Bombas y fluidos hidráulicos

Las bombas pueden volverse ineficientes o incluso fallar catastróficamente simplemente porque se usa el tipo incorrecto de fluido hidráulico. ¿Cómo sabe si está utilizando el tipo correcto de fluido para su bomba hidráulica? La respuesta a esa pregunta depende de varios factores, incluido el tipo de bomba, su temperatura máxima de funcionamiento, su presión máxima de funcionamiento e incluso el tipo de material del que están hechos los sellos de la bomba.

Líquido Hidráulico

El fluido hidráulico (a veces denominado aceite hidráulico) puede tener múltiples propósitos en un sistema hidráulico y sus componentes individuales, incluidas las bombas. Estos propósitos incluyen lo siguiente:

• Transmitiendo energía
• Disipando el calor
• Prevención de la corrosión
• Componentes lubricantes dentro del sistema hidráulico

En la mayoría de los casos, el factor más importante es la capacidad del fluido para transmitir energía, pero eso puede verse comprometido si queda demasiado calor atrapado dentro de la bomba, se permite que los componentes internos se corroan o no hay suficiente lubricación para evitar daño superficial de los componentes internos.

Por qué el fluido hidráulico es importante para las bombas

La bomba hidráulica es el corazón de cualquier sistema hidráulico, y la elección incorrecta del fluido puede afectar seriamente el rendimiento y la vida útil de la bomba. De hecho, el uso de un fluido que no se adapta bien a la bomba puede provocar una falla catastrófica que puede causar problemas en cascada en todo el sistema. Los problemas que pueden surgir como resultado de una mala elección de líquidos incluyen:

• Generación excesiva de calor
• Formación de lodos y barnices
• Erosión y desgaste superficial excesivo
• Reducción de la vida útil de los componentes
• Eficiencia del sistema significativamente reducida

Si una bomba presenta alguno de estos síntomas, puede ser el momento de buscar un fluido hidráulico más apropiado para ella.

Propiedades clave de los fluidos hidráulicos

Cuando llega el momento de seleccionar un fluido para su sistema, es importante saber qué propiedades son importantes para su aplicación particular. Las características más importantes de un fluido hidráulico incluyen su viscosidad, lubricación, propiedades térmicas, inflamabilidad, estabilidad y formación de espuma.

Viscosidad

La viscosidad es una medida de la resistencia de un fluido a fluir, siendo la miel un ejemplo de alta viscosidad, el agua un ejemplo de viscosidad de nivel medio y la mayoría de los gases presentan una viscosidad muy baja. Está estrechamente relacionado con la temperatura, ya que los fluidos hidráulicos se vuelven más viscosos a medida que bajan las temperaturas.

Si un fluido hidráulico tiene una viscosidad demasiado alta, el sistema no funcionará de manera eficiente debido a las pérdidas que implica vencer la resistencia del fluido al movimiento. Además, pueden ocurrir daños porque los componentes dentro del sistema no estarán completamente lubricados. Sin embargo, si la viscosidad es demasiado baja, aún puede haber problemas de lubricación y el fluido no será tan efectivo para transmitir energía.

Lubricación

Un buen fluido hidráulico servirá como lubricante dentro del sistema, protegiendo las superficies críticas de daños y evitando el contacto de metal con metal. En algunos casos, un sistema hidráulico o una bomba pueden requerir un fluido hidráulico con aditivos para mantener su lubricidad en presencia de altas presiones.

Propiedades Térmicas

Es muy importante tener en cuenta el rango esperado de temperaturas de funcionamiento del sistema para que el fluido hidráulico se mantenga estable y pueda mantener la viscosidad deseada . Esto puede ser un problema importante para los equipos que están expuestos a temperaturas exteriores, especialmente cuando las temperaturas descienden por debajo del punto de congelación. Además, el fluido debe poder disipar el calor generado por las caídas de presión y la fricción.

Inflamabilidad

Para uso en un ambiente explosivo o altamente inflamable, el fluido hidráulico debe tener un alto punto de inflamación. El punto de inflamación es la temperatura a la cual el fluido hidráulico emite suficiente vapor para encenderse en el aire. Sin embargo, tenga en cuenta que los fluidos hidráulicos también pueden encenderse fácilmente si se descargan a una presión lo suficientemente alta como para producir una fina neblina de aceite. Los fluidos hidráulicos deben tener una composición que no sea de petróleo o contener grandes cantidades de agua si la inflamabilidad es un problema.

Estabilidad

Idealmente, un fluido hidráulico debería ser no volátil. Debe permanecer tanto física como químicamente estable incluso en presencia de fluctuaciones de presión extremas, un amplio rango de temperatura de funcionamiento e incluso almacenamiento a largo plazo.

Espuma

Otro problema potencial con los fluidos hidráulicos es la formación de espuma, que ocurre cuando el fluido hidráulico libera gases atrapados. La formación de espuma puede provocar un aumento de la temperatura del sistema, así como una pérdida de fluido hidráulico a medida que se liberan los gases.

Tipos de Fluido Hidráulico

Hay tres tipos básicos de fluido hidráulico:a base de agua, a base de petróleo y sintético. Cada tipo tiene sus propias características especiales que lo hacen ideal para ciertas aplicaciones. Además, hay algunos fluidos que se prefieren para aplicaciones que pueden afectar el medio ambiente.

A base de agua

El tipo más antiguo de fluido hidráulico es a base de agua, pero en los tiempos modernos no se usa tanto como otros tipos de fluido hidráulico. Tenga en cuenta que, si bien el agua puede no ser tan eficaz en la lubricación, es ideal para situaciones en las que la posibilidad de incendio es una preocupación importante. En cuanto al precio, los fluidos a base de agua son más baratos que los fluidos sintéticos, pero aún más caros que los fluidos a base de petróleo.

A base de petróleo

Los fluidos a base de petróleo se usan mucho más comúnmente que los fluidos a base de agua y son una alternativa más económica a los fluidos sintéticos. Hay varios tipos de fluidos a base de petróleo que se diferencian entre sí en función de cómo se procesaron los productos derivados del petróleo:

• Grupo I:producido a partir de aceites minerales solventes neutros
• Grupo II:compuesto por aceite base hidroprocesado
• Grupo III:compuesto por aceites base hidrocraqueados

Los grupos de aceite base más altos ayudan a prolongar la vida útil de su bomba hidráulica al ofrecer una mejor resistencia a la corrosión, estabilidad y lubricación. Si bien es posible que no ofrezcan el mismo nivel de rendimiento que los fluidos sintéticos de mayor costo, la inclusión de aditivos mejorará sus propiedades. Sin embargo, uno de los problemas con los fluidos hidráulicos a base de petróleo es la tendencia a acumular sedimentos, lo que puede comprometer el rendimiento y la eficiencia de la bomba hidráulica.

Los aditivos comprenden alrededor del 1 % o menos de los fluidos a base de petróleo, pero tienen un tremendo impacto en el rendimiento del fluido hidráulico. Los componentes clave del paquete de aditivos incluyen antioxidantes, componentes antidesgaste, inhibidores de espuma, modificadores de viscosidad e inhibidores de oxidación.

Sintético



Los fluidos hidráulicos sintéticos son artificiales y están diseñados específicamente para proporcionar propiedades de alto rendimiento que también funcionan bien en entornos inflamables. Estos fluidos son los más caros, pero funcionan mejor que los otros tipos de fluidos hidráulicos cuando se exponen a variaciones extremas de temperatura y altas presiones. Sin embargo, a diferencia de los fluidos a base de petróleo y agua, pueden ser incompatibles con ciertos materiales de sellado y pueden ser tóxicos.

Fluidos hidráulicos y tipo de bomba

Los tres tipos más comunes de bombas son engranajes, paletas y pistones. Las necesidades de cada bomba difieren ligeramente .

Bombas de engranajes

Las bombas de engranajes funcionan comprimiendo el fluido entre la pared interior de la caja de engranajes y el volumen de aire atrapado de los dientes del engranaje engranado. Por lo general, se clasifican como internas o externas, siendo las bombas de engranajes internos las más confiables de las dos. Además, las bombas de engranajes internos pueden funcionar en seco durante períodos breves. La mayoría de las bombas de engranajes necesitan un fluido que pueda manejar una temperatura y presión máximas de 158 °F, 500 psi. Las bombas de engranajes funcionan mejor con fluidos que tienen una viscosidad ISO VG de 15 a 32 para una temperatura máxima de 140 °F y de 32 a 68 para una temperatura máxima de 158 °F.

Bombas de paletas

En una bomba de paletas, los rotores con ranuras están montados en un eje que gira excéntricamente a un anillo de levas, creando así cámaras de paletas. Las cámaras de paletas en el lado de descarga disminuyen de volumen y expulsan el fluido; las del lado de admisión aumentan de volumen y extraen fluido. Para las bombas de paletas con una presión operativa de 500 psi, la viscosidad ISO VG puede oscilar entre 15 y 22. Cuando la presión operativa máxima es de alrededor de 1000 psi, la viscosidad depende en gran medida sobre la temperatura máxima de funcionamiento. Para temperaturas de funcionamiento de hasta 104 °F, la viscosidad debe estar entre 10 y 15; para temperaturas entre 104 y 140 °F, la viscosidad recomendada es de 15 a 32. Cuando se espera que las temperaturas máximas de funcionamiento alcancen los 158 °F, se recomienda encarecidamente un fluido de mayor viscosidad del orden de 22 a 46.

Bombas de pistón



Las bombas de pistón son un poco más complejas y pueden alcanzar niveles de presión mucho más altos que las bombas de paletas o de engranajes. Para presiones bajas de alrededor de 500 psi y temperaturas de hasta 158 °F, la viscosidad debe ser de alrededor de 15 a 22. Para presiones medias a altas (alrededor de 4250 psi), la viscosidad depende en gran medida de la temperatura, como ocurría con los motores de paletas.

Resumen

A menos que se utilice una bomba de engranajes en un entorno muy inflamable, los fluidos a base de petróleo o sintéticos deberían funcionar bien. La viscosidad del fluido, que es uno de los factores más importantes relacionados con la selección de un fluido hidráulico, depende en gran medida tanto de la temperatura como de la presión, y las condiciones de trabajo a baja temperatura requieren un fluido de menor viscosidad. Además, el fluido debe ser químicamente compatible con los sellos utilizados en la bomba; esto suele ser un problema relacionado con el uso de fluidos sintéticos.

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