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ContenidoSección uno Introducción a los sistemas hidráulicos ................................................................................................................................................................................................. 6 

FLUIDOS HIDRAULICOS .......................................................................................................................................................................................................................................... 8 

BOMBAS ................................................................................................................................................................................................................................................................. 8 

Bombas cinéticas o hidrodinámicas ................................................................................................................................................................................................................... 9 

Bombas hidrostáticas o de desplazamiento positivo ....................................................................................................................................................................................... 10 

Bombas de engranajes ..................................................................................................................................................................................................................................... 10 

Bomba de tornillo ............................................................................................................................................................................................................................................ 10 

Bomba de paletas ............................................................................................................................................................................................................................................ 10 

Bomba de paletas de diseño no equilibrado ................................................................................................................................................................................................... 10 

Bomba de paletas de diseño equilibrado ........................................................................................................................................................................................................ 11 

Bomba de pistón en línea ................................................................................................................................................................................................................................ 11 

Bomba de pistón radial .................................................................................................................................................................................................................................... 11 

Bomba de pistón axial ...................................................................................................................................................................................................................................... 11 

ACTUADORES HIDRAULICOS ................................................................................................................................................................................................................................ 11 

Cilindro tipo buzo ............................................................................................................................................................................................................................................. 12 

Cilindro con resorte de retorno ....................................................................................................................................................................................................................... 12 

Cilindro telescópico .......................................................................................................................................................................................................................................... 12 

Cilindro estándar de doble efecto .................................................................................................................................................................................................................... 12 

Cilindro sincronizado ........................................................................................................................................................................................................................................ 12 

MOTORES HIDRAULICOS ...................................................................................................................................................................................................................................... 12 

VALVULAS ............................................................................................................................................................................................................................................................. 13 

  

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Válvulas de control ........................................................................................................................................................................................................................................... 13 

Válvulas direccionales ...................................................................................................................................................................................................................................... 13 

Válvulas de posición definida ........................................................................................................................................................................................................................... 13 

Válvulas anti retorno ........................................................................................................................................................................................................................................ 13 

Válvulas anti retorno en línea .......................................................................................................................................................................................................................... 13 

Válvulas anti retorno en ángulo recto ............................................................................................................................................................................................................. 14 

Válvulas de 2 y 4 vías ........................................................................................................................................................................................................................................ 14 

Servoválvulas .................................................................................................................................................................................................................................................... 14 

Servo mecánico ................................................................................................................................................................................................................................................ 14 

Servoválvulas electrohidráulicas ...................................................................................................................................................................................................................... 14 

Válvulas de control de presión ......................................................................................................................................................................................................................... 15 

Válvula de seguridad ........................................................................................................................................................................................................................................ 15 

Válvulas de control de caudal .......................................................................................................................................................................................................................... 15 

DEPOSITOS ........................................................................................................................................................................................................................................................... 16 

Placa deflectora: .............................................................................................................................................................................................................................................. 16 

Tamaño del depósito: ...................................................................................................................................................................................................................................... 16 

Filtros y coladores: ........................................................................................................................................................................................................................................... 16 

VENTAJAS DE LOS SISTEMAS HIDRAULICOS ......................................................................................................................................................................................................... 17 

Flexibilidad ....................................................................................................................................................................................................................................................... 17 

Economía .......................................................................................................................................................................................................................................................... 17 

Confiabilidad .................................................................................................................................................................................................................................................... 17 

Sección dos FLUIDOS HIDRAULICOS ......................................................................................................................................................................................................................... 18 

FUNCIONES DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS ........................................................................................................................................................................................................ 18 

Transmisión de potencia .................................................................................................................................................................................................................................. 18 

  

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Lubricación ....................................................................................................................................................................................................................................................... 18 

Enfriamiento .................................................................................................................................................................................................................................................... 18 

Protección ........................................................................................................................................................................................................................................................ 18 

Sellamiento ...................................................................................................................................................................................................................................................... 18 

Filtrabilidad ...................................................................................................................................................................................................................................................... 18 

PROPIEDADES REQUERIDAS POR LOS FLUIDOS HIDRAULICOS ............................................................................................................................................................................ 19 

Compresibilidad ............................................................................................................................................................................................................................................... 19 

Propiedades antiespumantes y de liberación de aire ...................................................................................................................................................................................... 19 

Viscosidad ........................................................................................................................................................................................................................................................ 19 

Índice de viscosidad ......................................................................................................................................................................................................................................... 20 

Propiedades antidesgaste ................................................................................................................................................................................................................................ 20 

Características anti stick‐slip ............................................................................................................................................................................................................................ 20 

Demulsibilidad.................................................................................................................................................................................................................................................. 20 

Estabilidad térmica ........................................................................................................................................................................................................................................... 21 

Resistencia a la oxidación ................................................................................................................................................................................................................................ 21 

Propiedades anticorrosión ............................................................................................................................................................................................................................... 21 

Filtrabilidad ...................................................................................................................................................................................................................................................... 21 

Limpieza ........................................................................................................................................................................................................................................................... 21 

SELECCION DEL FLUIDO HIDRAULICO .................................................................................................................................................................................................................. 22 

Equipo .............................................................................................................................................................................................................................................................. 22 

Ambiente .......................................................................................................................................................................................................................................................... 22 

CLASIFICACION DE ACEITES HIDRAULICOS MINERALES ....................................................................................................................................................................................... 23 

FLUIDOS HIDRAULICOS ININFLAMABLES ............................................................................................................................................................................................................. 23 

Agua‐glicol ........................................................................................................................................................................................................................................................ 23 

  

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Emulsiones agua‐aceite ................................................................................................................................................................................................................................... 24 

Fluidos sintéticos .............................................................................................................................................................................................................................................. 25 

CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS RESISTENTES AL FUEGO ................................................................................................................................................................................... 25 

Mantenimiento del fluido ................................................................................................................................................................................................................................ 26 

Almacenamiento y manejo .............................................................................................................................................................................................................................. 26 

Cuidado durante el funcionamiento ................................................................................................................................................................................................................ 26 

ESPECIFICACIONES DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS ............................................................................................................................................................................................. 26 

Especificaciones mundiales .............................................................................................................................................................................................................................. 26 

CARACTERIZACIÓN DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS ............................................................................................................................................................................................. 29 

Propiedades de la liberación del aire ............................................................................................................................................................................................................... 29 

Características de formación de espuma ......................................................................................................................................................................................................... 29 

Propiedades antidesgaste ................................................................................................................................................................................................................................ 30 

Prueba de estabilidad térmica ......................................................................................................................................................................................................................... 31 

Resistencia a la oxidación ................................................................................................................................................................................................................................ 31 

Demulsibilidad.................................................................................................................................................................................................................................................. 31 

AVERIAS EN LOS MANDOS HIDRAULICOS ............................................................................................................................................................................................................ 32 

Contaminación del fluido con partículas sólidas.............................................................................................................................................................................................. 32 

Ruidos anormales de la bomba ........................................................................................................................................................................................................................ 32 

Calentamiento del aceite ................................................................................................................................................................................................................................. 33 

Falta de potencia o pérdida de ella. ................................................................................................................................................................................................................. 33 

Movimiento irregular de los órganos de mando ............................................................................................................................................................................................. 33 

Causas generales de mal funcionamiento ....................................................................................................................................................................................................... 34 

Otras causas: .................................................................................................................................................................................................................................................... 34 

Resumen esquemático de averías en sistemas hidráulicos ............................................................................................................................................................................. 35 

  

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SECCION TRES LIMPIEZA DE SISTEMAS HIDRAULICOS Y FLUIDOS DE LUBRICACION ........................................................................................................................................... 38 

Estándares de limpieza .................................................................................................................................................................................................................................... 38 

Tabla de equivalencia códigos de limpieza de lubricantes .............................................................................................................................................................................. 39 

Niveles de limpieza permisibles por sistema ................................................................................................................................................................................................... 40 

Códigos de limpieza recomendados por Vickers ............................................................................................................................................................................................. 41 

Método de extensión de la vida....................................................................................................................................................................................................................... 43 

Selección de un nivel de limpieza .................................................................................................................................................................................................................... 44 

NIVELES DE VIDA SUGERIDOS PARA ALCANZAR BUENA VIDA DE LOS COMPONENTES (CIRCA 1976) ............................................................................................................ 45 

Niveles de contaminación ................................................................................................................................................................................................................................ 46 

Como conseguir un nivel de limpieza determinado ........................................................................................................................................................................................ 46 

Relaciones Beta y sus eficiencias correspondientes ........................................................................................................................................................................................ 46 

GRADOS DE FILTRACION Y DE FILTROS ................................................................................................................................................................................................................ 47 

Filtración nominal ............................................................................................................................................................................................................................................ 47 

Filtración absoluta ............................................................................................................................................................................................................................................ 47 

Relación de filtración (Bn) ................................................................................................................................................................................................................................ 47 

Límites de correlación entre “beta” y sistemas de limpieza y “capacidad de suciedad” y vida de servicio. ................................................................................................... 47 

Montajes de filtros según el nivel de limpieza requerido ................................................................................................................................................................................ 49 

Montaje y ubicación de los componentes para control de contaminación .................................................................................................................................................... 50 

Lavado de sistemas nuevos o reconstruidos ................................................................................................................................................................................................... 56 

Sistema de lavado ............................................................................................................................................................................................................................................ 56 

Monitoreo y confirmación del logro del nivel de limpieza objetivo ................................................................................................................................................................ 57 

Mantenimiento proactivo ................................................................................................................................................................................................................................ 58 

 

  

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SecciónunoIntroducciónalossistemashidráulicosEl término hidráulica se estableció en un principio en Ingeniería para las aplicaciones y propiedades del agua (del griego Hydros – Agua). Actualmente se emplea principalmente en su acepción de transmisión de energía mediante líquidos.  

La operación básica de un sistema  hidráulico puede entenderse a partir del funcionamiento del sistema hidráulico más simple, un gato hidráulico. En este sistema hidráulico, el pistón hace presión sobre un líquido, y la presión es transmitida a través del líquido que llena el sistema a un cilindro, en el que un pistón más grande tiene una carga a elevar. A medida que ejerce una fuerza sobre el pistón pequeño, la presión en el pistón grande se incrementa en relación que a las áreas de los pistones, por lo que la presión en el pistón grande es mucho mayor.            Este es el Principio de Pascal: “ la presión ejercida por un fluido incompresible y en equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.”              

  

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

  

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

BOMBASTodo sistema hidráulico incluye una bomba. Su función consiste en transformar la energía mecánica en energía hidráulica, impulsando el fluido hidráulico en el sistema. 

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

ValoresnominalesdelapresiónEl fabricante determina la presión nominal, no hay un factor de seguridad normalizado correspondiente a esta estimación. Trabajando a presiones mayores se puede reducir la duración de la bomba, causar daños serios en los componentes del circuito hidráulico y ocasionar averías. 

DesplazamientoEs el volumen de líquido transferido en una revolución, es igual al volumen de la cámara del impulsor de la bomba, multiplicada por el número de cámaras del impulsor en cada revolución. El desplazamiento por tanto se expresa en centímetros cúbicos por revolución. La mayoría de las bombas tienen un desplazamiento  fijo que  sólo  puede modificarse  sustituyendo dicho impulsor. En algunas bombas es posible  variar las dimensiones de la cámara de bombeo por medio de controles externos, variando así su desplazamiento. En ciertas bombas de paletas no equilibradas hidráulicamente y  en muchas bombas de pistones puede variarse el desplazamiento desde cero hasta un valor máximo teniendo algunas la  posibilidad de invertir la dirección del caudal cuando el control pasa por la posición central o neutra. 

CaudalUna bomba viene caracterizada por su caudal nominal en litros por minuto; en realidad  puede bombear más en ausencia de carga y  menos a su presión de funcionamiento  nominal. Tres tipos de bombas son los más comúnmente usados; de engranajes, de paletas y de pistón. Los principios de operación de estos tipos de bombas se explican a continuación. Información detallada acerca de tipos particulares de bombas se dan en la información suplementaria.  

  

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

Tipos de bombas para sistemas hidráulicos

Cinéticas

Centrífugas De Helice Especiales

De chorro Transporte de Gas Ariete hidráulico Electromagnéticas

Hidrostáticas

Reciprocantes

Piston Diafragma

Rotativas

Engranajes Alabes Tornillo

  

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BombashidrostáticasodedesplazamientopositivoEstas bombas suministran una cantidad determinada de fluido en cada carrera, revolución o ciclo. Su desplazamiento, exceptuando las pérdidas por fugas, es independiente de la presión de salida, lo que las hace muy adecuadas para la transmisión de potencia. 

BombasdeengranajesSuministran caudal transportando el fluido entre los dientes de dos engranajes bien acoplados. Son compactas, mecánicamente sencillas, y relativamente baratas. Son adecuadas para sistemas a baja presión que operan a bajas tasas de flujo y son usadas comúnmente en aplicaciones móviles pequeñas como excavadoras.  La bomba de engranajes externa está compuesta de un par de engranajes que rotan dentro de una cubierta. Un eje externo mueve un engranaje y este a su vez mueve el otro en dirección opuesta, creando un vacío parcial en la cámara de entrada de la bomba. A medida que estos rotan, el fluido es succionado de un lado, entrando en la cubierta y finalmente descargando en el otro.  La bomba de engranajes interna es más compacta que la bomba de engranaje externa. En esta, un eje externo opera un engranaje interno el cual rota dentro de un engranaje externo a él y que lo hace girar en la misma dirección. El fluido que es succionado desde el depósito a medida que los engranajes se desengranan, se lleva  a los espacios entre los dientes y es forzado hacia afuera  cerca del punto donde los dientes se engranan de nuevo. 

BombadetornilloEs 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. 

BombadepaletasLas bombas de aspas o paletas son populares por ser compactas y pueden descargar más altos volúmenes de fluido que las bombas de engranaje. El principio de funcionamiento de la bomba es un rotor ranurado que está acoplado al eje de accionamiento y gira dentro de un anillo ovalado, dentro de las ranuras del rotor están colocadas las paletas, que siguen la superficie interna del anillo cuando el rotor gira. La fuerza centrífuga y la presión aplicada en la parte inferior de las paletas  las mantiene apoyadas contra el anillo. Las cámaras de bombeo se forman entre las paletas, rotor, anillo y las dos placas laterales. 

BombadepaletasdediseñonoequilibradoEn este tipo de bomba no equilibrado  hidráulicamente el eje está sometido a cargas laterales, procedentes de la presión que actúa sobre el rotor. Este tipo de diseño se aplica principalmente a las bombas de caudal variable. El desplazamiento de esta bomba puede variar mediante un control externo, tal como un volante o un compensador hidráulico. El control desplaza el anillo haciendo variar la excentricidad entre éste y el rotor, reduciendo o aumentando así las dimensiones de la cámara de bombeo. Un vacío parcial se crea a la entrada de la bomba a medida que va aumentando el espacio comprendido entre el rotor y el anillo. El aceite que entra en este espacio queda encerrado en las cámaras de bombeo y es impulsado hacia la salida cuando éste espacio disminuye.  El desplazamiento de la bomba depende de la anchura del anillo, del rotor y de la separación entre los mismos. Existen dos tipos de bombas de paletas: De diseño no equilibrado y de diseño equilibrado. 

  

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BombadepaletasdediseñoequilibradoEn este diseño el anillo es elíptico en vez de ser circular, lo que le permite utilizar dos conjuntos de orificios internos.  Los dos orificios de salida están separados entre sí por 180°, de tal forma que las fuerzas de presión sobre el rotor sé cancelan, evitándose así las cargas laterales sobre el eje y los cojinetes.  El desplazamiento de la bomba equilibrada hidráulicamente no puede ajustarse aunque se dispone de anillos intercambiables, con elipses distintas, haciendo así posible modificar una bomba para aumentar o disminuir su caudal. 

BombadepistónenlíneaLas bombas de pistón  pueden generar presiones mucho más altas y producir tasas de flujo más elevadas que las bombas de engranaje y de paletas. Se usan comúnmente en aplicaciones móviles grandes y estáticas. La bomba de pistón en línea es el diseño más simple. En esta bomba un pistón es desplazado hacia arriba y hacia abajo  dentro de un cilindro gracias al movimiento de una barra impulsada a su vez por un cigüeñal rotatorio. Durante la carrera hacia abajo del pistón, el fluido es atraído dentro del cilindro a través de una válvula en el punto de entrada. El fluido es expulsado por una válvula de salida cuando el pistón hace su carrera hacia arriba. 

BombadepistónradialLos pistones se mueven dentro de cilindros dispuestos en estrella alrededor del eje rotatorio. El eje esta instalado hacia un lado dentro de un anillo fijo para que al rotar,  los pistones se muevan hacia adentro y hacia afuera de sus cilindros. El fluido es atraído hacia adentro y bombeado hacia afuera de los cilindros a través de canales que atraviesan el centro del eje. 

BombadepistónaxialTiene varios pistones dispuestos alrededor del eje de un bloque de cilindros. Los pistones están unidos al plato colocado en ángulo con el bloque para que mientras se mueve el plato, los pistones se muevan hacia adentro y hacia afuera de sus cilindros, succionando y expulsando el fluido.  

ACTUADORESHIDRAULICOSEl actuador hidráulico es el componente del sistema donde se produce el trabajo mecánico por la acción del fluido hidráulico.  Los actuadores se clasifican según el tipo de trabajo que realizan en: Actuadores lineales, también llamados cilindros hidráulicos, que producen el movimiento en línea recta y actuadores rotatorios o motores hidráulicos,  que realizan el trabajo en forma rotatoria.  La velocidad de desplazamiento del actuador depende de su tamaño y del caudal que se le envía.  Los Cilindros hidráulicos  se clasifican como: 

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

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

  

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 A continuación examinaremos los tipos de actuadores más comunes. 

CilindrotipobuzoEs tal vez el actuador más sencillo. Tiene una sola cámara donde el flujo ejerce fuerza en una sola dirección. La mayoría de estos cilindros se montan verticalmente y el retorno se efectúa por acción de gravedad. Son adecuados para trabajos donde se requieren carreras largas como elevadores y gatos para automóviles. 

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

CilindrotelescópicoPermite una carrera más larga en el cilindro. Se emplea cuando la longitud comprimida tenga que ser menor que la obtenida con un cilindro estándar. Pueden utilizarse hasta cuatro o cinco camisas. La mayoría de estos cilindros son de simple efecto pero también los hay de doble efecto, es decir que pueden hacer trabajo en las dos direcciones, dependiendo donde está aplicada la fuerza hidráulica. 

CilindroestándardedobleefectoLlamado así debido a que es accionado por el fluido hidráulico en ambas direcciones, lo que significa que puede ejercer fuerza en cualquiera de los dos sentidos del movimiento. Se clasifica también como cilindro diferencial, por tener áreas desiguales, sometidas a presión durante los movimientos de avance y retorno. Esta diferencia de áreas es debida al área del vástago. En estos cilindros el movimiento de avance es más lento que el de retroceso, pero este puede ejercer una fuerza mayor. 

CilindrosincronizadoTambién llamado de doble vástago, son cilindros de doble efecto pero no diferenciales ya que tienen áreas iguales a ambos lados del pistón, estos cilindros suministran velocidades y fuerzas iguales en ambas direcciones. Se utilizan donde es ventajoso acoplar una carga a cada uno de los extremos del vástago o cuando se requiere que la velocidad en los dos sentidos del movimiento sea igual.  

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

  

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VALVULAS 

VálvulasdecontrolLas 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). 

VálvulasdireccionalesLas válvulas direccionales, como su nombre lo indica, se usan para controlar la dirección del caudal. Aunque todas realizan esta función, las válvulas direccionales varían considerablemente en construcción y funcionamiento. Se clasifican, según sus características principales en:  

Tipo de elemento interno. Obturador (pistón o esfera), corredera rotativa o deslizante.  Métodos de actuación. Levas, émbolos, palancas manuales, mecánicos, selenoides eléctricos, presión hidráulica y otros incluyendo combinaciones de éstos.  Número de vías. Dos vías, tres vías. Cuatro vías, etc.  Tamaño nominal de las tuberías conectadas a la válvula o a su placa base, o caudal nominal.  Conexiones. Roscas cónicas, roscas cilíndricas, bridas y placas bases. 

 

VálvulasdeposicióndefinidaLa mayoría de las válvulas direccionales industriales son de posición definida. Es decir que controlan el paso del caudal abriendo o cerrando pasajes en posiciones definidas de la válvula. 

VálvulasantiretornoEstas válvulas pueden funcionar como control direccional o como control de presión. En su forma más simple esta válvula no es más que una válvula direccional de una sola vía. Permite el paso libre del aceite en una dirección y lo bloquea en el otro. 

VálvulasantiretornoenlíneaLlamadas así porque el aceite fluye a través de las mismas en línea recta. El cuerpo de esta válvula sé rosca directamente a la tubería y está mecanizado para formar un asiento para un pistón cónico o una bola.  Un muelle ligero mantiene el pistón en su asiento permitiendo el montaje de la válvula en cualquier posición. En la posición de paso libre el muelle cede y la válvula se  abre a una presión determinada. Aunque admiten presiones de hasta 210 kg/ cm2. estas válvulas no son recomendables para aplicaciones en que puedan verse sometidas a caudales de retorno de gran velocidad.   

  

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VálvulasantiretornoenángulorectoDebe su nombre a que el aceite fluye a través de ella formando un ángulo recto. Su capacidad de caudal está comprendido entre 12 y 1200 lts./min. con una amplia gama de presiones de abertura. 

Válvulasde2y4víasSu función básica es dirigir el caudal de entrada a cualquiera de los dos orificios de salida. Según la figura el caudal del orificio P (bomba) puede ser dirigido a cualquiera de los dos orificios de salida A y B. En la válvula de 4 vías el orificio alterno está comunicado a tanque permitiendo el retorno del caudal al depósito. Mientras que en la de 2 vías este orificio está bloqueado y el orificio a tanque sirve solamente como drenaje de las fugas internas de la válvula.  La mayoría de estas válvulas son del tipo de corredera deslizante, aunque existen válvulas rotativas que se usan principalmente para pilotajes. Se fabrican en modelos de dos o tres posiciones. La de tres posiciones tiene una posición central o neutra. Los métodos de accionamiento incluyen palancas manuales, levas, solenoides, conexiones mecánicas, muelles, presión piloto y otros sistemas. 

ServoválvulasUna servoválvula es una válvula direccional de infinitas posiciones, que ofrece la característica adicional de controlar tanto la cantidad como la dirección del caudal. Cuando se instala con los dispositivos de realimentación adecuados, consigue controles muy precisos de la posición, velocidad y aceleración de un actuador. La servoválvula mecánica o válvula seguidora ha sido utilizada durante varias décadas. La servoválvula electrohidráulica es más reciente en la industria. 

ServomecánicoUn servo mecánico es esencialmente un amplificador de fuerza. Utilizado para controlar una posición. La  figura muestra esquemáticamente el dispositivo. La palanca de control u otro acoplamiento mecánico se conecta a la corredera de la válvula. El cuerpo de la válvula está unido a la carga y se mueven conjuntamente. Cuando se actúa la corredera, el fluido se dirige al cilindro o pistón para mover la carga en la misma dirección en que la corredera. Cualquier  tendencia a desplazarse más allá invertiría el caudal de aceite para situar la carga en su posición normal.  Frecuentemente esta unidad servo‐mecánica se denomina multiplicador; el impulso hidráulico suministra fuerzas mucho mayores que la actuación mecánica a la entrada, y con  control preciso, del desplazamiento.  Tal vez la aplicación más frecuente del servo mecánico es la dirección hidráulica; de la cual hay muchas variaciones en su diseño pero todos funcionan con el mismo principio.  

ServoválvulaselectrohidráulicasFuncionan esencialmente, enviando una señal eléctrica a un motor par o a un dispositivo similar, que directa o indirectamente posiciona la corredera de la válvula. Esta señal, una vez aplicada a la servoválvula a través de un amplificador, ordena a la carga a que se desplace hasta una  posición determinada o que adquiera una velocidad determinada. 

  

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VálvulasdecontroldepresiónEstas válvulas realizan funciones tales como limitar la presión máxima de un sistema o regular la presión reducida en ciertas partes de un circuito y otras actividades que implican cambios en la presión de trabajo.  Su funcionamiento se basa en un equilibrio entre la presión y la fuerza de un muelle.   La mayoría son de infinitas posiciones, es decir, que las válvulas pueden ocupar diferentes posiciones entre completamente abierta y completamente cerrada, según el caudal y la diferencia de presiones.  Los controles de presión se denominan generalmente según su función primaria, ejemplo: Válvula de seguridad, válvula de frenado, etc.  

VálvuladeseguridadSe encuentra prácticamente  en todos los sistemas hidráulicos. Es una válvula normalmente conectada entre la línea de presión (salida de la bomba)  y el depósito. Su función es limitar la presión del sistema hasta un valor máximo, predeterminado, mediante la derivación de parte o de todo el caudal de la bomba a tanque, cuando se alcanza el ajuste de presión de la válvula.  

VálvulasdecontroldecaudalSe utilizan para regular la velocidad. La velocidad de un actuador depende de la cantidad de aceite que se le envía por unidad de tiempo. Es posible regular el caudal con una bomba de desplazamiento variable, pero en muchos circuitos es más práctico utilizar una bomba de desplazamiento fijo y regular el caudal con una válvula controladora de caudal.  Existen tres métodos básicos para aplicar las válvulas reguladoras de caudal para controlar la velocidad de los actuadores. Regulación a la entrada, regulación a la salida y regulación por substracción.  

1. Circuito de regulación a la entrada: En este circuito, la válvula reguladora de caudal se coloca entre la bomba y el actuador; de esta forma controla la cantidad de fluido que entra en el actuador.  El exceso de caudal suministrado por la bomba es desviado al tanque por la válvula de seguridad. Este método es muy preciso y se utiliza en aquellas aplicaciones donde la carga siempre se opone al movimiento del actuador, como la elevación de un cilindro vertical con carga, o empujando una carga a una velocidad controlada. 

2. Circuito de regulación a la salida: Este sistema de control se utiliza cuando la carga tiende a huir del actuador, desplazándose en la misma dirección de éste. El regulador de caudal se instala de forma que restrinja el caudal de salida del actuador. Para regular la velocidad en ambas direcciones puede instalarse la válvula en la línea de tanque de la válvula direccional. Frecuentemente hay necesidad de controlar el caudal únicamente en una sola dirección y la válvula se sitúa entre el actuador y la válvula direccional en la línea que corresponde al tanque. Aquí también hace falta una válvula anti retorno que permita el paso libre del caudal en sentido contrario. 

 

  

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 3. Circuito de regulación por substracción: En esta aplicación, la válvula se coloca en la línea de presión, en la forma indicada en la figura, y a la velocidad del actuador 

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

 

DEPOSITOSEl depósito es otro componente importante del sistema hidráulico. Un depósito diseñado apropiadamente debe ser sellado para prevenir la contaminación del fluido, pero al mismo tiempo debe tener una ventilación con un filtro incorporado para permitir la entrada y salida de aire a medida que el nivel de fluido va cambiando.  Una superficie con pendiente facilita el drenaje del agua y sedimentos separados. La espuma se minimiza teniendo un tubo de retorno, con su salida debajo del nivel del fluido dentro del depósito, a medida que placas deflectoras y filtros finos previenen la entrada de burbujas de aire. 

Placadeflectora:Se usa para separar la línea de entrada de la bomba de la línea de retorno, de forma que el mismo fluido no pueda recircular continuamente, sino que realice un circuito determinado por él tanque. 

Tamañodeldepósito:La dilatación del fluido debida al calor, las variaciones de nivel debidas al funcionamiento del sistema, la superficie interna del tanque expuesta a la condensación del vapor de agua, y la cantidad de calor generada en el sistema, son factores que hay que tener en consideración. En los equipos industriales se acostumbra a emplear un depósito cuya capacidad sea por lo menos dos o tres veces la capacidad de la bomba en litros por minuto. Un gran volumen de fluido también permite que cualquier volumen de aire en éste sea evacuado a tiempo, y que agua y/o contaminantes sólidos se sedimenten antes que el fluido vuelva a circular. 

Filtrosycoladores:Los fluidos hidráulicos se mantienen limpios en el sistema debido, principalmente,  a elementos tales como filtros y coladores. En algunos casos se utilizan también  filtros magnéticos  para capturar las partículas de hierro o acero que lleva el fluido. Estudios recientes han mostrado que incluso partículas tan pequeñas como 1.5 micras tienen efectos degradantes, originando fallos en los servosistemas  y acelerando el desgaste del aceite en muchos casos.  Tamañodelasmallasyfiltraciónnominal:Una malla filtrante o un colador tienen un valor nominal que caracteriza su finura, definida por un número  de mallas  o su equivalente  más próximo ASTM. Cuanto más elevado es el número de malla o ASTM, más fina es la malla. Los filtros, que pueden fabricarse con muchos materiales diferentes de la malla metálica, se caracterizan por su valor en micras. Una micra es una millonésima de metro. Como comparación, un grano de sal tiene un tamaño de aproximadamente 70 micras. La partícula más pequeña que puede distinguir la vista humana es de unas 40 micras.   

  

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Filtraciónnominalyabsoluta:Cuando se especifica un filtro de cierto número de micras se refiere generalmente al valor nominal del filtro. Un filtro cuyo valor nominal es de 10 micras, por ejemplo, capturará la mayoría de las partículas que tengan 10 micras o más. Sin embargo, su filtración absoluta será algo mayor, probablemente de unas 25 micras.  La filtración absoluta es el tamaño de la mayor abertura o poro del filtro. El valor absoluto es un factor importante solamente cuando es necesario que ninguna partícula mayor a un tamaño determinado circule por el sistema. 

Filtrosdepresión:Existen filtros diseñados para ser instalados en la línea de presión que pueden captar partículas mucho más pequeñas que los filtros de aspiración. Un filtro de este tipo puede ser instalado en los sistemas cuyos elementos  tales como válvulas, sean menos tolerantes a la suciedad que las bombas. De esta forma el filtro extrae la contaminación fina del fluido a medida que sale de la bomba. Naturalmente, estos filtros deben poder resistir la presión de trabajo del sistema. Para profundizar en el tema puede ver las secciones "Niveles de limpieza de fluidos hidráulicos y sistemas de lubricación " y "Generalidades de la ingeniería de filtración".  

VENTAJAS DE LOS SISTEMAS HIDRAULICOS La hidráulica es una de las formas más importantes de transmitir y controlar la potencia, comparables con sistemas mecánicos y eléctricos. Tiene además las siguientes ventajas: 

Flexibilidad Los sistemas hidráulicos pueden generar grandes fuerzas con equipos relativamente compactos. Pueden ser usados para generar movimiento rotatorio y lineal, y la velocidad de movimiento puede ser regulada. En particular, los mecanismos hidráulicos se pueden usar para controlar movimientos lentos y precisos con una exactitud difícil de lograr con otros métodos mecánicos. 

Economía La fabricación de sistemas hidráulicos son muchas veces más baratos que la de los sistemas eléctricos, electrónicos o neumáticos que logran el mismo resultado. 

Confiabilidad La mayoría de los equipos hidráulicos están diseñados de manera muy sencilla y robusta. Además son seguros en la operación ya que solo se necesitan válvulas reguladoras de presión simples para proteger el sistema de sobrecarga. Las ventajas de los sistemas hidráulicos es que tienen una gran variedad de aplicaciones. Por una parte, pueden mover cargas pesadas tales como esclusas, represas y puentes giratorios y controlar maquinaria industrial pesada, incluyendo presas, grúas y equipos de minas y exploración petrolífera. Por otra parte, los sistemas son suficientemente compactos como para ser utilizados en vehículos de carretera, aviones, hasta en satélites y se pueden controlar con tal precisión que se pueden acomodar a la operación de robots en la fabricación y en plantas de control de procesos sofisticados.   

  

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

FUNCIONES DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS Un fluido hidráulico debe llevar a cabo las siguientes funciones: 

Transmisión de potencia Esta es la función principal de un fluido hidráulico. La transmisión de fuerza hidráulica requiere de un fluido que resista la compresión y que fluya fácilmente en el circuito hidráulico. 

Lubricación La maquinaria usada en los sistemas hidráulicos generalmente es de alta presión. Todas sus partes móviles deben estar perfectamente lubricadas para minimizar la fricción y el desgaste. Entonces, el fluido hidráulico utilizado debe cumplir con esta función, además de la transmisión de la potencia. 

Enfriamiento El fluido utilizado debe poder disipar el calor generado en el sistema hidráulico. 

Protección El sistema debe protegerse contra la corrosión. 

Sellamiento El fluido debe ser suficientemente viscoso para permitir un buen sellamiento entre las partes móviles en las bombas, las válvulas y los motores. De esta manera, se reducen a un mínimo las fugas, manteniendo cada parte del sistema operando eficientemente. Además, el fluido debe ser compatible con los materiales de sellado usados para el sistema. 

Filtrabilidad El fluido debe presentar estabilidad bajo condiciones de calor y oxidación, al mismo tiempo debe resistir a la degradación sin formación de depósitos y precipitados. La filtrabilidad del fluido debe poder hacerse fácilmente para eliminar cualquier impureza sólida. Los aceites minerales cumplen con todos estos requisitos. Su estabilidad, sus propiedades de lubricación y su habilidad para proteger los materiales de la corrosión, hacen de ellos la mejor alternativa como fluidos hidráulicos.     

  

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PROPIEDADES REQUERIDAS POR LOS FLUIDOS HIDRAULICOS Para cumplir sus funciones apropiadamente, un fluido hidráulico debe tener las siguientes características: 

Compresibilidad La compresibilidad de un fluido es la medida de reducción de su volumen cuando se aplica presión sobre éste. Un fluido hidráulico debe tener una compresibilidad baja de tal manera que la presión sea transmitida eficientemente. En un sistema compresible o elástico, son mayores el tiempo y energía utilizados en aumentar la presión. Además, se hace también más lenta la subsecuente conversión de la presión en energía mecánica. Esto a su vez afecta la precisión en el movimiento y el grado de control del sistema hidráulico.  Los aceites minerales puros son prácticamente incompresibles a las presiones generadas en sistemas hidráulicos típicos. (el agua es aún menos comprimible que los aceites minerales pero, por otras razones, no es un fluido hidráulico ideal). Para describir la compresibilidad de un fluido, los ingenieros usan un factor conocido como el módulo de compresibilidad. Este factor es la relación entre la presión aplicada a un fluido y el cambio en volumen producido. En general, es aproximadamente constante para pequeños cambios de presión pero tiende a aumentar con grandes cambios de presión y temperatura. Esto refleja el hecho que un fluido sea más difícil de comprimir a medida que la presión y la temperatura aumentan. Un buen fluido hidráulico presenta un alto módulo de compresibilidad. 

Propiedades antiespumantes y de liberación de aire Un aceite mineral puede comprimirse más a medida que burbujas de aire quedan atrapadas en él, debido a posibles fugas en el sistema hidráulico. El aire atrapado afecta el volumen del fluido, causando movimiento lento e irregular. Esto a su vez puede causar sobrecalentamiento por la compresión de las burbujas de aire, debido a que estas sufren un calentamiento exponencial ocasionado por el proceso de compresión adiabatica parcial que sufren. Adicionalmente, cuando un fluido hidráulico con aire atrapado es devuelto al depósito, las burbujas de aire suben a la superficie y tienden a producir espuma. Esta formación puede empeorar con la contaminación del fluido. Aunque la formación de espuma afecta la superficie del fluido y no a su masa, puede tener graves consecuencias si la espuma entra en el circuito hidráulico. La eficiencia del sistema se verá seriamente afectada puesto que la espuma es ineficiente como fluido hidráulico. No solo se verán afectados los componentes del sistema dada la baja capacidad de lubricación de la espuma, sino que la formación excesiva de espuma puede causar escapes de fluido hidráulico a través de los ventiladores del depósito. Para solucionar estos problemas, un fluido hidráulico debe tener buenas propiedades antiespumantes y de liberación de aire. Los aceites minerales altamente refinados de baja viscosidad, generalmente tienen estas propiedades. Cuando es necesario, se pueden usar aditivos antiespumantes para prevenir este problema. Sin embargo, dado que estos aditivos pueden también retardar el escape de aire, es necesario escoger el tipo y cantidad de aditivo apropiados para poder establecer un equilibrio entre estos dos requisitos. El aire atrapado es también una posible causa de la cavitación, un fenómeno que ocurre cuando se forman pequeños espacios de aire o vapor en el fluido hidráulico. La cavitación puede causar la destrucción de capas lubricantes y por consiguiente, desgaste excesivo. Es posible que este fenómeno se presente en los sitios de succión de las bombas, donde las bajas presiones pueden permitir la formación de aire o vapor en el fluido. Por tanto, el fluido es incapaz de llenar este espacio. 

Viscosidad La propiedad más importante de un fluido hidráulico, en cuanto a la lubricación del sistema, es su viscosidad. El aceite debe ser suficientemente viscoso para lubricar las partes del sistema eficientemente. En particular la bomba. También debe ser suficientemente espeso para mantener un sello efectivo y disminuir escapes en las bombas, las válvulas y los motores. Al mismo tiempo, la viscosidad no puede ser tan alta hasta el punto que la fricción del fluido impida que el aceite circule libremente por el circuito. Además, los aceites espesos no son disipadores de calor tan efectivos como los aceites más ligeros. En la práctica, los aceites con menor viscosidad que lubrican la 

  

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bomba son los escogidos como fluidos hidráulicos. En general, la menor viscosidad tolerada por bombas hidráulicas es de aproximadamente 10 cSt. a su temperatura de operación. La viscosidad óptima generalmente aceptada está entre los 16 y 36 cSt, a la temperatura de operación.  Los requisitos de viscosidad de un fluido hidráulico se complican ya que la viscosidad cambia con la presión y la temperatura. Un incremento en la presión causa un aumento en la viscosidad. Sin embargo, a las bajas presiones utilizadas en la mayoría de los sistemas hidráulicos industriales, el efecto de la presión sobre la viscosidad no tiene mucha importancia. En algunos equipos especializados, como los usados en compactación y extrusión, se pueden generar presiones tan altas que aceites minerales no pueden ser usados. 

Índice de viscosidad El índice de viscosidad (VI) de un aceite es una medida del cambio de viscosidad con la temperatura. Un aceite con alto índice de viscosidad muestra menos variación en la viscosidad con la temperatura que un aceite con un bajo índice de viscosidad. El índice de viscosidad de un aceite hidráulico debe ser suficientemente alto como para asegurar que este funcione efectivamente en todo el rango de temperaturas de operación del sistema. El aceite debe permanecer suficientemente viscoso para que actúe como un buen lubricante a las temperaturas de operación más altas, pero no debe volverse tan espeso a bajas temperaturas que dificulte su fluidez y por tanto el arranque del sistema. La mayoría de los fluidos hidráulicos tienen un índice de viscosidad cercano a 100 pero, donde se encuentran temperaturas de operación de un rango muy amplio, por ejemplo en el sistema hidráulico de aviación, se debe utilizar un aceite con un índice de viscosidad mayor de 150. 

Propiedades antidesgaste La mayor parte de los aceites hidráulicos contienen en su formulación aditivos antidesgaste para mejorar su capacidad de carga. Esto tiene su mayor utilidad en la reducción del desgaste en bombas de aspas donde las puntas de las aspas se deslizan contra la cubierta a altas velocidades y bajo cargas pesadas, creando altas temperaturas. Los aditivos antidesgaste también reducen el desgaste y aumentan la vida útil de bombas de engranaje y de pistón. Los aditivos antidesgaste funcionan gracias a que, a las altas temperaturas generadas por la fricción,  reaccionan con el metal para formar una capa química. Esta capa puede romperse fácilmente, lo cual disminuye la fricción y el desgaste. 

Características anti stick‐slip En algunos equipos hidráulicos puede existir la tendencia a un movimiento de vibración. Este movimiento de atascamiento puede ocurrir con mayor frecuencia con impulsores lineales operando a baja velocidad y con mucha carga. Los pistones del impulsor tienden a pegarse a medida que la fricción estática se incrementa a un máximo y luego se desliza cuando está se supera. El atascamiento puede causar problemas cuando los movimientos suaves son muy importantes, por ejemplo en simuladores de vuelo y en algunas herramientas eléctricas. Los aditivos que modifican la fricción pueden añadirse a los aceites hidráulicos para mejorar sus características de fricción y para ayudar a prevenir que ocurra el atascamiento. Tales aditivos también pueden ayudar a la lubricación de juntas eficientemente. 

Demulsibilidad Los aceites hidráulicos están frecuentemente contaminados con agua que tiende a entrar al sistema a través del depósito en forma de condensación. El agua puede promover la corrosión de las bombas, las válvulas y los puntos de apoyo, y puede afectar significativamente las propiedades de lubricación del aceite. A las temperaturas de operación de muchos sistemas, meno de 60°C, el agua no se evapora del aceite, por lo tanto, un aceite hidráulico debe tener la capacidad de desprenderse del agua rápidamente, es decir, que debe tener una buena demulsibilidad. Aceites minerales “premium” tienden a separarse del agua rápidamente pero esta buena demulsibilidad 

  

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es afectada negativamente por la presencia de óxido, polvo y productos de la degradación del aceite. Ciertos aditivos como los dispersantes y los detergentes también pueden reducir la demulsibilidad y por tanto estos no deben ser usados en aceites hidráulicos en los que se requiere una buena separación del agua. 

Estabilidad térmica Muchos de los sistemas hidráulicos modernos están diseñados para trabajar a altas temperaturas. Los fluidos utilizados en tales sistemas deben ser suficientemente estables como para resistir la degradación, la formación de sedimentos y la corrosión de metales férricos y no férricos a estas altas temperaturas. 

Resistencia a la oxidación La vida útil de un aceite hidráulico depende de su habilidad para resistir la oxidación. La oxidación causa él oscurecimiento y el espesamiento de los aceites minerales. Se pueden formar sedimentos que bloquean las válvulas y los filtros, mientras que los productos de desechos ácidos incrementan la corrosión y la formación de barniz. Las temperaturas y presiones altas encontradas en muchos sistemas hidráulicos, incrementan la degradación del fluido. Por lo tanto, los aceites usados en dichos sistemas, deberán utilizar aditivos antioxidantes para prevenir la oxidación y prolongar la vida útil. 

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

Filtrabilidad Una causa principal de avería del sistema hidráulico es la contaminación del fluido hidráulico, por lo que siempre se incorporan filtros al circuito del sistema para eliminar en la medida de lo posible los contaminantes sólidos. Es importante que el fluido pueda pasar fácilmente por estos filtros sin bloquearlos.  

Limpieza La fiabilidad y vida útil de los componentes de circuitos hidráulicos están muy influidas por la limpieza del fluido hidráulico. Esto se aplica sobre todo a sistemas que operan a presiones muy altas y en los que se incorporan componentes con una tolerancia muy estrecha.  Fuentes principales de contaminación:  

Ensamblar un sistema hidráulico produce inevitablemente una gran cantidad de desechos, tal como pedazos de metal, fibras, textiles, residuos de pintura y hojuelas de los tubos, para evitar la inyección de tales desechos al sistema, este debe ser cuidadosamente examinado y limpiado con un chorro de fluido filtrado antes de operarlo por primera vez. 

  El desgaste normal de los componentes produce contaminación por partículas durante y después de su operación. Es importante notar que si la limpieza inicial es 

pobre, el desgaste se acelerará y más partículas contaminantes se acumularan rápidamente.  

  

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

 

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

Equipo Los fabricantes recomiendan para el uso de su equipo, aceites de viscosidad determinada de acuerdo al sistema de bombas y válvulas para tolerancias muy estrechas. Un aceite muy ligero puede causar escapes y lubricación inadecuada, mientras que el que es muy espeso puede causar fricción excesiva y dañar la bomba. Los otros componentes del sistema hidráulico no afectan tanto la selección de viscosidad del aceite. La mayoría de los sistemas hidráulicos industriales que operan a temperaturas normales tienen bombas que requieren aceites con un grado de viscosidad entre 5 y 100 ISO, aunque los grados más comúnmente usados están entre 32 y 46. Las bombas de pistón generalmente requieren un aceite más viscoso que las bombas rotatorias, y las bombas de engranaje requieren un aceite aún más espeso, particularmente a altas temperaturas.  

Ambiente La maquinaria hidráulica que debe operar en un amplio rango de temperatura requiere aceites en un alto índice de viscosidad. Además, si la maquinaria está expuesta a bajas temperaturas, por ejemplo, un montacargas trabajando en frío, el aceite debe tener buenas propiedades a baja temperatura incluyendo su viscosidad y punto de fluidez bajo. En algunas ocasiones, el equipo hidráulico debe operar en medioambientes sensibles como ríos, lagos, bosques o áreas recreativas. En estos casos, debe asegurarse que no habrá ningún escape o derramamiento del fluido hidráulico que pueda causar daño a plantas o animales en contacto con él. El riesgo de un daño ecológico es mayor si el fluido no es rápidamente biodegradado, esto es, si no es degradado fácil y rápidamente por los organismos vivos en el medio natural. Aquellos materiales no biodegradables persisten en el suelo y el agua por largos períodos y pueden causar daños a largo plazo. La maquinaria hidráulica que opera en estos ambientes debería, en lo posible, utilizar fluidos hidráulicos como Shell Naturelle HF. Este fluido está basado en aceites vegetales naturales con buenas propiedades de lubricación y que contienen aditivos para aumentar su estabilidad ante la oxidación y mejorar sus propiedades antidesgaste y anticorrosivas. Como el aceite está basado en productos vegetales, puede ser degradado extensivamente por los microorganismos del suelo y del agua para formar productos finales no dañinos. Se debe procurar evitar el derrame del líquido al drenar y llenar el sistema hidráulico, pero si algún derrame ocurre, el impacto ambiental será menor.       

  

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

CLASIFICACION DE ACEITES HIDRAULICOS MINERALES La International Standard Organization (ISO) ha desarrollado especificaciones para aceites minerales hidráulicos. Es importante notar que estas especificaciones son meramente descriptivas y que no dan ninguna indicación de la calidad de un producto en particular. Existen cuatro clasificaciones:  

HH. Aceites minerales sin aditivos. Estos son productos de coste relativamente bajo que pueden ser usados en sistemas no críticos. 

HL. Aceites minerales que contienen antioxidantes. Estos aceites tienen una vida útil mas larga y dan mayor protección antioxidante que el aceite HH. Pueden ser usados en sistemas que no requieren un comportamiento antidesgaste. 

HM. Semejantes a los aceites HL pero además contienen aditivos antidesgaste. Se utilizan cuando se requiere una vida útil más larga y protección antidesgaste. La mayoría de los sistemas industriales inmóviles donde se requieren diferentes aceites hidráulicos, utilizan estos tipos de aceite. 

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

 

FLUIDOS HIDRAULICOS ININFLAMABLES Hay tres tipos básicos de fluidos ininflamables: 

Agua‐glicol  Los fluidos a base de agua‐glicol están formados de: 

o a. 35 a 40% de agua para obtener resistencia contra el fuego. o b. Un glicol es una substancia química sintética de la misma familia que los anticongelantes permanentes, generalmente etileno o propileno glicol. o c. un espesante soluble en agua para mejorar la viscosidad. También contienen aditivos para impedir la formación de espuma, la oxidación, la corrosión y 

para mejorar la lubricación.  

  

  

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 Características Los fluidos tipo agua‐glicol presentan, generalmente, buenas características antidesgaste mientras se eviten velocidades y cargas elevadas. La densidad es superior a la del aceite, lo que puede originar un vacío mayor a la entrada de las bombas. Ciertos metales como el zinc, el cadmio y el magnesio reaccionan con los fluidos tipo agua‐glicol y no pueden ser utilizados en sistemas en los que deban utilizarse pinturas y esmaltes compatibles con estos fluidos. La mayoría de las juntas y mangueras flexibles son compatibles con el agua‐glicol. El amianto, el cuero y los materiales a base de corcho deben evitarse pues tienden a absorber agua.   Algunos inconvenientes de estos fluidos son: 

a. Es necesario medir, periódicamente, el contenido de agua y comparar las pérdidas por evaporación para mantener la viscosidad requerida. b. La evaporación también puede causar la pérdida de ciertos aditivos, reduciendo así la duración del fluido y la de los componentes hidráulicos. c. La temperatura de trabajo debe mantenerse más baja. d. El costo (actualmente es superior al de los aceites convencionales.). 

 Cambio a agua‐glicol Cuando en un sistema se cambia el aceite mineral por agua‐glicol, debe limpiarse cuidadosamente. Las recomendaciones incluyen sacar la pintura del interior del depósito, cambiar las piezas recubiertas de zinc o cadmio, y cambiar algunas conexiones de fundición. También puede ser necesario cambiar las piezas de aluminio, a menos que hayan sido tratadas adecuadamente, así como el equipo de accesorios que no sean compatibles con el fluido. 

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

  

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debido a la mayor densidad del fluido y a su viscosidad más elevada. Las emulsiones parecen tener una mayor afinidad para contaminación y requieren especial atención en el filtrado, incluyendo filtros magnéticos para atraer las partículas de hierro. Compatibilidad con juntas y metales Las emulsiones agua‐aceite son generalmente compatibles con todos los metales y juntas que se encuentran en los sistemas de aceites minerales. Cambio a emulsión Cuando en un sistema hidráulico se cambia el aceite por la emulsión agua‐aceite, debe vaciarse y limpiarse completamente. Es esencial extraer todos los contaminantes, como en el caso del agua‐glicol, que podrían provocar la descomposición del nuevo fluido. La mayoría de las juntas se pueden dejar tal como están aunque, sin embargo, las juntas móviles de butil deben cambiarse. Al sustituir a los fluidos sintéticos, las juntas deben cambiarse pasando a las adecuadas para los aceites minerales. 

Fluidos sintéticos Los fluidos sintéticos ininflamables son productos químicos sintetizados en él laboratorio, que son por sí mismos menos inflamables que los aceites derivados del petróleo. Algunos productos típicos de esta clase son: 

Esterofosfatos  Hidrocarburos clorados  Fluidos sintéticos que son mezclas de los anteriores y pueden contener también otras sustancias. 

 Características Como los productos sintéticos no contienen agua u otros materiales volátiles, funcionan bien a altas temperaturas sin pérdida de ningún elemento esencial. También son adecuados para sistemas de alta presión. Los fluidos sintéticos resistentes al fuego no funcionan bien en sistemas a baja temperatura. Puede ser necesario precalentar en ambientes fríos. Además, estos fluidos son los de mayor peso específico y las condiciones de entrada a la bomba requieren un cuidado especial cuando se utilizan. Algunas bombas de paletas están construidas con cuerpos especiales con objeto de mejorar las condiciones de entrada necesarias para impedir la cavitación, cuando se usa un fluido sintético. El índice de viscosidad (IV) de los fluidos sintéticos es generalmente alto, estando comprendido entre 130 y 150. Los fluidos sintéticos son probablemente los fluidos hidráulicos más caros que se usan en la actualidad. Compatibilidad con las juntas Los fluidos sintéticos no son compatibles con las juntas corrientes de nitrilo (buna) y neopreno, por consiguiente, al sustituir el aceite mineral, aguaglicol o emulsión agua‐aceite, por un fluido sintético hay que desmontar todos los componentes para cambiar las juntas. 

CLASIFICACION DE LOS FLUIDOS RESISTENTES AL FUEGO La siguiente es la clasificación CETOP.  

HFA. Emulsión de aceite en agua. Estos fluidos típicamente contienen 95% de agua y 5% de aceite.  HFB. Emulsión de agua en aceite. Estos fluidos típicamente contienen 60% de aceite y 40% de agua.  HFC. Solución agua‐glicol típicamente contienen 60% de glicol y 40% de agua.  HFD. Fluidos sintéticos comúnmente basados en ésteres de fosfato. 

 

  

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Mantenimiento del fluido Los fluidos hidráulicos de cualquier clase no son baratos. Además, él cambiarlos y limpiar los sistemas que no han sido adecuadamente mantenidos, consume tiempo y dinero. Es pues, importante tener el adecuado cuidado con el fluido. 

Almacenamiento y manejo Se indican a continuación algunas reglas para impedir la contaminación del fluido durante el almacenamiento y manejo. 

1. Almacenar los bidones apoyándolos lateralmente. Si es posible, mantenerlos en el interior o a cubierto. 2. Antes de abrir un bidón limpiar la parte superior y el tapón de forma que no pueda entrar suciedad. 3. Usar solamente mangueras y recipientes limpios para transferir el fluido del bidón al depósito hidráulico. Se recomienda un grupo de trasiego equipado con un 

filtro de 20 micras absolutas. 4. Utilizar una tela de malla lo más fina posible en el tubo de llenado del depósito. Así el fluido se mantiene limpio y libre de humedad durará mucho más tiempo y se 

evitará dañar las piezas de precisión de los componentes hidráulicos. 

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

1. Impedir la contaminación manteniendo el sistema estancado y utilizando filtros de aire y aceite adecuados. 2. Establecer intervalos de cambio de fluido adecuados para no dejar que éste se descomponga. En caso necesario, el proveedor puede analizar periódicamente 

muestras en el laboratorio para establecer la frecuencia de cambio. 3. Mantener el depósito adecuadamente lleno para aprovechar sus características de disipación de calor e impedir que la humedad se condense en las paredes 

interiores. 4. Reparar inmediatamente las fugas. 

 

ESPECIFICACIONES DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS 

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

  

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 ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF‐0 Fluidos basados en aceites minerales aptos para uso en bombas de paletas y pistón en las condiciones promedio del catálogo Especificaciones promedio de Catálogo 

  Intermitente  Continuo Bomba de paletas  Presión 3.000 PSI Máximo 

Temperatura 100ºC Máx. R.P.M. 2.500 Máximo

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

Bomba de pistón  Presión 5.000 PSI MáximoTemp 100ºC Máx. (intermitente) 60°C (continuo) 

R.P.M. 1.200 ‐ 1.800 ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF‐1 Especificación R y O para fluidos basados en aceites minerales aptos para uso en bombas de pistón a las condiciones promedio de catálogo.  BOMBA DE PISTON  Presión 5.000 PSI Máximo

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

 ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF‐2 Fluidos basados en aceites minerales aptos para uso en bombas de paletas a las condiciones promedio de catálogo y pueden ser usados en equipos de pistón a condiciones por debajo del promedio.  

  Intermitente  Continuo Bomba de paletas  Presión 3.000 PSI Máximo 

Temperatura 100ºC Máx. R.P.M. 2.500

Presión 2.500 PSI MáximoTemperatura 60ºC Máx. 

R.P.M. 2.500Bomba de pistón  Presión 3.500 PSI Máximo

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

 ESPECIFICACIONES DENISON GUIA HF‐3 Especificación para emulsiones de agua en aceite, para uso en bombas de paletas y de pistón en condiciones de operación por debajo de las promedio.  

  Intermitente  Continuo Bomba de paletas  Presión 1.500 PSI Máximo 

Temperatura 66ºC Máx. RPM 1.800 Máximo

Presión 1.000 PSI MáximoTemperatura 66 0C Máx. RPM 1.800 Máximo

Bomba de pistón  Presión 3.500 PSI MáximoTemperatura 60ºC Máximo 

RPM 1.800 Máximo 

  

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ESPECIFICACIONES DENISON  

HF‐0  HF‐1  HF‐2 Test de Bomba 

Denison T‐5D Paletas Denison P‐46 Pistón 

✔ ✔ 

 ‐ ✔ 

✔ ‐ 

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

Herrumbre ASTM D‐665A ASTM D‐6565B 

✔ ✔ 

✔ ✔ 

✔ ✔ 

Estabilidad Hidrolítica ASTM D‐2619  ✔  ‐  ✔ 

Estabilidad Térmica Cinccinati Milacron Test  ✔ 

‐  ‐ 

Filtrabilidad Denison TP 02100  ✔  ‐  ✔ 

Test de Espuma ASTM D‐892  ✔  ✔  ✔ 

Viscosidad cSt a 40 0 C  (1)  (1)  (1) 

Indice Mínimo de Viscosidad  90  90  90 

 REQUERIMIENTOS DE LA ESPECIFICACION CINCCINATI MILACRON 

Pruebas de Bomba ASTM D 28882   MG.  50 Máx.  50 Máx.  50 Máx. 

Herrumbre ASTM D 665A  Pase  Pase  Pase 

Estabilidad Térmica ( Prueba Cinccinati Milacron)  ‐  ‐  ‐ 

Viscosidad cSt a 40 0 C  32  68  46 

 Índice de Viscosidad Mínimo  90  90  90 

 

  

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TIPOS DE BOMBA VERSUS ESPECIFICACIONES Presión de Trabajo PSI BOMBA DE PISTON  BOMBA DE PALETAS 

Industrial Equipo Móvil

3.000 2.000 

5.000 3.000 

Denison  Vickers  Cinccinati Milacron 

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

 HF‐0  M‐2950‐S  Ninguna 

CARACTERIZACIÓN DE LOS FLUIDOS HIDRAULICOS 

Propiedades de la liberación del aire IP 313/ASTMD 3427 En este Test se sopla aire comprimido durante 7 minutos a través del aceite en prueba, el cual es calentado a temperaturas de 25, 50 ó 75°C. Se toma el tiempo requerido para que el aire atrapado reduzca su volumen a 0.2%, mediante la medición de la densidad en el aceite con una balanza de mohr.  

Características de formación de espuma IP146/ASTMD 892 En este Test se sopla aire durante 5 minutos a una relación constante en una muestra de aceite mantenida a 24ºC, el volumen de espuma es medido y reportado como la tendencia a la formación de espuma. Al cabo de 10 minutos se mide nuevamente el volumen de la espuma y es reportado como la estabilidad de la espuma. El Test es repetido en una segunda muestra a 93.5ºC. y después de colapsar la espuma a 24ºC enfriando desde 93.5°C. Ejemplo:    Volumen de espuma (ML) al cabo deTEMPERATURA  5 minutos 10 minutos24ºC  10 0‐ trazas93,5ºC  20 0 ‐ trazas24ºC  10 0 ‐ 5 

  

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Propiedades antidesgaste Existen Especificaciones promedio de Catálogo y pruebas para evaluar la protección antidesgaste del aceite hidráulico. Vamos a estudiar las pruebas de bomba, establecidas por la especificación Vickers que son:  

VICKERS V104C VANE PUMP TEST  VICKERS 35 VQ 25 PUMP TEST. 

 VICKERS V 104C La capacidad del fluido para proteger contra el desgaste, se prueba en una bomba de paletas bajo condiciones especificadas de operación, durante un tiempo determinado al final del cual se mide la pérdida de peso en el anillo y las paletas. En el test estándar, la bomba se opera durante 250 horas a la presión de 2.000 PSI y una temperatura de 70ºC con un buen aceite hidráulico, la pérdida total de peso debe ser menor de 20 mg. En el test de baja carga, la bomba se opera durante 250 horas a una presión de 35 bar y una temperatura de 70ºC. BST, test tiene en cuenta la necesidad de proveer efectiva protección contra el desgaste en rendimiento con bajas cargas.    Limite especificación Vickers  Shell Tellus 37250 Horas, 140 Bar, 70° CPérdida total de peso 

100 mg 7,6 mg

250 Horas, 35 Bar, 70° CPérdida total de peso 

100 mg 3 mg

1000 Horas, 140 Bar, 105° C pérdida total de peso 

100 mg (250h) 35 mg

 Test de anillo caliente (HOT RING TEST) La bomba es operada por 1.000 horas a 2.000 PSI de presión y una temperatura de 105°C, este test evalúa el rendimiento del aceite en condiciones mucho más allá de lo previsto en servicio. VICKERS 35 VQ 25 Es un Test severo que fue introducido para asegurar que los aceites candidatos provean adecuada protección para bombas en aplicaciones móviles donde la operación excede el 80% de la capacidad promedio de la bomba.    Limite Especificación Vickers 35 VQ 25 Shell Tellus 37Perdida promedio de peso en anillo  75gr 7,6grPerdida promedio de peso en paletas  15gr  6gr

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

  

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Prueba de estabilidad térmica El aceite se calienta a 135°C en presencia de varillas de cobre y acero durante 7 días al finalizar la prueba se determinan los cambios en peso de las varillas de metal, se observa alguna decoloración en los mismos y formación de lodo en el aceite. 

Resistencia a la oxidación Prueba Turbine Oil Stability Test (TOST). A 300 milímetros de aceite se adicionan 50 mililitros de agua, se colocan carretes de cobre y acero como catalizadores y se sopla oxígeno constantemente para estimular la oxidación. La acidez de la solución es monitoreada continuamente. El tiempo requerido por el aceite para alcanzar el número de neutralización de 2 mg KOH/9 es el tiempo de vida TOST. Además la muestra es examinada a las 1.000 horas para evidenciar los depósitos formados o los cambios en la apariencia del aceite, agua, cobre y acero. 

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

Una tensión interfacial suficientemente baja.  Viscosidad muy elevada del aceite.   Pequeña diferencia de densidad entre ambos líquidos.  Presencia de sulfatos por oxidación del aceite. 

  

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AVERIAS EN LOS MANDOS HIDRAULICOS Reseñamos a continuación, más específicamente desde el punto de vista de los aceites hidráulicos, una serie de averías que se producen en estos mecanismos, sus causas y su corrección. 

Contaminación del fluido con partículas sólidas. La causa más común de averías en sistemas hidráulicos es la contaminación del fluido con partículas sólidas. Es esencial conservar fluidos lo más limpios como sea posible. Esto es particularmente importante para sistemas que operan a presiones altas y aquéllos que incorporan componentes de tolerancia cerrados. La contaminación de los fluidos hidráulicos puede ser causada por:  

La abrasión de la precisión forma las superficies de bombas hidráulicas, actuadores y válvulas del mando, ensanchándolos hasta un punto que puede afectar la exactitud de mando; 

La degradación del fluido por contaminantes catalíticos  La ineficiencia que afecta el rendimiento del sistema, si se adhieren componentes que no se pueden mover libremente 

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

  

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 Sobrecarga El alojamiento de esta bomba de engranajes después de haberse roto y haber sido raspado con repetidos surcos y excesiva presión. 

Calentamiento del aceite Presión de escape demasiado elevada Regular el by‐pass, para que funcione a más baja presión. Aceite demasiado viscoso Utilizar un aceite más fluido. Mal rendimiento de la bomba Utilizar un aceite más viscoso o de índice de viscosidad más elevado. Comprobar la estanqueidad de las juntas y la de las válvulas. Frotamientos anormales de la bomba Comprobar el montaje o reajustar el mismo. Termostato Si el aparato está provisto de termostato destinado a refrigerar el aceite comprobar que no está averiado o parcialmente bloqueado. Cantidad de aceite insuficiente Aumentar la cantidad de aceite en el circuito o en todo caso utilizar un deposito mayor a fin de someter el aceite a un trabajo menos continuado. 

Falta de potencia o pérdida de ella. Averías en el by‐pass Comprobar éste por si tiene algún resorte roto o en mal estado o la válvula estropeada. Velocidad insuficiente de la bomba Comprobar el motor y la transmisión. Mal rendimiento de la bomba Comprobar el estado de la misma y sus componentes. Reemplazar aquellos que no se encuentren en buen estado. Funcionamiento defectuoso de la bomba Buscar la presencia de cuerpos extraños o depósitos que obstruyan los orificios y las válvulas. Aceite demasiado viscoso Utilizar un aceite más fluido. 

Movimiento irregular de los componentes de mando Válvulas engomadas o que quedan abiertas Si las válvulas están engomadas comprobar el estado del aceite y concretamente su oxidación. Buscar la presencia de burbujas de aire en el circuito. Ver si existen partículas metálicas o cuerpos extraños en los asientos de las válvulas. Los componentes con mando oleodinámico, obedecen mal durante el período de marcha 

  

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Comprobar el punto de congelación del aceite utilizado, así como su viscosidad a la temperatura de puesta en marcha; si son demasiado elevadas, cambiar el aceite y reemplazarlo por otro con punto de congelación más bajo e índice de viscosidad más alto. Bloqueo del árbol o de la biela Comprobar el montaje de los ejes de pistones y el estado de las juntas. 

Causas generales de mal funcionamiento Funcionamiento prolongado sin cambio de aceite Debe tomarse periódicamente una muestra de aceite y analizar el grado de oxidación. Efectos sobre la transmisión por oxidación del fluido Aumento de viscosidad ‐ Operación lenta Rotura de cadenas carbonadas ‐ Pérdida de viscosidad ‐ Degradación de Elastómeros Formación de barros ‐ Obturación de válvulas Formación de ácidos ‐ Corrosión Degradación del modificador de fricción ‐ Pobre realización de cambios Contaminación del aceite Proviene generalmente de emulsiones con agua, aceites solubles de corte o líquidos de rectificado. 

Otras causas:  Conocimiento insuficiente del personal que utilice el circuito.  Entrada de aire en el circuito.  Mala calidad del fluido hidráulico  Juntas de calidad mala o defectuosa  Fuentes de contaminación  Desgaste Normal  Mantenimiento y llenado del sistema  Daño repentino. Una partícula de metal grande entrampada en los dientes de una bomba. Una válvula de alivio bloqueada provocó presión haciendo que el árbol de la bomba se 

rompiera.   Daño por degradación. El desgaste abrasivo de la paleta de la bomba hidráulica lleva a la pérdida de mando de la paleta. Rayado del vástago de un cilindro hidráulico. Una vez 

iniciado se acumula más suciedad dentro de las ranuras causando una contaminación extensa. 

  

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Resumen esquemático de averías en sistemas hidráulicos  

                                   

  

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

Estándares de limpieza El código ISO de limpieza se construye a partir de la combinación de dos rangos de números seleccionados de la siguiente tabla. El primer número representa la cantidad de partículas por mililitro de fluido que es mayor a 5 micras, y el segundo número representa la cantidad de partículas que son mayores a 15 micras.  

      CLASE NAS1638 (partículas /100ml)

Tamaño (micras) 

00 0 1 2 3 4 5 6  7 8 9 10 11 12

5‐15  125 250 500 1000 2000 4000 8000 16000  32000 64000 128000 256000 512000 1024000

15‐25   22 44 89 178 356 712 1425 2850  5700 11400 22800 45600 91200 182400

25‐50   4 8 16 32 63 126 253 505  1012 2025 4060 8100 16200 32400

50‐100   1 2 3 6 11 22 45 90  180 360 720 1440 2880 5760

> 100   0 0 1 1 2 4 8 16  32 64 128 256 512 1024

   

 

 

Num. Partículas/ml   Rango ISO 80000‐180000   24 40000‐80000   23 20000‐40000   22 10000‐20000   21 5000‐10000   20 2500‐5000   19 1300‐2500   18 640‐1300   17 320‐640   16 160‐320   15 80‐160   14 40‐80   13 20‐40   12 10‐20  11 5 ‐ 10  10 2.5‐5   9 1.3‐2.5   8 

  

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Tabla de equivalencia códigos de limpieza de lubricantes  

CLASE ISO  CLASE NAS 1638  

CLASE SAE 749 

11/8 2 ‐ 12/9 3 0 13/10 4 1 14/9 ‐ ‐ 14/11 5 2 15/9 ‐ ‐ 15/10 ‐ ‐ 15/12 6 3 16/10 ‐ ‐ 16/11 ‐ ‐ 16/13  7 4 17/11 ‐ ‐ 17/14  8 5 18/12 ‐ ‐ 18/13  ‐ ‐ 18/15  9 6 19/13  ‐ ‐ 19/16  10 ‐ 20/13  ‐ ‐ 20/17  11 ‐ 21/14  ‐ ‐ 21/18  12 ‐ 22/15  ‐ ‐ 23/17  ‐ ‐ 

  

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Niveles de limpieza permisibles por sistema 

Moldeo por inyección 16/11Metalworking  16/11Máquinas herramienta  15/9Equipo de manejo mecánico  18/13 Equipo Móvil  18/11Aviación  13/10 Instalaciones marinas  17/12 Aceite industrial sin uso  16/11 Motores Diesel  21/18 Rodamientos de bolas  15/13/11Rodamientos de Rodillos  16/14/12Rodamientos (Alta velocidad)  17/15/13Rodamientos (Baja velocidad)  18/16/14Cajas de Engranajes Industriales  17/15/13Turbinas a gas (sistema de lubricación)  15/13/10

               

  

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

COMPONENTE  Presión <140 bar  Presión <210 bar  Presión >210 bar

BOMBAS   

Engranajes fijo 20/18/15  19/17/15 18/16/13

Paletas fijo   20/18/15  19/17/14  18/16/13

Pistón fijo   19/17/15  18/16/14  17/15/13

Paletas variable  19/17/15  18/16/14  17/15/13

Pistón variable  18/16/14  17/15/13  16/14/12

VALVULAS   

Direccional (solenoide)  20/18/15  19/17/14

Presión (modulación)  19/17/14  19/17/14

Control de flujo (standard)  19/17/14  19/17/14

Válvulas check  20/18/15  20/18/15

Cartridge   20/18/15  19/17/14

Screw‐in   18/16/13  17/15/12

Válvulas Prefill  20/18/15  19/17/14

direccional sensor de carga  18/16/14  17/15/13

Control remoto hidráulico  18/16/13  17/15/12

Direccional proporcional (throttle)  18/16/13  17/15/12

Control de presión proporcio  18/16/13  17/15/12

Proporcional Cartridge  18/16/13  17/15/12

Proporcional Screw‐in 20/18/15  17/15/12

Servo válvulas  16/14/11  15/13/10

ACTUADORES  

Cilindros  20/18/15  20/18/15  20/18/15

Motores de Paletas 20/18/15  19/17/14  18/16/13

Motores de Pistón Axial  19/17/14  18/16/13  17/15/12

Motores de Engranajes  21/19/17  20/18/15  19/17/14

Motores de Pistón Radial  20/18/14  19/17/15  18/16/13

TRANSMISIONES HIDROSTATICAS  17/15/13  16/14/12  16/14/11

  

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  Nota: Este nivel de contaminación es válido para muestras de fluidos tomadas de un punto del sistema ubicado aguas arriba del filtro, en la línea de retorno.  Los siguientes aspectos deben ser considerados para lograr un nivel objetivo de contaminación:  1. Usando los códigos de contaminación recomendados por Vickers, determine el código más bajo requerido por cualquier componente del sistema. Todos los componentes que emplean fluido de un tanque común deben considerarse parte de un mismo sistema, aún si las operaciones son independientes o secuenciales. La presión de operación del sistema es la máxima presión alcanzada por la máquina durante un ciclo completo de operación.  2. Para cualquier sistema donde el fluido no sea 100% mineral, establezca un nivel por debajo de contaminación para cada tamaño de partícula. Ej.: Si para un aceite mineral el menor código de limpieza requerido para un sistema era 17/15/13 y el sistema trabaja ahora con un fluido agua‐glycol, el nuevo código de contaminación requerido es 16/14/12.  3. Si dos o más de las condiciones siguientes son experimentadas por el equipo o sistema, establezca un nivel menor de contaminación para cada tamaño de partícula.   

Operación intermitente con temperaturas de fluido sobre 71ºC.   Operación con alta vibración o altos choques.   Sistema es crítico para un proceso.  La seguridad personal de los trabajadores podría correr riesgo a causa de un mal funcionamiento del sistema.  Para el sistema arriba mencionado pero operando con temperaturas máximas de 75ºC y donde una avería podría ocasionar heridas al personal, el código a adoptar 

sería 15/13/11.  

            

  

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Método de extensión de la vida útil Con base al código ISO de limpieza recomendado para un fluido o sistema de lubricación y la selección adecuada de los sistemas de filtración instalados en un equipo determinado, es posible extender la vida útil de un componente, sistema, equipo y del mismo fluido. Las siguientes tablas permiten establecer los códigos ISO de limpieza requeridos para extender la vida de un sistema hidráulico, motor Diesel y Rodamientos.  Por ejemplo, para un motor Diesel cuyo nivel de limpieza recomendado es 21/18 para cambio cada 6000 Km, es posible extender su vida útil o el período de cambio del aceite al doble (12000 Km) si adoptamos un nivel de limpieza de 18/15.  Factor de extensión de vida para motores diesel 

A   B2  3  4 5 6 7 8 9 1026/23   23/20  22/19   21/18  20/17  20/17  19/16  19/16  18/15  18/1525/22   22/19  21/18   20/17  19/16  19/16  18/15  18/15  17/14  17/1424/21   21/18  20/17   19/16  19/16  18/15  17/14  17/14  16/13  16/1323/20   20/17  19/16   18/15  17/14  17/14  16/13  16/13  '15/12  '15/1222/19   19/16  18/15   17/14  16/13  16/13  '15/12  '14/11  '14/11  '14/1121/18   18/15  17/14   16/13  '15/12  '15/12  '14/11  '14/11  '13/10  '13/1020/17   17/14  16/13   '15/12  '14/11  '13/10  '13/10  '13/10  '12/9  '12/919/16   16/13  '15/12   '14/11  '13/10  '12/9  '12/9  '12/9  '11/8  '11/818/15   '15/12  '14/11   '13/10  '12/9  '11/8  '11/817/14   '14/11  '13/10   '12/9  '12/916/13   '13/10  '12/9   '11/8'15/12   '12/9  '11/8 '14/11   '11/8  '13/10   '11/8  '12/9   '11/8  

 Factor de extensión de vida para rodamientos 

 

 

  2 3  4 5 6 7 8 9 1026/23   23/20  20/17   18/15  17/14  16/1325/22   22/19  19/16   17/14  16/13  15/1224/21   21/18  18/15   17/14  16/13  15/1223/20   20/17  17/14   16/13  14/11 13/1022/19   19/16  16/13   15/12  13/10 12/921/18   18/15  15/12   14/11  12/9  11/820/17   17/14  13/10   13/10  11/819/16   16/13  12/9   13/1018/15   15/12  11/8   11/817/14   14/11  16/13   13/10  15/12   12/9  14/11   11/8  13/10   11/8  12/9   11/8  

  

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   Factor de extensión de vida para sistemas hidráulicos  

  2  3   4  5  6  7  8  9  10

26/23   23/21  22/19   21/18  20/17  20/17  19/16  19/16  18/15  18/15

25/22   23/19  21/18   20/17  19/16  19/15  18/15  18/14  17/14  17/14

24/21   21/18  20/17   19/16  19/15  18/14  17/14  17/13  16/13  16/13

23/20   20/17  19/16   18/15  18/15  17/13  16/13  16/12  15/12  15/11

22/19   19/16  18/15   17/14  17/14  16/12  15/12  14/11  14/11  14/10

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

20/17   17/14  16/13   15/12  15/12  13/11  13/10  13/9  12/9  12/8

19/16   16/13  15/12   14/11  14/11  13/9  12/9  12/8  11/8  11/8

18/15   15/12  14/11   13/10  13/10  12/8  11/8

17/14   14/11  13/10   12/9  12/9  11/8

16/13   13/10  12/9   11/8  12/8

15/12   12/9  11/8 

14/11   11/8  

13/10   11/8  

12/9   11/8  

 

Selección de un nivel de limpieza 1‐ Determinar el nivel de limpieza recomendado para el más sensible de los componentes del sistema. 2‐ Ajustar el código según el tipo de fluido. 3‐ Ajustar el código por factores externos que incrementan el esfuerzo sobre los componentes del sistema.  

 Todo sistema debe tener previamente fijado un nivel de limpieza claramente especificado en la respectiva documentación de ingeniería de la máquina. Este nivel debe ser fijado después de considerar los componentes del sistema (incluyendo el fluido), La condición de operación típica y las temperaturas de arranque, el ciclo trabajo pesado y las indicaciones de seguridad y vida útil requerida por los sistemas. Como los niveles de limpieza varían de acuerdo con el punto del cual se obtenga la toma de muestra de fluido (por ej. , Depósito, línea de presión línea de retorno etc.), el nivel de limpieza se determina en la línea de retorno, antes del filtro a menos que se especifique lo contrario. La siguiente tabla se ha preparado para ayudar a los ingenieros de mantenimiento para fijar el nivel de limpieza determinado. Los niveles de limpieza están basados sobre evaluaciones de ingeniería que incluyen los materiales y las tolerancias críticas en componentes hidráulicos y componentes de cojinetes cargados. 

  

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NIVELES DE VIDA SUGERIDOS PARA ALCANZAR BUENA VIDA DE LOS COMPONENTES (CIRCA 1976) Esta gráfica asume que la viscosidad está dentro del rango recomendado. 

                                   

  

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Niveles de contaminación Los componentes hidráulicos se fabrican para altos estándares maximizando los niveles de contaminación tolerables. Estas recomendaciones son más valiosas que las recomendaciones tradicionales, es decir, la máxima suciedad permitida en lugar de los niveles de limpieza necesarios para llevar a cabo una operación libre de problemas. 

Como conseguir un nivel de limpieza determinado Hay cuatro factores primordiales para obtener los niveles requeridos de limpieza de un fluido hidráulico o de un sistema de lubricación. Estos son:  

1- Eficiencia inicial del elemento filtrante. 2- Eficiencia del elemento filtrante bajo las presiones del sistema. 3- Localización y tamaño de los dispositivos de control de contaminación en el sistema. 4- Vida útil del elemento filtrante. 

 La norma ISO 4572 establece las directrices para el “Multipass Filter Perfomance Beta Test”. Los resultados de este test son reportados como la relación entre el número de partículas mayores de un tamaño dado, aguas arriba (antes) del filtro en prueba, dividido por número de partículas del mismo tamaño aguas abajo (después) del filtro en prueba. Esta relación es conocida como “Relación Beta o Relación de Filtración”. 

Relaciones Beta y sus eficiencias correspondientes Filtros con Bx = 100 que proveen un 99% de eficiencia han demostrado en pruebas de campo que mantienen excelente control de partículas de un tamaño en específico ó mayor.                   

Beta ,Eficiencia 1 0% 2 50% 5 80% 

10 90% 20 95% 75 98.7% 100 99% 200 99.5% 

1000 99.9% 5000 99.98% 

  

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GRADOS DE FILTRACION Y DE FILTROS 

Filtración nominal Es un valor micrométrico arbitrario indicado por el fabricante del filtro. Debido a la pérdida de reproducibilidad este es normalmente despreciado. 

Filtración absoluta Es el valor correspondiente al tamaño esferoidal de partícula más grande que puede pasar a través de un filtro bajo condiciones de prueba. Es una indicación de la más grande apertura en un elemento filtrante. 

Relación de filtración (Bn) Es la relación del número de partículas más grandes obtenidas en muestreo antes del filtro (upstream) dividido por el tamaño más grande de partículas obtenido en muestreo después del filtro (downstream). La meta es alcanzar la limpieza apropiada del fluido y no el implementar una filtración con la más alta relación de filtración Bn. Por lo tanto la información más importante necesitada por un diseñador ó usuario de un sistema hidráulico es el sistema de limpieza que espera se mantenga cuando el filtro y el medio son apropiadamente instalados en el sistema. Cada grado de filtros tipo V‐PaK de alta eficiencia son previamente probados y clasificados de acierto con los resultados en un nivel del sistema de limpieza que se espera ha de ser alcanzado con el uso de ese filtro. Las Asunciones detrás de estas clasificaciones de limpieza son:  

1- El filtro ve por todo el flujo de fluido del sistema. 2- El filtro es el filtro primario del sistema. 3- Los respiraderos a lo largo del sistema con un razonable nivel de mantenimiento de partículas se limitará el ingreso de la suciedad desde la atmósfera. 

Límites de correlación entre “beta” y sistemas de limpieza y “capacidad de suciedad” y vida de servicio.  Uno de los mayores problemas en la correlación de las pruebas multipaso para la limpieza del fluido en condiciones reales es sometido a grandes esfuerzos. En sistemas activos, los cambios de flujo (a menudo muchos por minuto), presiones pulsantes (cientos por minuto), choques por ondas de descompresión, arranques en frío entre otras variables, contribuyen con la degradación del rendimiento esperado por un filtro. En cambio en las pruebas de laboratorio tipo multipaso el elemento filtrante es sometido a un incremento gradual de presión. En cuanto a las pruebas de fatiga del elemento según prueba (ISO 3724) estas no reflejan una exacta reproducibilidad frente a las condiciones de fatiga bajo condiciones reales dado el desconocimiento que se tiene sobre como el elemento filtrante envejece al final de su vida útil. De manera práctica la mejor forma de identificar un buen filtro es realizándole un sencillo chequeo a su construcción y constitución, observando si  sus pliegues están bien soportados al aplicarle una presión con la mano. Ningún elemento 

Procedimiento Laboratorio Mundo real 

Elevación de Presión  Un incremento gradual  Miles de cambios 

Ciclos de Fatiga  Uno  Millones 

Envejecimiento del elemento  Minutos  Meses 

Vida del elemento  1h  800h 

Contaminante  Prueba de Polvo Fino  Partículas/agua/gas 

Cambio del esfuerzo  Constante  Siempre cambiante 

Fluido Usado  MIL 5606  Una amplia variedad 

Temperatura  37ºC  ‐30°C a 90ºC 

Flujo  Sin pulsaciones  Miles de cambios 

  

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que falle ante estos simples chequeos mantendrá la eficiencia e integridad durante el funcionamiento y por lo tanto mucho menos alcanzará en servicio el nivel de limpieza objetivo. Adicionalmente, mirar en el paquete de construcción de la malla de acero en alambre ya que mantiene el pliegue flexionado y le brinda al filtro un soporte para evitar averías debido a fatiga. La malla de alambre del filtro aguas abajo (después del filtro), también presta función como la última protección en caso de un inesperado sobresfuerzo que pueda causar ruptura en el filtro.  SISTEMA V‐PAK DEL SISTEMA DE LIMPIEZA  

  Sistema de Flujo/ Número de 

pasos a través del filtro Típicos emplazamientos del filtro 

2.0  Flujo total en línea de presión y retorno 

1.5  Flujo total en línea de presión y retorno y línea de recirculación 

1.0  Flujo total en línea de presión ó de retorno 

.5  Circulación de la medida de la línea de recirculación a 15% vol/min 

    

 Los niveles de limpieza conseguidos están afectados por % del flujo del sistema que pasa a través de los filtros, el alojamiento del filtro y las velocidades de entrada de contaminantes junto con el rendimiento del elemento. Los elementos filtrantes sin malla de alambre aguas abajo (downstream, después del filtro) no son recomendados para ser empleados en sistemas hidráulicos ó de lubricación que se encuentren sometidos a mediano esfuerzo (Véase diagrama de rendimiento al banco de prueba del filtro multipaso).         

CODIGO   NUM. VECES FLUJO PASA POR 

FILTRO 

NIVEL DE LIMPIEZA ISO4406 

03  2.0  14/12/10  1.5  15/13/11  1.0  16/14/12  .5  17/15/13

 05   2.0  16/14/12  1.5  17/15/13  1.0  18/16/14  .5  19/17/15

10   2.0  18/16/14  1.5  19/17/14  1.0  20/18/15  .5  21/19/16

  

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Montajes de filtros según el nivel de limpieza requerido                          

  

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Montajeyubicacióndeloscomponentesparacontroldecontaminación 

En sistemas hidráulicos de circuito abierto Los posicionamientos de filtros dentro sistemas hidráulicos pueden ser clasificados mediante tres funciones que pueden desempeñar : Prevención de Ingreso, Sistema de Mantenimiento del Nivel de Limpieza y Aislamiento de Componentes.  Prevención de ingreso: Todo el aire que entra al depósito de aceite debe ser filtrado. Remover la suciedad del aire es muchas veces más fácil que removerla del aceite por lo tanto lo primero que se debe confirmar es que el depósito de aceite está completamente sellado y que las únicas vías de intercambio de aire a este son a través de filtros de aire de suficientemente tamaño y que sean capaces de extraer partículas de 3micrones ó más del aire lo que es lograble utilizando filtros V‐Pak grado 10. En cuanto al fluido del sistema debería pasarse a través de un filtro de alta eficiencia tipo V‐Pak grado 05, antes de ser suministrado al sistema. Esto es a menudo cumplido mediante un Equipo Portátil de Transferencia, que cuenta con un filtro ubicado aguas abajo de la bomba, que se conecta por medio de un acople rápido cuya mitad se haya montada en el depósito y la otra mitad en la descarga permitiendo que el fluido sea bombeado dentro del depósito a presión. Un plan alternativo es contar con un procedimiento que haga pasar el fluido de llenado a través del filtro de la línea de retorno para entrar en el sistema. Una tercera alternativa es el utilizar la bomba de recirculación como bomba de llenado con el filtro en el circuito de renovación para limpiar el aceite nuevo.  MANTENIMIENTO DE LOS SISTEMAS DE LIMPIEZA Hay tres sitios principales en un circuito donde los filtros de control de contaminación deberían ser localizados: Líneas de Presión, Líneas de Retorno ó el Circuito de recirculación. El Filtro de la línea de presión deberá ser montado directamente aguas abajo de cualquier bomba, de volumen fijo operando arriba de 150 bar y cualquier bomba de volumen variable operando arriba de 100 bar. El grupo de elementos rotatorios de una bomba tiene una combinación de superficies de contacto deslizante y de rodamiento que son forzados por la alta presión ó el cambio de la presión de operación.            

  

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  Por lo tanto cuando una bomba opera siempre produce partículas de desgaste. Para sistemas con servo ó válvulas proporcionales el filtro de la línea de alta presión siempre es seleccionado de acuerdo con el tipo de bomba ó presión de operación. La presión de la línea del filtrado debe estar considerando, el equipo de control de contaminación del sistema total, solo si atiende el flujo máximo de la bomba durante más del 60% del ciclo de trabajo pesado de la máquina. Si ningún filtro de retorno es instalado adicionalmente, el diagrama de montaje de Filtración en las Líneas de Presión y Retorno, permite el retorno de la suciedad desde el sistema al paso de la bomba, por lo tanto causando el incremento del desgaste en la bomba antes que la suciedad sea filtrada. 

                  

  

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La línea de retorno es una excelente localización para el filtro de control de contaminación del sistema principal, debe ser suficientemente grande para que pueda admitir como mínimo el 20% de le volumen del sistema por minuto. En casos donde el flujo de la línea de retorno es menos del 20% mínimo (Períodos de operación con bomba en compensación), una bomba y filtro suplementario de recirculación deben ser diseñados dentro del sistema. A menudo sistemas que necesitan filtros de recirculación también necesitan un circuito de salida de enfriado; ambas necesidades pueden ser cumplidas por medio de una sencilla motobomba con el filtro aguas arriba del el enfriador. Un mayor flujo puede causar problemas para los filtros en la línea de retorno, cilindros con una relación de 2:1 ó mayor de área diferencial entre el área del pistón y el área del pistón del lado del vástago significan que durante parte de la conducción de flujo del ciclo de trabajo de la máquina pueden requerir 2 veces el flujo de bomba o más. En sistemas con muy altos flujos ó flujos severamente pulsantes, los filtros del circuito de recirculación son a menudo la mejor elección.                                 

  

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Aislamiento de un componente Los filtros para componentes aislados deben ser considerados por sistemas ó máquinas a proteger aguas abajo en el evento de una avería de bomba ú otro componente importante. Adicionalmente ciertos componentes requieren una dedicada protección basada en sus tolerancias de diseño o la exactitud de sus perfiles. Sin embargo una avería principal puede causar una avería secundaria con inaceptables consecuencias, por lo que se deberá instalar un filtro aislado, malla o trampa especial aguas arriba de este componente. Como las bombas tienen vida finita y cuando fallan las partículas viajan aguas abajo a las válvulas, una malla o trampa en serie debe ser colocada a la entrada de cualquier válvula que sea considerada funcionalmente crítica para el sistema. (Los Servos y Válvulas proporcionales con carretes de arrastre tipo cero, estos carretes tienen finas tolerancias para modular la reacción en los pequeños cambios de flujo de las líneas piloto o las fuerzas de los solenoides proporcionales. Aún en pequeñas cantidades, el sílice pueden causar la degradación de la operación. Las Válvulas individuales o bancos de válvulas deben ser aislados con un filtro sin By‐pass que protege estos componentes de sílices, partículas o desprendimientos que pudieran entrar dentro del sistema durante el mantenimiento de otros componentes. Para servos grandes ó válvulas proporcionales con flujo piloto externo, un filtro sin bypass más pequeño y de menor coste (1) puede ser instalado en la línea piloto mientras la válvula principal es protegida por el sistema de filtro (2). El filtro (3) es una colocación opcional. Un error común que debiera ser evitado es el de seleccionar un filtro de componente aislado más fino que el sistema de filtro. Esto fuerza el filtro a desempeñar la función principal de limpieza del sistema lo cual resulta en una muy corta vida del elemento. Una colocación no recomendada para la ubicación del filtro es en el flujo de drenaje de la carcasa de bombas de circuito abierto ó cerrado. Las juntas del eje en todas las bombas deben mantener un sellamiento de pérdida a cero a muy bajas condiciones de presión diferencial. Estas juntas experimentan un acelerado desgaste siempre y cuando una presión de retorno adicional sea aplicada a la carcasa de la bomba. Si un filtro está siendo considerado en una aplicación de drenaje de carcasa deberá ser revisado con consideración del efecto que este traerá a la vida del sello del eje.         

  

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Sistemas hidráulicos de circuito cerrado  

                               

  

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 Los niveles de limpieza de sistemas hidráulicos de circuito cerrado dependen de los niveles de limpieza del circuito interno. Normalmente un filtro de alta eficiencia en la línea de operación mantendrá los niveles de limpieza requeridos. Pero para transmisiones hidrostáticas funcionando cerca de su presión máxima, se recomienda el uso de filtros dentro del circuito con válvula de reversa. Estos filtros pueden también proteger al motor en caso de una avería catastrófica de la bomba, para su montaje se debe tomar en cuenta el porcentaje de tiempo de la transmisión funcionando en cada sentido cuando colocamos el filtro. Para operación bidireccional con aproximadamente 50% del ciclo de trabajo en cada dirección, se deberán emplear dos carcasas de filtros.  

 

 

 

 

Sistemas de lubricación centralizada Hay dos localizaciones para filtros en un sistema de circulación; Línea de presión y circuito de recirculación. Para operación en línea de presión, el filtro deberá ser dual para permitir el recambio del elemento mientras el sistema sigue operando. Los filtros en el circuito de recirculación son excelentes (Por aplicación y ubicación) y deben ser tan grandes como para filtrar el 50% del flujo de la bomba principal.             

  

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       Después de que los filtros son colocados dentro del sistema se va a considerar por parte del usuario el cómo va a saber cuando se deben cambiar. Bajo los estándares de la norma DIN 24550 se tiene montados todos los filtros con un sistema diferencial de presión que da una fácil lectura de indicación de cambio. La mayoría de los indicadores están diseñados para indicar cuando se ha alcanzado el 95% de la vida del elemento. Esta indicación se incorpora para permitir una operación segura de la máquina hasta el siguiente cambio o parada de mantenimiento oportuna.  

Lavado de sistemas nuevos o reconstruidos El momento más crítico en la vida de un sistema hidráulico ó de circulación es la puesta en marcha. Durante este tiempo muchas de las partículas en los componentes y algunas otras añadidas durante el proceso de ensamblaje son recirculadas dentro del sistema. Es crítico el que esta contaminación sea capturada y retirada fuera del sistema mientras este se encuentra aún sin entrar a soportar cargas de servicio ó trabajo.  

Sistema de lavado Hay tres pasos para un proceso de lavado. Primero, la máquina debe ser alimentada con el fluido del sistema a través de todas las líneas y componentes. Segundo, este proceso debe desalojar la contaminación de todos los componentes y líneas, y tercero, los contaminantes deben ser capturados por un filtro altamente eficiente. Para desalojar y transportar la suciedad, lo más aconsejable es el usar un fluido de baja viscosidad a una alta velocidad de línea. Se puede utilizar un fluido limpiador especial, así como también el fluido hidráulico del sistema pero a una mayor temperatura. Para conseguir hacerlo fluir a través de todas las válvulas, accesorios y líneas debe ser operado muchas veces. En algunos casos son necesarias líneas que son conectadas alrededor de un componente para permitir elevadas velocidades de flujo del fluido a través de la línea. La captura de partículas a lavar para obtener un nivel de limpieza 16/14/11 de una forma razonablemente rápida es usando un filtro medio tipo V‐Pak “05”. Este filtro de la marca Vickers ostenta una combinación de alta eficiencia y alta capacidad necesarias para conseguir una limpieza adecuada. El nivel de limpieza objetivo para el lavado, debe ser dos códigos ISO menor que el nivel 

  

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objetivo de limpieza para la operación del sistema. Cuando el aceite nuevo es introducido dentro de un sistema debidamente lavado, conseguiremos el equilibrio del sistema en menos tiempo y con un menor consumo de vida del elemento filtrante.  Como en cualquier aspecto del diseño de la máquina o mantenimiento, coste de instalación y operación este también es un aspecto de mucho interés. Para filtros, la vida util y el coste inicial de ese elemento se analizan para determinar el coste del elemento. El más importante aspecto de ganar una larga vida de servicio del elemento es el minimizar el riesgo de contaminación. Los depósitos necesitan filtros de venteo (<ó= 3 micras) que eliminen la suciedad antes de que esta entre al sistema. Los puertos de acceso y puertas se deben mantener cerradas para que la suciedad no sea arrastrada hacía el interior del sistema. Para los Vástagos de cilindros, que arrastran hacia dentro la contaminación del ambiente, deben ser protegidos con guardapolvos que minimicen la entrada de contaminantes. El segundo aspecto en importancia para una larga vida de servicio es mantener los niveles de limpieza del fluido en un objetivo menor. Períodos de operación de la máquina con fluido sucio causan un acelerado desgaste interno. Siempre cambiar un elemento según indicación y utilizando componentes originales del fabricante del sistema, porque su rendimiento es constante y superior bajo esfuerzo. La tercera consideración es la vida de servicio del elemento ó la “Capacidad de Suciedad” del elemento. Este valor es calculado como parte de la prueba de eficiencia. Puesto que hay muchas diferencias con las condiciones de prueba (Prueba de Suciedad Fina (ACFTD) contaminación, alcanzando una sola presión, etc.) y la operación real del sistema, los valores de capacidad de suciedad diferentes no correlacionando bien los cambios en la vida de servicio del elemento. La capacidad de suciedad del elemento solo puede ser usada para comparar elementos bajo muy específicas condiciones de laboratorio y como resultado los valores de capacidad de suciedad obtenidos solo deben ser tenidos en cuenta a nivel informativo. Los packs de filtros V‐Pak multicapa tipo Vicker proveen una capacidad extra de rendimiento superior. Algunos elementos filtrantes pueden brindar una importante capacidad de suciedad bajo condiciones de laboratorio, pero en la experiencia de campo no incrementan la vida de servicio. Un aspecto que se ha observado frecuentemente es que la capacidad de suciedad y vida de servicio es el efecto del área del elemento de “x” área con un elemento de “2x” área, por lo que se esperaría que la vida se incrementara al doble, pero en la operación real de un sistema la extensión de la vida de uso es de 2.5 a 3.5 veces. Esto es porque la densidad de flujo a través un área permite una captura de contaminantes más efectiva. Elementos filtrantes más grandes tienen un menor coste en el control de contaminación desde la óptica de costes de operación. 

Monitoreo y confirmación del logro del nivel de limpieza objetivo Cada vez que un nivel limpieza objetivo ha sido fijado y los filtros han sido seleccionados y colocados dentro del sistema, el último paso es el de confirmar y monitorear que el nivel de limpieza objetivo ha sido conseguido. La mejor forma de confirmar si este nivel objetivo de limpieza está siendo alcanzado es tomando una muestra representativa de la línea de retorno antes del filtro y enviarla a un laboratorio cualificado para que se obtenga el reporte de conteo de partículas según método ISO 4406 (el cual incluye conteo de partículas de 2 micras). Estos laboratorios reportan los niveles de limpieza con tres rangos de códigos correspondientes a 2 micras, 5 micras, 15 micras. Con esta información es posible determinar que el sistema hidráulico o de lubricación tiene el fluido limpio para garantizar una prolongada operación confiable. El continuo desarrollo de las ciencias ambientales han dado como resultado las normas concernientes al deshecho y manejo de los aceites usados de sistemas hidráulicos y de lubricación. Los usuarios de productos derivados del petróleo han descubierto las ventajas de extender la vida de uso del aceite entre 4 a 6 veces a través de la implementación de un mejor control de contaminación y la sistematización del control de contaminación por partículas, y evitando de esta forma los altos costes de reemplazo y deshecho de fluidos envejecidos.  

  

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Como tomar una muestra representativa Generalmente el lugar correcto de toma es en la línea de retorno directamente antes del filtro. Un buen diseño de sistema instalará en este lugar una válvula de muestreo. Una localización alternativa para muestreos es tomarla directamente del depósito del fluido utilizando un kit muestreador por bomba de vacío, orientando la manguera muestreadora totalmente limpia hacia la línea de presión antes de la bomba. Bajo este muestreo debe garantizarse que la manguera muestreadora sea sumergida a la mitad de la altura del depósito, dentro del fluido y así evitar que la muestra contenga los sedimentos del fondo del depósito, que pueden causar un muestreo no representativo. En todas las situaciones de muestreo es imperativo que el sistema esté operando o esté recién parado cuando se toma la muestra. Esto garantiza que la contaminación en ese sistema esté circulando y disponible a ser capturada en la misma botella. Cada vez que el nivel de limpieza ha sido conseguido y confirmado, la práctica normales de mantenimiento dicta que se debe remuestrear dentro de intervalos regulares para confirmar que el nivel de limpieza apropiado está siendo mantenido. Si se incrementan los valores codificados de nivel de limpieza, significa que el sistema está funcionando más sucio de lo que debiera y por lo tanto la primera cosa que hay que inspeccionar es si hay una nueva via de contaminantes en el sistema. Inspeccionar que todas las puertas de acceso están cerradas y que los filtros de venteo están montados y operando. La siguiente inspección es la de confirmar si los filtros de fluido no están en Bypass, ante lo cual se deben cambiar, y por último puede ser necesario el añadir un filtro más al sistema. Ante la última situación, la solución más común es la de añadir un circuito de recirculación (Bomba, motor y filtro) al depósito de aceite. Después de cualquier cambio por mantenimiento del sistema, una muestra debería ser tomada para confirmar que el nivel de limpieza está siendo mantenido.  

Mantenimiento proactivo Es él más reciente concepto que se haya incorporado dentro de la ciencia del mantenimiento y una parte importante de este es el control sistematizado de contaminación, que se sirve de sensores colocados en el flujo del fluido, que permiten con sus señales, al ser combinadas con un ordenador analizador el hacer un diagnóstico del estado sobre la salud operacional de la máquina. Este concepto promete un incremento de la confiabilidad del fluido hidráulico y el aceite lubricante de equipos. Para cualquier consideración adicional de mejora de un diseño del sistema del fluido hidráulico o del sistema de lubricación de la máquina, se puede solicitar la ayuda del fabricante de los equipos a través de sus diferentes representaciones.