fluidos hidráulicos - Universidad Centroamericana "José Simeón

FLUIDOS HIDRÁULICOS
Las características de los fluidos hidráulicos tienen la mayor influencia en el rendimiento y duración
de cualquier sistema hidráulico pues resulta primordial utilizar fluidos limpios y de alta calidad para
lograr un funcionamiento eficiente del sistema.
En la búsqueda de ese rendimiento óptimo se han utilizado varios tipos de fluidos a lo largo de la
historia, los cuales van desde el agua hasta los modernos compuestos cuidadosamente preparados que
además de poseer un fluido base contienen aditivos especiales que ayudan a obtener fluidos
hidráulicos con las características necesarias para cumplir una tarea específica.
Función de los Fluidos Hidráulicos.
En general, un fluido hidráulico tiene 4 funciones primarias:
1. Transmitir potencia: a este fin todos los fluidos serían válidos (excepto los
gases por ser
compresibles), siempre que su viscosidad sea la adecuada a la aplicación. Para cumplir esta función el
fluido deberá fluir fácilmente a través de los conductos internos de los componentes. Una resistencia
excesiva a su circulación produciría considerables pérdidas de carga y consiguientemente un
incremento en la potencia necesaria para el funcionamiento del equipo.
2. Lubricar las partes en movimiento: Esta es una de las principales misiones del fluido, y razón por la
cual dejó de usarse agua para los circuitos hidráulicos.
La lubricación es la capacidad del fluido de formar una película sobre las superficies, y hacer que esta
película facilite el desplazamiento de esta superficie sobre otras, evitando en lo posible el contacto
directo entre estas.
En función de esta definición la lubricación puede ser:
a)Hidrostática: es aquella en que se presuriza el fluido para separar las superficies en movimiento,
creando un cojín hidrostático entre ellas.
b)Hidrodinámica: en este caso la película de fluido separa a las superficies por la presión generada
por el movimiento (fuerza centrífuga) del mismo.
c)Untuosa: cuando el fluido es capaz de mantenerse en contacto con las superficies sin necesidad de
fuerzas externas.
d)De extrema presión: cuando el fluido es capaz de mantener la lubricación en aquellos casos en que
hay contactos de las microcrestas de las superficies.
3. Disipar calor o refrigerar: El fluido debe ser capaz de absorber el calor generado en determinados
puntos del sistema para luego liberarlo al ambiente a través del depósito, manteniendo estable la
temperatura del conjunto durante el normal funcionamiento del equipo.
4. Sellar los espacios libres entre elementos: Por ejemplo, el fluido hidráulico debe ubicarse entre los
espacios existentes dentro del sistema cilindro-émbolo o pistón.
En la práctica, no existe algún fluido que cumpla con todas estas funciones completamente ya que para
ello se estaría trabajando con un fluido totalmente ideal. Por ello, al diseñar cualquier sistema de
transmisión de potencia fluídica se deberá seleccionar el fluido hidráulico cuyas propiedades sean las
mejores para la aplicación particular deseada.
Clasificación de los Fluidos Hidráulicos.
Los principales tipos de fluidos empleados en sistemas oleohidráulicos se resumen en el siguiente
diagrama:
ACEITES
MINERALES
Procedentes de la destilación
del petróleo
Agua
glicol
Fluidos
Hidráulic
os
FLUIDOS
ININFLAMABLE
S
Ésterfosfatos
Fluidos
Hidrocarb
uros
clorados
Emulsio
-nes
Aguaaceite
Ésteres
orgánicos
Emulsio
-nes
Inversas
a) Agua: Se utilizó hasta la segunda década del siglo XVII. Tiene los graves inconvenientes de
corrosividad, alto punto de congelación y bajo de ebullición, ausencia de poder lubricante y nulas
propiedades antidesgaste y extrema presión. Su uso fue sustituido por los aceites minerales.
b) Aceite mineral: Los fluidos con estas bases son los más utilizados en aplicaciones hidráulicas.
Los aceites minerales poseen una buena relación viscosidad/temperatura (índice de viscosidad), baja
presión de vapor, poder refrigerante, una compresibilidad baja, inmiscibilidad con agua, de
satisfactorias o excelentes cualidades de protección, y no requieren especial cuidado respecto a las
juntas y pinturas normalmente utilizadas. Además tienen buena relación entre calidad, precio y
rendimiento.
c) Emulsión de aceite en agua: también denominada emulsión directa, se trata de una emulsión
de aceite (3 al 15%) en agua, que forma una especie de taladrina soluble. Tiene un costo muy
bajo y excelentes propiedades de apagado de llama. Sus desventajas son: muy limitadas
temperaturas de utilización, pobre resistencia de la película, dificultades con la corrosión,
problemas de estabilidad de la emulsión y problemas de evaporación.
d) Emulsión de agua en aceite: también denominada emulsión inversa, contiene del orden de un
40% de agua. Tiene excelentes propiedades de apagado de llama y un costo bajo/medio, pero su
temperatura de utilización es muy limitada, su poder lubricante medio, presenta problemas de
evaporación de agua/estabilidad, y es un fluido no newtoniano.
e) Fluidos agua-glicol: Son mezclas en disolución del 20 al 45% de agua y etileno-propilen-glicol,
con aditivos anticorrosivos y mejoradores antidesgaste. Tiene buena relación viscosidad/temperatura,
muy buenas propiedades de resistencia a la llama, excelente comportamiento a bajas temperaturas, y
un costo que no es prohibitivo. Sin embargo, su temperatura de utilización está limitada por el agua,
suele tener problemas de corrosión, presenta problemas de evaporación y separación de fases, y
requiere frecuentes cuidados de mantenimiento.
f) Fluidos sintéticos no acuosos: En la actualidad existen una gran variedad de estos fluidos cada
uno con sus características y propiedades muy diferentes. La elección de estos tipos de fluidos
deberá hacerse teniendo en cuenta su alto precio, la posible reacción con juntas y materiales sellantes
así como el ataque a pinturas e influencia fisiológica y ecológica/medio-ambiental
A continuación se presentan dos tablas que resumen la siguiente información:
- La primera muestra los diferentes tipos de fluidos hidráulicos, clasificados por sus
bases y propiedades particulares, según la norma ISO 6743/4.
-
En la segunda se observan las compatibilidades entre los distintos fluidos hidráulicos y
las juntas, los metales incompatibles, su capacidad de lubricación, su toxicidad e
ininflamabilidad y sus características de temperatura máxima, densidad relativa y costo
comparativo entre ellos.
Aplicaci
ón
particul
ar
Hidrost
ática
Aplicacio
nes
específica
s
Hidráulic
os y
guías
Hidroci
nética
Transmis
.
automáti
cas
Acoplam
ient.y
convertid
or de par
Composición y propiedades
Símbol
o ISO-
Aplicaciones típicas y
comentarios
L
ac. mineral sin aditivar
HH
ac. mineral con aditivos
antioxidantes y anticorrosivos
HL
ac. tipo HL con mejoradores de
desgaste
HM
ac. tipo HL con mejorador de
I.V.
ac. tipo HM con mejorador de
I.V.
Fluido sintético sin propiedades
de resistencia al fuego.
ac. tipo HM con aditivos anti
stick-slip
HR
hidráulicos en general,
incluidas altas presiones
HV
O.P., minería y marina
HS
poseen propiedades
especiales
máquina herramienta
HG
emulsiones de aceite en agua
HFAE
normalmente contienen
más del 80% de agua
soluciones químicas en agua
HFAS
normalmente contienen
más del 80% de agua
emulsiones de agua en aceite
HFB
soluciones de polímeros en agua
HFC
menos del 80% de agua
fluido sintético sin agua, basado
en ésteres fosfóricos
HFDR
atención a su incidencia
en la salud y medio
ambiente
fluido sintético sin agua, basado
en hidrocarburos clorados
HFDS
atención a su incidencia
en la salud y medio
ambiente
fluido sintético sin agua, basado
en mezclas HFDR y HFDS
HFDT
fluido sintético sin agua, basado
en otros tipos de compuestos
HFD
U
HA
todavía en estudio
HN
todavía en estudio
Juntas
compatibl
es
aceite
mineral
agua
glicol
emulsión
agua-aceite
vitón
buna-s
y -n
nitrilo
neopre
no
butilvitón
goma
natura
polisul
l
fido
polisulfi
do
nitrilo
neopren
o
buna-n
Juntas
incompati
bles
goma
natural
butilo
buna-s y -n
ésterfosfat
o
vitón
ésteres
orgánico
s
neopreno
nitrilo
butilo
buna-n
hidroca
rburos
clorado
vitón
s
silicona
neopreno
vitón
teflón
polisulfido
silico
na
p.t.f.e.
vitón
nylon
goma
natural
butilo
neopr
eno
nitrilo
buna-s
ninguno
polisu
lfido
bunan
bunas
ningu
no
Metales
que
corroe
ninguno
zinc
Lubricaci
ón
Toxicidad
excelent
e
no
tóxico
cadmi
o
magne
sio
acepta
ble
no
tóxico
aceptable
buena
no tóxico
Ininflama
bilidad
Temperat
ura
máxima
Densidad
relativa
pobre
buena
buena
90 °C
50 °C
50 °C
1
1,25
1,20
vapor
es
tóxico
s
excele
nte
90140
°C
1,30
silicona
butilo
neopre
no
nitrilo
polisulf
ido
buna-n
y -s
butilo
ninguno
cobre y
aleacio
nes
excelent
e
no tóxico
buena
excelent
e
excelen
te
65260°C
1,06
1,65
pueden
ser
tóxicos
FILTROS
Función que Desempeñan en el Sistema.
Una continua depuración del fluido de trabajo; para evitar estancamientos de válvulas y distribuidores,
así como desperfectos irreparables en puntos mas delicados.
Descripción.
Consiste esencialmente en un recipiente o soporte en el cual van montados elementos adecuados para
retener las minúsculas partículas que han penetrado en el circuito del aceite.
El filtro mas completo es aquel capaz de detener y retener las partículas normales y las
paramagnéticas.
Tipos de Filtro.
Filtros de Arena:
Abiertos
A presión.
Filtros Prensa.
De cámaras de platos y marcos.
Con lavado.
Sin lavado.
Salida del producto abierto.
Salida del Producto cerrado.
Filtros de Hojas.
Moore
Kelly
Sweetland
Filtros Contínuos.
Rotativo
Horizontales
Sistemas de Filtración.
•Filtro de aspiración
•Filtro de precarga
•Filtro de presión
•Filtro en derivación
•Filtro de aire
•Filtro de retorno
•Filtro de llenado
Filtro de Aspiración.
•El grado de filtración es superior a 50 micras.
•Se coloca en el interior del deposito.
•Difícil limpieza y mantenimiento por su ubicación.
•Presenta problemas de cavitación.
Filtro de Precarga
•Se coloca en circuitos muy sensibles al contaminante.
•Mejor grado de filtración que el anterior.
•Se coloca una bomba de carga.
•No presenta problemas de cavitación.
Filtro de Presión.
•Se coloca a la salida de la bomba. Para la protección general del circuito.
•O la protección de un elemento sensible del circuito, en este caso se colocara inmediatamente antes
del dispositivo
Filtro en Derivación.
•Se coloca en sistemas con depósitos de gran volumen.
•Es un sistema auxiliar y puede emplearse a partir de depositos mayor a 600 litros.
•Esta constituido por una bomba y el filtro, la bomba debe impulsar un caudal mínimo de 10% y el
25% del volumen total del depósito.
•
Filtro de Aire
•Este filtro es utilizado para filtrar el aire que entra la circuito antes de que entre en contacto con el
fluido.
••Este filtro debe cambiarse periódicamente ( por lo menos dos veces al año). Ya que en caso de
obstrucción del filtro podría causar cavilación de la bomba.
Filtro de Retorno
•Este filtro se coloca en al final del circuito para limpiar todas las suciedades que el mismo circuito
genera.
Filtro de Llenado.
•Este filtro es utilizado para asegurarnos que todo el fluido nuevo que entre al circuito no posea
suciedades.
Desventajas y Problemas.
•Una de las desventajas de los filtros es que van acumulando suciedad poco a poco, entonces llega un
momento en que el fluido no pasa por el conducto. Es necesario un reemplazo de este.
•En el momento en que tenemos presente un filtro en el sistema oleohidráulico, tenemos más pérdidas
kV2/(2g) en el sistema.
• No podemos saber si el filtro esta sucio.
UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA “JOSE SIMEON CAÑAS”
DPTO. DE CIENCIAS ENERGÉTICAS Y FLUIDICAS.
MECANICA DE FLUIDOS II
TAREA N° 1
“FLUIDOS HIDRÁULICOS Y FILTROS”
PROFESOR
Ing. Roberto Córdova
PRESENTAN
Marcos Alexander Ayala
Carlos Reynaldo Chavarría
Eddie Jonathan Granados
Carlos Aníbal Juarez
David Alexander Mejia
Marlon Alvarez
San Salvador, Jueves 4 de Septiembre de 2003