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
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Módulo Cinco
ejemplo en simuladores de vuelo y en algunas he-
rramientas eléctricas. Los aditivos que modifican
la fricción pueden añadirse a los aceites hidráuli-
cos para mejorar sus características de fricción y
para ayudar a prevenir que ocurra el atascamiento.
Tales aditivos también pueden ayudar a la lubrica-
ción de sellos eficientes.
Demulsibilidad
Los aceites hidráulicos están frecuentemente con-
taminados con agua que tiende a entrar al sistema
a través del depósito en forma de condensación.
El agua puede promover la corrosión de las bom-
bas, las válvulas y los puntos de apoyo, y puede
afectar significativamente las propiedades de lubri-
cación del aceite.
A las temperaturas de operación de muchos siste-
mas, 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
detergentestambiénpuedenreducir la demulsibilidad
y por tanto estos no deben ser usados en aceites
hidráulicos en los que se requiere una buena se-
paración del agua.
Estabilidad térmica
Muchos de los sistemas hidráulicos modernos es-
tán 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 entera-
mente de su habilidad para resistir la oxidación.
La oxidación causa él oscurecimiento y el
espesamiento de los aceites minerales. Se pue-
den formar sedimentos que bloquean las válvulas
y los filtros, mientras que los productos de dese-
chos ácidos incrementan la corrosión y la forma-
ción de barniz. Las temperaturas y presiones al-
tas 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 debe-
rán contener anticorrosivos para combatir la corro-
sión causada por los efectos de contaminación por
agua y de productos de la degradación del aceite.
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Filtrabilidad
Una causa principal del fracaso del sistema hidráu-
lico es la contaminación del fluido hidráulico. En-
tonces se incorporan filtros al circuito del sistema
para sacar los contaminantes sólidos. Es impor-
tante que el fluido pueda pasar fácilmente por es-
tos filtros sin bloquearlos.
Limpieza
La fiabilidad y vida útil de los componentes de cir-
cuitos hidráulicos están muy influidas por la lim-
pieza 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 inevita-
blemente una gran cantidad de desechos, tal como
pedazos de metal, fibras, textiles, hojuelas de pin-
tura y hojuelas de los tubos, para evitar la inyec-
ción de tales desechos al sistema, este debe ser
cuidadosamente examinado y limpiado con un cho-
rro de fluido filtrado antes de operarlo por primera
vez.
Segundo
El desgaste normal de los componentes produce
contaminación por partículas durante y después
de su operación. Es importante notar que si la lim-
pieza inicial es pobre, el desgaste se acelerará y
más partículas contaminantes se acumularan rá-
pidamente.
Tercero
Cantidades considerables de contaminación pue-
den ser introducidas al sistema mientras se llena.
Aunque el nuevo aceite está relativamente limpio,
generalmente la única forma práctica para asegu-
rar la limpieza en sistemas sensibles es la de pa-
sar el nuevo aceite a través de un filtro apropiado
antes de que este entre al depósito. De esta ma-
nera, el filtro mantiene o mejora la limpieza del
aceite.
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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 determi-
nada de acuerdo al sistema de bombas y válvulas
construidas para tolerancias muy finas. Un aceite
muy ligero puede causar escapes y lubricación in-
adecuada, 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 acei-
te.
La mayoría de los sistemas hidráulicos industria-
les que operan a temperaturas normales tienen
bombas que requieren aceites con un grado de vis-
cosidad 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 bom-
bas de engranaje requieren un aceite aun mas es-
peso, particularmente a altas temperaturas.
Ambiente
La maquinaria hidráulica que debe operar en un
amplio rango de temperatura requiere aceites en
un alto índice de viscosidad.
Además, si la maquinaria está expuesta a bajas
temperaturas, por ejemplo, un montacargas traba-
jando en frío, el aceite debe tener buenas propie-
dades a baja temperatura incluyendo su viscosi-
dad 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 es-
cape o derramamiento del fluido hidráulico que
pueda causar daño a plantas o animales en con-
tacto con él. El riesgo de un daño ecológico es
mayor si el fluido no es rápidamente biodegrada-
do, esto es, si no es degradado fácil y rápidamen-
te 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 am-
bientes debería, en lo posible, utilizar fluidos hi-
dráulicos como Shell Naturelle HF. Este fluido
está basado en aceites vegetales naturales con
buenas propiedades de
lubricación y que contienen aditivos para aumen-
tar su estabilidad ante la oxidación y mejorar sus
propiedades antidesgaste y anticorrosivas. Como
el aceite esta basado en productos vegetales, pue-
de ser degradado extensivamente por los microor-
ganismos del suelo y del agua para formar produc-
tos finales no dañinos. Se debe procurar evitar el
derrame del líquido al drenar y llenar el sistema
hidráulico, pero si algún derrame ocurre, el impac-
to ambiental será menor.
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Una carta de selección de viscosidad para flui-
dos hidráulicos.
La carta mostrada provee una guía para la selec-
ción de un aceite del grado apropiado tomando en
cuenta la viscosidad y la temperatura de opera-
ción.
ViscosidadDinámicacSt.
3.03.0
2020
5050
100100
10001000
200,00200,00
-20-20 -10-10 00 1010 2020 3030 4040 5050 6060 7070 8080 9090 100100 110110 120120
Temperatura °C
ISO 22
ISO 10
ISO 5
ISO 32
ISO 100
ISO 46
ISO 68
Rango óptimo
de viscosidad
Límite de
viscosidad
deseado
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CLASIFICACION DE ACEITES
HIDRAULICOS MINERALES
La International Standard Organization (ISO) ha
desarrollado algunas especificaciones para acei-
tes minerales hidráulicos. Es importante anotar que
estas especificaciones son meramente descripti-
vas y que no dan ninguna indicación de la calidad
de un producto en particular.
Existen cuatro clasificaciones:
HH
Aceites minerales sin aditivos. Estos son produc-
tos 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 re-
quieren un desempeño antidesgaste.
HM
Semejantes a los aceites HL pero además contie-
nen aditivos antidesgaste. Se utilizan cuando se
requiere una vida útil más larga y protección
antidesgaste. La mayoría de los sistemas indus-
triales inmóviles donde se requieren diferentes acei-
tes hidráulicos, utilizan estos tipos de aceite.
HV
Aceites con alto índice de viscosidad. Estos acei-
tes se utilizan en casos de temperaturas extre-
mas o en casos en que es esencial que la viscosi-
dad del aceite cambie lo menos posible.
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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 con-
tra el fuego.
b. Un glicol substancia química sintética de la mis-
ma familia que los anticongelantes permanentes,
generalmente etileno o propileno glicol.
c. un espesador soluble en agua para mejorar la
viscosidad. También contienen aditivos para impe-
dir la formación de espuma, la oxidación, la corro-
sión y para mejorar la lubricación.
Características
Los fluidos tipo agua-glicol presentan, generalmen-
te, 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 bom-
bas.
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.
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 conteni-
do de agua y comparar las pérdidas por evapora-
ción para mantener la viscosidad requerida.
b. La evaporación también puede causar la pérdi-
da 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 acei-
tes 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 cam-
biar las piezas de aluminio, a menos que hayan
sido tratadas adecuadamente, así como el equipo
de accesorios que no sean compatibles con el flui-
do.
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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 pe-
queñas 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 acei-
te. El fluido es muy resistente al fuego, tiene baja
viscosidad y excelentes características de enfria-
miento. 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 tam-
bién se puede usar con ciertas bombas hidráuli-
cas convencionales.
Agua en aceite
Las emulsiones de agua en aceite son de uso más
corriente. Pequeñas gotas de agua están disper-
sas en una fase de aceite continua. Como el acei-
te, estos fluidos tienen excelente lubricidad y bue-
na consistencia. Además el agua dispersa propor-
ciona al fluido excelente capacidad de enfriamien-
to. Se incorporan inhibidores de oxidación para
ambas fases de agua y aceite. También se usan
aditivos antiespumantes sin dificultad.
Estas emulsiones contienen generalmente alrede-
dor del 40% de agua. Sin embargo, algunos fabri-
cantes suministran este fluido concentrado y el con-
sumidor 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 man-
tenerse bajas en cualquier emulsión de agua-acei-
te, para evitar la evaporación y la oxidación. El flui-
do debe circular y no debe verse sometido repeti-
damente a congelación y calentamientos, pues en
ese caso las fases se separarían. Las condicio-
nes de entrada deben elegirse cuidadosamente
debido a la mayor densidad del fluido y a su visco-
sidad más elevada. Las emulsiones parecen tener
una mayor afinidad para contaminación y requie-
ren especial atención en el filtrado, incluyendo fil-
tros magnéticos para atraer las partículas de hie-
rro.
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 minera-
les.
Cambio a emulsión
Cuando en un sistema hidráulico se cambia el acei-
te por la emulsión agua-aceite, debe vaciarse y
limpiarse completamente. Es esencial extraer to-
dos los contaminantes, como en el caso del agua-
glicol, 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 sin-
téticos, las juntas deben cambiarse pasando a las
adecuadas para los aceites minerales.
Fluidos sintéticos
Los fluidos sintéticos ininflamables son productos
químicos sintetizados en él laboratorio, que son
por sí mismos menos inflamables que los aceites
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 esen-
cial. También son adecuados para sistemas de alta
presión.
Los fluidos sintéticos resistentes al fuego no fun-
cionan bien en sistemas a baja temperatura. Pue-
de ser necesario precalentar en ambientes fríos.
Además, estos fluidos son los de mayor peso es-
pecifico y las condiciones de entrada a la bomba
requieren un cuidado especial cuando se les utili-
za. Algunas bombas de paletas están construidas
con cuerpos especiales con objeto de mejorar las
condiciones de entrada necesarias para impedir la
cavitación, cuando se usa un fluido sintético.
El índice de viscosidad (IV) de los fluidos sintéti-
cos es generalmente alto, estando comprendido
entre 130 y 150.
Los fluidos sintéticos son probablemente los flui-
dos hidráulicos más caros que se usan en la ac-
tualidad.
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, agua-
glicol o emulsión
agua-aceite, por un fluido sintético hay que des-
montar todos los componentes para cambiar las
juntas.
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CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS
RESISTENTES AL FUEGO
La siguiente es la clasificación CETOP.
HFA
Emulsión de aceite en agua. Estos fluidos típica-
mente contienen 95% de agua y 5% de aceite.
HFB
Emulsión de agua en aceite. Estos fluidos típica-
mente 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
MANTENIMIENTO DEL FLUIDO
Los fluidos hidráulicos de cualquier clase no son
baratos. Además, él cambiarlos y limpiar los sis-
temas que no han sido adecuadamente manteni-
dos, consume tiempo y dinero. Es pues, impor-
tante tener el adecuado cuidado con el fluido.
Almacenamiento y manejo
Se indican a continuación algunas reglas para im-
pedir la contaminación del fluido durante el alma-
cenamiento y manejo.
1. Almacenar los tambores apoyándolos lateral-
mente. Si es posible, tenerlos en el interior o a
cubierto.
2. Antes de abrir un tambor limpiar la parte supe-
rior y el tapón de forma que no pueda entrar sucie-
dad.
3. Usar solamente mangueras y recipientes lim-
pios 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 preci-
sión de los componentes hidráulicos.
Cuidado durante el funcionamiento
Los cuidados adecuados para un fluido hidráulico
durante el funcionamiento incluyen:
1. Impedir la contaminación manteniendo el siste-
ma estancado y utilizando filtros de aire y aceite
adecuados.
2. Establecer intervalos de cambio de fluido ade-
cuados para no dejar que éste se descomponga.
En caso necesario, el proveedor puede analizar
periódicamente muestras en el laboratorio para es-
tablecer la frecuencia de cambio.
3. Mantener el depósito adecuadamente lleno para
aprovechar sus características de disipación de
calor e impedir que la humedad se condense en
las paredes interiores.
4. Reparar inmediatamente las fugas.
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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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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
BOMBA DE PALETAS
BOMBA DE PISTON
Intermitente Continuo
Presión 3.000 PSI
Máximo
Temperatura 100 0
C Máx.
R.P.M. 2.500 Máximo
Presión 5.000 PSI Máximo
Temperatura 100 0
C Máx. (intermitente)
Temperatura 60°C (continuo)
R.P.M. 1.200 - 1.800
Presión 2.500 PSI
Máximo
Temperatura 60 0
C Máx.
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Módulo Cinco
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
BOMBA DE PISTON
Temperatura 100 0
C Máx. (intermitente)
Temperatura 60°C Max. (continuo)
R.P.M. 1.200 - 1.800
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Módulo Cinco
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.
BOMBA DE PALETAS
Presión 3.000 PSI
Máximo
Temperatura 100 0
C Máx.
R.P.M. 2.500
Temperatura 70 0
C Máximo (intermitente)
Temperatura 60°C Máximo (continuo)
Presión 2.500 PSI
Máximo
Temperatura 60 0
C Máx.
R.P.M. 2.500
BOMBA DE PISTON
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Módulo Cinco
Especificación para emulsiones de agua en aceite, para uso en bombas de paletas y de pistón en condicio-
nes de operación por debajo de las promedio.
BOMBA DE PALETAS
Presión 1.500 PSI
Máximo
Temperatura 66 0
C Máx.
RPM 1.800 Máximo
Temperatura 60 0
c Máximo
RPM 1.800 Máximo
BOMBA DE PISTON
Presión 1.000 PSI
Máximo
Temperatura 66 0
C Máx.
RPM 1.800 Máximo
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Módulo Cinco
ESPECIFICACIONES DENISON
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
(1)Viscosidad cSt a 40 0
C
Indice Mínimo de Viscosidad 90
(1)
90
(1)
90
-
-
-
-
-
-
HF-0 HF-1 HF-2
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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.
Herrumbre
ASTM D 665A
Estabilidad Térmica
( Prueba Cinccinati Milacron)
Viscosidad cSt a 40 0
C
Indice de Viscosidad Mínimo
50 Máx. 50 Máx. 50 Máx.
Pase Pase Pase
- - -
32
90
68
90
46
90
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Módulo Cinco
TIPOS DE BOMBA VERSUS ESPECIFICACIONES
Presión de Trabajo PSI Industrial Equipo Móvil
BOMBA DE PISTON
BOMBA DE PALETAS
3.000
2.000
5.000
3.000
Denison
Vickers
Cinccinati Milacron
HF-2 / HF-0
I-286-S
P-68, P-69, P-70
HF-0
M-2950-S
Ninguna
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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
IP146/ASTMD 892
En este Test se sopla aire durante 5 minutos a una
relación constante en una muestra de aceite man-
tenida a 24°
C, el volumen de espuma es medido y
reportado como la tendencia a la formación de es-
puma. 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 co-
lapsar la espuma a 24°
C enfriando desde 93.5°C.
Ejemplo:
24
93.5
24
TEMPERATURA
°C
10
20
10
0 - Trazas
0 - Trazas
0 - 5
VOLUMEN
DE ESPUMA (ML)
al cabo de
5 minutos 10 minutos
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Módulo Cinco
Propiedades antidesgaste
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.
VICKERS V 104C
La capacidad del fluido para proteger contra el des-
gaste, 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 tempe-
ratura 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 duran-
te 250 horas a una presión de 35 bar y una tempe-
ratura de 70°
C. BST, test tiene en cuenta la nece-
sidad de proveer efectiva protección contra el des-
gaste en desempeño con bajas cargas.
Test de anillo caliente (HOT RING TEST)
La bomba es operada por 1.000 horas a 2.000 PSI
de presión y una temperatura de 105°
C, este test
evalúa el desempeño del aceite en condiciones mu-
cho más allá de lo previsto en servicio.
VICKERS 35 VQ 25
Es un Test severo que fue introducido para asegu-
rar que los aceites candidatos provean adecuada
protección para bombas en aplicaciones móviles
donde la operación excede el 80% de la capaci-
dad promedio de la bomba.
Límite TestLímite Test
Pérdida promedio peso en anilloPérdida promedio peso en anillo
Pérdida promedio peso de paletasPérdida promedio peso de paletas
TellusTellus 3737
7575
1515
7.67.6
66
Límite TestLímite Test
250 Horas, 140 Bar, 70° C250 Horas, 140 Bar, 70° C
Pérdida total de pesoPérdida total de peso
TellusTellus 3737
100100 mgrmgr..
CondicionesCondiciones
100100 mgrmgr..
100100 mgrmgr..
por 250 Horaspor 250 Horas
7.67.6 mgrmgr..
3.03.0 mgrmgr..
3535 mgrmgr..
por 250 Horaspor 250 Horas
Es la más dura dentro del repertorio para medir
propiedades antidesgaste en acero. Se utiliza una
carga de aceite para poner en marcha por separa-
do 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 tempera-
tura, 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 de-
terminar la perdida de peso. Los resultados obte-
nidos con Shell Tellus en estas pruebas son
extraordinarios.
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Lubricantes
Módulo Cinco
PRODUCTO
ESTAB. TERM CINCINNATI-168Hrs/135°C UNIDAD ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46 A 46 B 46 C 46
CAMBIO APARIENCIA COBRE Rating Máximo 5 2 2 2 2 2
CAMBIO APARIENCIA ACERO Rating Máximo 1 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
P E R D I D A D E P E S O C O B R E mg Máximos 10 1 1,5 0 1 0
DEPOSITOS REMOVIDOS DEL ACERO Cantidad Máxima 3,5 0 0 0 1 0,5
P E S O E N L O D O S F O R M A D O S mg/100ml. Máximo 25 0 1 0 8 0
ANTIDESGASTE Vickers V104 /35VQ25 UNIDAD ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46 A 46 B 46 C 46
PERD.PESO ARO/ PALETAS-hot rig mg totales máximos 100 40 45 56 45 63
PERD. PESO ARO/PISTA mg Máximos 75 19 26 37 42 47
PERDI. PESO PALETAS mg Máximos 15 6 6 8 11 14
STICK SLIP Ratio Máximo 1,0 0,4 0,4 0,9 1,2 1,2
FILTRABILIDAD TMS341&347-300 ml-Mebr 1.2 Micron UNIDAD ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46 A 46 B 46 C 46
A C E I T E S E C O Minutos Mínimos posibles 8 8 8,5 9 9,5
ACEITE Y AGUA AL 0.1% Minutos Mínimos posibles 7 9 18 27 33
ACEITE Y AGUA 0.1% +Ca 30 ppm Minutos Mínimos posibles 8,5 10 12 15 9
PRUEBAS UNIDAD ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46 A 46 B 46 C 46
RESIST. OXIDACION, Hrs "TOST"-ASTM 943 ASTM D 943 1000 4000 2000 1550 1670 1450
PRUEBAS DE CAPACIDAD DE CARGA Y SUPERFICIE UNIDAD ESPECIFICACION REVIT. TELLUS 46 TELLUS 46 A 46 B 46 C 46
CAP.CARGA FZG-DIN 51524-HLP- IP 943 IP 334 10 12 10 10 10 8
LIBERACION DE AIRE IP 313-Minutos Minutos Mínimos posibles 10 10 12,2 12 12,8
DEMULSIBILIDAD ASTM D 1401-Desv40/40-0a20 Minuts Desv.40/40-0a20Minutos Minimos Posibles 20 20 22 20 20
ESPUMACION IP146(ASTM D892)-Secuencia I 25°C Secuencia I 25oC 150....20/0 máx 20 20 150 180 120
DESGASTE DE BOMBAS
DENINNSON, PALETAS T6C T6C PASA PASA PASA
DENINNSON , PISTON P46 P46 PASA PASA PASA
REXROTH REXROTH PASA PASA PASA
TODOS LOS ACEITES HIDRAULICOS NO SON IGUALES / RESUMEN BENCHMARKING
SHELL TELLUS NUEVA FORMULA /NIVELES DE DESEMPEÑO Vs COMPETIDORES
RESULTADOS OBTENIDOS EN BRASIL Y USA 1.997 Vs FORMULA REVITALIZADA SHELL TELLUS 46 (PRUEBAS SOUTHAFRICA)
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Lubricantes
Módulo Cinco
0
5
10
15
20
25
Rating Máximo
CAMBIO APARIENCIA
ACERO
mg Máximos
PERDIDA DE PESO
COBRE
Cantidad Máxima
DEPOSITOS
REMOVIDOS DEL
ACERO
mg/100ml. Máximo
PESO EN LODOS
FORMADOS
ESPECIFICACION 5
REVIT. TELLUS 46 2
TELLUS 46 2
A 46 2
B 46 2
C 46 2
BENCHMARKING TELLUS Vs CIA- ESTABILIDAD TERMICA
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Lubricantes
Módulo Cinco
GRADODEDESEMPEÑO
0
10
20
30
40
50
60
70
80
mg Máximos
PERD. PESO ARO/PISTA
mg Máximos
PERDI. PESO PALETAS
Ratio Máximo
STICK SLIP
ESPECIFICACION 100
REVIT. TELLUS 46 40
TELLUS 46 45
A 46 56
B 46 45
C 46 63
BENCHMARKING TELLUS Vs CIA EN DESEMPEÑO ANTIDESGASTE & STICK SLEEP
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Lubricantes
Módulo Cinco
GRADODEDESEMPEÑO
0
5
10
15
20
25
30
35
Mínimos posibles
Minutos
ACEITE SECO
Mínimos posibles
Minutos
ACEITE Y AGUA AL 0.1%
Mínimos posibles
Minutos
ACEITE Y AGUA 0.1% +Ca 30 ppm
REVIT. TELLUS 46
TELLUS 46
A 46
B 46
C 46
BENCHMARKING TELLUS Vs CIA -DESEMPEÑO EN FILTRABILIDAD
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Lubricantes
Módulo Cinco
HorasASTMD943
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
RESIST. OXIDACION, Hrs "TOST"-ASTM 943
ESPECIFICACION
REVIT. TELLUS 46
TELLUS 46
A 46
B 46
C 46
BENCHMARKING PRUEBA TOST Vs SHELL TELLUS
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Módulo Cinco
BENCHMARKING CAPACIDAD CARGA FZG Y PROPIEDADES DE SUPERFICIE
IP 334
CAP.CARGA FZG-DIN 51524-HLP-
IP 943
Minutos
LIBERACION DE AIRE IP 313-
Minutos
Desv.40/40-0a20Minutos
DEMULSIBILIDAD ASTM D 1401-
Desv40/40-0a20 Minuts
Secuencia I 25oC
ESPUMACION IP146(ASTM D892)-
Secuencia I 25°C
Tellus Vs Competencia
Kgs(FZG)yMinutos(Prop.Superficie
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
ESPECIFICACION
REVIT. TELLUS 46
TELLUS 46
A 46
B 46
C 46
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Módulo Cinco
Prueba de estabilidad térmica
El aceite se calienta a 135°
C en presencia de vari-
llas 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 constante-
mente para estimular la oxidación. La acidez de la
solución es monitoreada continuamente. El tiem-
po 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 for-
mados o los cambios en la apariencia de el aceite,
agua, cobre y acero.
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Módulo Cinco
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 de-
terminada (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 acei-
te se separen completamente. Los resultados ob-
tenidos 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 demul-
sibilidad cuando la mezcla de agua y de aceite se
separa completamente en un tiempo de un minu-
to. La agitación ayuda a que la emulsión de un
aceite con agua persista, pero, una vez esta se
encuentre en reposo, debe desaparecer inmedia-
tamente; de lo contrario, puede causar problemas
de corrosión y de formación de herrumbre en to-
dos los circuitos por donde fluya el aceite. Por otro
lado, los ácidos orgánicos que empiezan a formar-
se en el aceite como resultado de su oxidación
normal, se vuelven más corrosivos en presencia
de agua y algunos de los inhibidores de la oxida-
ción pueden ser disueltos por ella.
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, de-
pendiendo 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
necesitaquetengabuenas propiedades demulsificantes.
Un aceite industrial emulsionado por lo general
presenta un color opaco, pero este color desapa-
rece 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 ge-
neral de todos aquellos expuestos a trabajar en
contacto con el agua, siendo la presencia de ésta
es generalmente muy perjudicial para la lubrica-
ción, 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
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Módulo Cinco
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.
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Módulo Cinco
AVERIAS EN LOS MANDOS
HIDRAULICOS
Reseñamos a continuación, más específicamente
desde el punto de vista de los aceites hidráulicos,
una serie de averías que se producen en estos me-
canismos, sus causas y su corrección.
Contaminación del fluido con partículas
sólidas.
La causa más común de averías en sistemas hi-
dráulicos es la contaminación del fluido con partí-
culas sólidas.
Es esencial conservar fluidos lo mas limpios como
sea posible. Esto es particularmente importante
para sistemas que operan a presiones altas y aqué-
llos que incorporan componentes de tolerancia
cerrados.
La contaminación de los fluidos hidráulicos puede
ser causada por:
- La abrasión de la precisión forma las superficies
de bombas hidráulicas, actuators y válvulas del
mando, ensanchando trabajando despachos de
aduanas a un grado que puede afectar la exactitud
de mando,;
- La degradación del fluido por contaminantes
catalíticos
- La ineficiencia que afecta el desempeño del sis-
tema, si se trancan componentes que no se pue-
den mover libremente
Ruidos anormales de la bomba
Válvula engomada
Comprobar el estado del aceite, instalar un filtro
en el circuito e inspeccionar el ya existente. Ana-
lizar el aceite para controlar su estado de oxida-
ción.
Desgaste de piezas
Comprobar el estado de las válvulas, pistones o
engranajes. Cambiar las piezas }desgastadas.
Cavitación
Comprobar la aspiración de la bomba. La sección
de aspiración debe ser poco más o menos el do-
ble que la de escape. Comprobar los tubos de
aspiración. Si es necesario utilizar un aceite de
viscosidad más baja o con un punto de congela-
ción más bajo.
Formación de pequeñas burbujas de aire o de
vapor en el aceite por causa de una reducción de
presión.
• Es más probable que ocurra en la succión de la
bomba.
• La posibilidad de cavitación se incrementa
cuando el fluido contiene aire atrapado.
• Puede conducir al rompimiento de la película
lubricante.
• Puede ocasionar daños en la bomba.
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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 dis-
minuir o desaparecer el ruido.
Instalación incorrecta
Una pesada y efectiva carga sobre el eje de man-
do de una bomba de engranajes que ha causado
excesivo desgaste sobre el plato de presión en la
parte trasera del engranaje de mando
ejemplos de averías causadas por cavitación
Corrosión de Cavitation en el plato del puerto de una bomba del
pistón axial
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