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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA

CIRCUITOS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

CIRCUITOS HIDRÁULICOS

SELECCIÓN DE ACEITES HIDRÁULICOS

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CLASIFICACION DE LOS ACEITES LUBRICANTES POR SU ORIGEN

   Aceites Minerales:  Los aceites minerales proceden del Petroleo, y son elaborados del mismo despues de múltiples procesos en sus plantas de producción, en las Refinarías. El petroleo bruto tiene diferentes componentes que lo hace indicado para distintos tipos de producto final, siendo el más adecuado para obtener Aceites el Crudo Parafínico.

   Aceites Sintéticos: Los Aceites Sintéticos no tienen su origen directo del Crudo o petroleo, sino que son creados de Sub-productos petrolíferos combinados en procesos de laboratorio. Al ser más largo y complejo su elaboración, resultan más caros que los aceites minerales. Dentro de los aceites Sintéticos, estos se puden clasificar en:

OLIGOMEROS OLEFINICOS ESTERES ORGANICO POLIGLICOLES FOSFATO ESTERES

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ADlTIVOS DE LOS ACEITES LUBRICANTES INDUSTRIALES     ADITIVOS ANTIDESGASTE: La finalidad de los lubricantes

es evitar la fricción directa entre dos superficies que están en movimiento, y estos aditivos permanecen pegados a las superficies de las partes en movimiento, formando una película de aceite, que evita el desgaste entre ambas superficies.

     ADITIVOS DETERGENTES: La función de estos aditivos es

lavar las partes interiores en el motor, que se ensucian por las partículas de polvo, carbonilla, etc., que entran a las partes del equipo a lubricar, motor, etc.

     ADITIVOS DISPERSANTES: Este tipo de  aditivos pone en

suspensión las partículas que el aditivo detergente lavó y las disipa en millones de partes, reduciendo su impacto para la zona a lubricar.

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CLASIFICACION DE LOS ACEITES LUBRICANTES PARA MOTORES SAE (Society of Automotive Engineers) - Sociedad de Ingenieros Automotrices API (American Petroleum Institute) – Instituto Americano del Petróleo ASTM (American Society for Testing Materials) - Sociedad Americana de Prueba de Materiales Otras clasificaciones de fabricantes, etc.    SAE - GRADO DE VISCOSIDAD DEL ACEITE     El índice SAE, TAN solo indica como es el flujo de

los aceites a determinadas temperaturas, es decir, su VISCOSIDAD. Esto no tiene que ver con la calidad del aceite, contenido de aditivos, funcionamiento o aplicación para condiciones de servicio especializado. 

   La clasificación S.A.E. está basada en la viscosidad del aceite a dos temperaturas, en grados Farenheit,  0ºF  y  210ºF, equivalentes a -18º C y 99º C, estableciendo ocho grados S.A.E. para los monogrados y seis para los multigrados.

     Por ejemplo, un aceite SAE 10W 50, indica la viscosidad del aceite medida a -18 grados y a 100 grados, en ese orden. Nos dice  que el ACEITE se comporta en frío como un SAE 10 y en caliente como un SAE 50. Así que, para una mayor protección en frío, se deberá recurrir a un aceite que tenga el primer número lo más bajo posible y para obtener un mayor grado de protección en caliente, se deberá incorporar un aceite que posea un elevado número para la segunda.

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API - CATEGORIA DE SERVICIO    Los rangos de servicio API, definen una calidad mínima que debe de tener el aceite. Los rangos que comienzan con la letra C (Compression (compresión)– por su sigla en ingles) son para motores tipo DIESEL, mientras que los rangos que comienzan con la letra S (Spark (chispa) - por su sigla en ingles) son para motores tipo GASOLINA. La segunda letra indica la FECHA o época de los rangos, según tabla adjunta.

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PROPÓSITOS DEL FLUIDOEl fluido hidráulico tiene cuatro finalidades

principales: Transmitir potencia Lubricar piezas Sellar las tolerancias entre componentes Enfriar o disipar el calor.

Transmisión de potencia: para ello debe ocurrir la menor compresión en el líquido. Aunque la mayoría de los líquidos son compresibles, también lo son a un grado que es despreciable; ya que de la presión que se ejerce en una tubería de radio “x” con una longitud “l” sellada por completo por las paredes de un cilindro de doble acción, se pierde alrededor de 1/1000000 (un millonésimo de la presión aplicada).Además de la compresibilidad, la mayoría de los aceites hidráulicos deben de fluir con facilidad a través de los componentes y válvulas.

Lubricación: los elementos de las bombas, válvulas y actuadores, siendo de materiales metálicos, necesitan de una capa protectora que les proporcione la mayor resistencia a la fricción posible. La mayoría de los aceites son los que brindan esta resistencia por medio de una película de aceite hidráulico. Para ello se han creado aceites con aditivos y características especiales, dependiendo del uso, la mayoría de los aceites de este tipo suelen ser sintéticos.La experiencia ha demostrado que los aceites de tipo 10W y 20-20W de la SAE del tipo MS que se utiliza en la lubricación de motores, resultan excelentes para el servicio hidráulico cuando no se trabaja en presencia de agua o muy poca de ella.

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Sellamiento: en muchos casos el fluido es el único sello contra la presión en un componente hidráulico.

PROPÓSITOS DEL FLUIDOEnfriamiento: la circulación del aceite a través de la tubería de un circuito hidráulico “absorbe” el exceso de calor y actúa como un agente disipador:

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Requisitos de calidad: además de las funciones primarias, el fluido hidráulico debe cumplir con un gran número de requisitos de calidad (según los estándares de calidad ISO ASTM SAE entre otros), de entre los cuales se encuentran:

Evitar la oxidación Evitar o retardar la formación de sedimento, barnices etc. Mantener su propia estabilidad Reducir costos en cambios de aceites Mantener un cuerpo relativamente estable en un amplio rango de

temperaturas Evitar la corrosión y picaduras en los metales Separar el agua Compatibilidad con sellos y empaques Es de suponer que estos requisitos de calidad estén sujetos a

disponibilidad en los aceites hidráulicos, ya que en algunos casos, no se encontrarán en el fluido, debido a diversas razones.

PROPÓSITOS DEL FLUIDO

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ViscosidadAlgunos de los métodos para definir la

viscosidad, en orden decreciente de exactitud son los siguientes:

Viscosidad absoluta (poise) Viscosidad cinemática (centistokes) Viscosidad relativa (segundos Saybolt

Universales(SUS)). Números SAE

Por razones de costumbre histórica, en E.U.A., los requisitos de viscosidad del fluido hidráulico se especifican en S.U.S.

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Otra forma de calcular la viscosidad de un aceite es por medio de tablas de equivalencia de proporcionan la viscosidad de varios tipos de aceites según la velocidad, el caudal y otros factores, que se deseen en nuestro circuito:

Viscosidad

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Ahora bien se puede realizar el cálculo de la viscosidad cinemática a partir de los siguientes cálculos:

O podemos utilizar la viscosidad cinemática para calcular el diámetro de la tubería que utilizaremos en el circuito, sabiendo que el número de Reynolds debe de ser menor a 2000, ya que de otra forma, la pérdida de energía sería considerable

ViscosidadOtra forma de determinar la viscosidad de un fluido es por medio de la siguiente fórmula:Sabemos que:

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Viscosidad absoluta: “la fuerza que se requiere por unidad de área para mover una superficie paralela a una velocidad de un centímetro por segundo sobre una superficie paralela, separadas por una película de fluido de un centímetro de espesor:

En el sistema métrico, la fuerza se expresa en dinas y el área en centímetros cuadrados.

Dicho de otra forma, el poise es la relación entre el esfuerzo cortante y el porcentaje de corte del fluido.

Viscosidad

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Viscosidad S.U.S.

Para la mayor parte de los fluidos bastará con conocer la viscosidad relativa de los fluidos,

Esta se determina midiendo el tiempo que tarda en fluir una cantidad específica del fluido , a través de un orificio estándar de dimensiones específicas a una temperatura establecida (en otras palabras, en ambiente de laboratorio).

El método mas utilizado es el del viscosímetro de Saybolt:

Viscosidad

El tiempo que tarda la cantidad metida de líquido en fluir por el orificio, determina la viscosidad en segundos Saybolt universales, tiempo tomado mediante un cronómetro.De lo anterior sabemos que un líquido mas espeso tendrá un número mayor de S.U.S., mientras que un líquido poco viscoso, tendrá un número S.U.S. menor.

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Puesto que el aceite se espesa a bajas temperaturas y se vuelve mas fluido con el aumento de temperaturas, la viscosidad se debe expresar como determinado número de S.U.S. a una temperatura específica.las pruebas se realizan en general a 100°F o a 210°F.

Para aplicaciones industriales, las viscosidades del aceite hidráulico en general se encuentran alrededor de los 150 S.U.S.@ 100°F. como norma general, la viscosidad nunca deberá ser inferior a 45 S.U.S., ni mayor a 4000 S.U.S; sin importar cual será la temperatura; eso nos obliga a calcular la viscosidad de nuestro aceite a rangos de temperatura diferentes. Cuando existan temperaturas extremas, el fluido debe de tener un alto índice de viscosidad.

Viscosidad

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NÚMEROS S.A.E.

Los números SAE han sido establecidos por la “Sociedad de Ingenieros Automotrices”, a fin de especificar ciertos porcentajes de viscosidades S.U.S. de los aceites a temperaturas de prueba S.A.E.

Los “números de invierno” (Winter) se determinan mediante pruebas a 0°F, así se obtienen los aceites 5W, 10W, 20W, etc.

Los números de aceites para verano (20W, 30W, 40W, 50W, etc.), designan el porcentaje a 210°F, números que han sido mostrados en la tabla anterior.

Viscosidad

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Índice de viscosidadEs una medida arbitraria de la resistencia de un fluido al cambio de la viscosidad con

los cambios de temperatura. Se dice que un alto índice de viscosidad (V.I.), cuando presenta viscosidad relativamente estable a temperaturas extremas. Un fluido que se espesa mucho al enfriarse y se “adelgaza”, demasiado a altas temperaturas, tiene un bajo V.I.

En esta figura se hace la comparación entre aceites de 50 y 90 V.I. respectivamente.

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Índice de viscosidad

Nótese que el aceite con 90 VI es mas delgado a 0 grados, y mas espesoA 210 grados, aún cuando ambos tienen la misma viscosidad a 100 grados.

Originalmente la escala V.I. era de 0 a 100 y representaba desde las peores hasta las mejores características V.I. conocidas. En la actualidad, los aditivos Químicos y las técnicas de refinamiento han aumentado el V.I. de algunos aceites de forma significativa. Un alto V.I. resulta conveniente cuando el equipo opera a temperaturas extremas, sin embargo, el V.I. no es crítico en máquinas que funcionan a temperaturas relativamente constantes.

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Punto de fluidezEs la temperatura mas baja a la que puede fluir

un aceite hidráulico o cualquier líquido. Esta es una especificación importante en los casos en los que el sistema hidráulico quedará expuesto a temperaturas sumamente bajas. Como regla general, el punto de fluidez debe encontrarse a 20 °F menos que la temperatura a la que se desea operar la máquina hidráulica.

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Capacidad de lubricación

Resulta deseable que las piezas móviles de un sistema hidráulico cuenten con los espacios suficientes como para permitirles desplazarse entre sí, con una buena película de aceite de por medio.

Cuando así ocurre, se dice que existe lubricación de película completa, en tanto el fluido posea la viscosidad adecuada, las imperfecciones de la superficie de las piezas no entran en contacto. Sin embargo, en cierto equipo de alto rendimientoCon el que se trabaja a mayores velocidades y presiones, aunados a menores Espacios; vuelven a la película de aceite muy delgada, y entonces surge una situación llamada lubricación límite o de frontera, en este caso puede existir Contacto entre las superficies de los metales, lo que amerita requerir aceites hidráulicos con propiedades químicas de lubricación

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Resistencia a la oxidaciónLa oxidación o unión química con el oxígeno, reduce

gravemente la duración en servicio de un fluido, así como de los componentes metálicos. Los aceites derivados del petróleo son particularmente susceptibles a la oxidación, ya que el oxígeno se combina fácilmente con el carbono y el hidrógeno, que son los elementos de los que se constituye el aceite.

La mayor parte de los productos de la oxidación son solubles en aceite, ocurriendo nuevas reacciones en estos productos, que provocan la formación de sedimentos, gomosidades y barnices perjudiciales para el sistema hidráulico.

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Bibliografía: Manual de hidráulica industrial 935100-A,

VYCMEX http://sitioniche.nichese.com/hidraulica.html

http://www.solomantenimiento.com/m-aceite-lubricante.htm