Un fluido hidráulico o líquido hidráulico es el medio por el cual se transfiere la energía en la maquinaria hidráulica . Los fluidos hidráulicos comunes se basan en aceite mineral o agua. [1] Ejemplos de equipos que pueden usar fluidos hidráulicos son excavadoras y retroexcavadoras , frenos hidráulicos , sistemas de dirección asistida , transmisiones automáticas , camiones de basura , sistemas de control de vuelo de aviones , elevadores y maquinaria industrial .
Los sistemas hidráulicos como los mencionados anteriormente funcionarán de manera más eficiente si el fluido hidráulico utilizado tiene cero compresibilidad .
Funciones y propiedades
La función principal de un fluido hidráulico es transmitir energía. En uso, sin embargo, hay otras funciones importantes del fluido hidráulico, como la protección de los componentes de la máquina hidráulica. La siguiente tabla enumera las funciones principales de un fluido hidráulico y las propiedades de un fluido que afectan su capacidad para realizar esa función: [2]
Función | Propiedad |
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Medio para transferencia y control de potencia | |
Medio para transferencia de calor |
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Medio de sellado |
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Lubricante |
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Eficiencia de la bomba |
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Funcion especial |
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Impacto medioambiental |
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Vida funcional |
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Composición
Stock base
El fluido hidráulico original, que se remonta a la época del antiguo Egipto , era el agua . A partir de la década de 1920, el aceite mineral comenzó a usarse más que el agua como materia prima debido a sus propiedades de lubricación inherentes y su capacidad para usarse a temperaturas superiores al punto de ebullición del agua. Hoy en día, la mayoría de los fluidos hidráulicos se basan en aceites minerales.
Los aceites naturales como la colza (también llamado aceite de canola ) se utilizan como materias primas para fluidos donde la biodegradabilidad y las fuentes renovables se consideran importantes.
Otros materiales base se utilizan para aplicaciones especiales, como resistencia al fuego y aplicaciones de temperaturas extremas . Algunos ejemplos incluyen: éteres de glicol , éster de organofosfato , polialfaolefina , propilenglicol y aceites de silicona .
NaK -77, una aleación eutéctica de sodio y potasio , se puede utilizar como fluido hidráulico en entornos de alta temperatura y alta radiación, para rangos de temperatura de 10 a 1400 ° F (-12 a 760 ° C). Su módulo de volumen a 1000 ° F (538 ° C) es 310,000 psi (2.14 GPa), mayor que el de un aceite hidráulico a temperatura ambiente. Su lubricidad es pobre, por lo que las bombas de desplazamiento positivo no son adecuadas y se deben utilizar bombas centrífugas. La adición de cesio cambia el rango de temperatura útil de -95 a 1300 ° F (-70 a 704 ° C). La aleación NaK-77 fue probada en sistemas hidráulicos y fluídicos para el misil supersónico de baja altitud . [3]
Otros componentes
Los fluidos hidráulicos pueden contener una amplia gama de compuestos químicos, que incluyen: aceites , butanol , ésteres (por ejemplo , ftalatos , como DEHP , y adipatos , como adipato de bis (2-etilhexilo) ), polialquilenglicoles (PAG), organofosfato (por ejemplo, tributilfosfato ), siliconas, hidrocarburos aromáticos alquilados, polialfaolefinas (PAO) (por ejemplo, poliisobutenos ), inhibidores de la corrosión (incluidos los depuradores de ácidos ), aditivos anti- erosión , etc.
Fluidos hidráulicos biodegradables
Las aplicaciones ambientalmente sensibles (por ejemplo , tractores agrícolas y dragados marinos ) pueden beneficiarse del uso de fluidos hidráulicos biodegradables a base de aceite vegetal de colza ( canola ) cuando existe el riesgo de un derrame de aceite de una línea de aceite rota. Normalmente, estos aceites están disponibles como aceites de especificación ISO 32, ISO 46 e ISO 68. Las normas ASTM ASTM-D-6006, Guía para evaluar la biodegradabilidad de fluidos hidráulicos y ASTM-D-6046, Clasificación estándar de fluidos hidráulicos para impacto ambiental son relevantes.
Fluidos hidráulicos antidesgaste
Los aceites hidráulicos anti-desgaste (AW) están hechos de un fluido a base de petróleo y comúnmente contienen el aditivo anti-desgaste Zinc dialquilditiofosfato (ZDDP). Este aditivo actúa para proteger la bomba hidráulica. Vienen en varios grados de viscosidad que tienen distintas aplicaciones. Por ejemplo, los aceites hidráulicos AW 46 se pueden usar para operar los sistemas hidráulicos en equipos todoterreno como camiones volquete, excavadoras y retroexcavadoras, mientras que los aceites hidráulicos AW 32 pueden ser más adecuados para aplicaciones en climas más fríos, como en la bomba de un quitanieves. [4]
Seguridad
Debido a que los sistemas hidráulicos industriales operan a cientos o miles de PSI y temperaturas que alcanzan cientos de grados Celsius, las fallas de los componentes pueden provocar lesiones graves y la muerte y siempre se debe tener cuidado al realizar el mantenimiento de los sistemas hidráulicos.
La resistencia al fuego es una propiedad disponible con fluidos especializados. El agua-glicol y el poliol-éster son algunos de estos fluidos especializados que contienen excelentes propiedades térmicas e hidrolíticas, que ayudan en la resistencia al fuego. [5]
Usos
Líquido de los frenos
El líquido de frenos es un subtipo de líquido hidráulico con un alto punto de ebullición , tanto cuando es nuevo (especificado por el punto de ebullición de equilibrio) como después de la absorción de vapor de agua (especificado por el punto de ebullición húmedo). Bajo el calor del frenado, tanto el agua libre como el vapor de agua en un sistema de frenado pueden hervir hasta convertirse en un vapor comprimible, lo que da como resultado una falla en los frenos. [6] Los fluidos a base de glicol-éter son higroscópicos y la humedad absorbida reducirá en gran medida el punto de ebullición con el tiempo. Los fluidos a base de aceite mineral y silicona no son higroscópicos.
Líquido de dirección asistida
El líquido de la dirección asistida es un subtipo de líquido hidráulico. La mayoría son fluidos a base de aceite mineral o silicona, mientras que algunos usan fluido de transmisión automática , hecho de aceite base sintético. [7] [8] Las transmisiones automáticas utilizan fluidos por su lubricación, enfriamiento y propiedades hidráulicas para acoplamientos viscosos .
El uso de un tipo de líquido incorrecto puede provocar una falla en la bomba de la dirección asistida. [7]
Sistemas hidráulicos de aeronaves
A medida que el rendimiento de la aeronave aumentó a mediados del siglo XX, la cantidad de fuerza requerida para operar los controles de vuelo mecánicos se volvió excesiva y se introdujeron sistemas hidráulicos para reducir el esfuerzo del piloto. Los actuadores hidráulicos están controlados por válvulas; estos a su vez son operados directamente por la entrada de la tripulación (hidromecánica) o por computadoras que obedecen las leyes de control (vuelo por cable).
La energía hidráulica se utiliza para otros fines. Se puede almacenar en acumuladores para arrancar una unidad de potencia auxiliar (APU) para autoarrancar los motores principales de la aeronave. Muchos aviones equipados con la familia de cañones M61 utilizan energía hidráulica para impulsar el sistema de cañón, lo que permite altas tasas de disparo fiables.
La potencia hidráulica en sí proviene de bombas accionadas directamente por los motores o por bombas accionadas eléctricamente . En los aviones comerciales modernos, se trata de bombas accionadas eléctricamente; si todos los motores fallan en vuelo, el piloto desplegará un generador eléctrico impulsado por hélice llamado Ram-Air Turbine (RAT) que está oculto debajo del fuselaje. [9] Esto proporciona energía eléctrica para las bombas hidráulicas y los sistemas de control, ya que los motores ya no tienen energía. En ese sistema y en otros, las bombas eléctricas pueden proporcionar tanto redundancia como los medios para operar sistemas hidráulicos sin que los motores funcionen, lo que puede ser muy útil durante el mantenimiento.
Especificaciones
Base de aceite mineral:
- Mil-PRF-5606 (originalmente Mil-H-5606): Base mineral, inflamable, punto de inflamación bastante bajo, utilizable de -65 ° F (-54 ° C) a 275 ° F (135 ° C), color rojo, desarrollado en la década de 1940 [10]
- MIL-PRF-6083: utilizable de −54 ° C a 135 ° C "donde se requiere protección contra la corrosión y se ha determinado que no se puede usar fluido hidráulico MIL-PRF-46170 (FRH). Esto incluye el uso en mecanismos de retroceso y Sistemas hidráulicos para armas rotativas o dispositivos de puntería de equipos tácticos y de artillería de apoyo, excepto vehículos / equipos blindados de combate que requieren FRH. El fluido hidráulico también se utiliza como fluido conservante para sistemas y componentes hidráulicos de aeronaves donde MIL-H-5606 (OHA) o MIL-PRF-87257 se utiliza como fluido operativo ". [11]
Base de hidrocarburo sintético: estos fluidos sintéticos son compatibles con los fluidos hidráulicos de base mineral y fueron desarrollados para abordar la reducción del punto de inflamación bajo de los fluidos hidráulicos de base mineral. [10]
- Mil-H-83282: Base de hidrocarburo sintético, punto de inflamación más alto, autoextinguible, compatible con versiones anteriores hasta -5606, color rojo, clasificado para -40 ° F (-40 ° C) grados.
- Mil-H-87257: Un desarrollo del fluido -83282 para mejorar su viscosidad a baja temperatura.
Base de éster de fosfato:
- Especificación militar de EE. UU./ OTAN: MIL-H-8446
- Boeing Seattle - BMS3-11
- Boeing Long Beach - DMS2014
- Boeing Long Island - CDS5478
- Lockheed - LAC C-34-1224
- Airbus Industrie - NSA307110
- Aeroespacial británico - BAC M.333.B
- Bombardier - BAMS 564-003
- SAE - Ac974
- SAE - AS1241
- Skydrol
Contaminación
Se requiere un cuidado especial y estricto al manipular el fluido hidráulico de la aeronave, ya que es fundamental para la seguridad del vuelo que se mantenga libre de contaminación. También es necesario adherirse estrictamente a las referencias autorizadas al dar servicio o reparar cualquier sistema de aeronave. Se toman muestras de los sistemas hidráulicos de las aeronaves durante las comprobaciones de mantenimiento de las aeronaves (principalmente comprobaciones C y D) para comprobar la contaminación.
Military Spec 1246C es una especificación de contaminación de fluidos.
La escala de contaminación de fluidos ISO asigna una categoría de contaminación basada en el recuento y distribución del tamaño de partículas.
Otros usos
Las propiedades del aceite hidráulico HLP 32 lo hacen ideal para lubricar máquinas herramienta. [12] [13]
Ver también
- Dexron
- Freno hidráulico
- Fusible hidraulico
- Hydraulics International, INC.
- Suspensión hidroneumática - aplicación automovilística
- Oleo strut - aplicación aeronáutica
- Ósmosis
- Skydrol
Referencias
- ^ Givens W. y Michael P., Manual de combustibles y lubricantes , G. Totten ed., ASTM International, 2003, p. 373 ISBN 0-8031-2096-6
- ^ Placek, D., sintéticos, aceites minerales y lubricantes de base biológica, L. ed., CRC Press, 2006, p. 519 ISBN 1-57444-723-8
- ^ Schmitt, Vernon R. (1 de enero de 2002). Bombas controladas y misiles guiados de las eras de la Segunda Guerra Mundial y la Guerra Fría: una historia interna de los programas de investigación y desarrollo . Sociedad de Ingenieros Automotrices. ISBN 9780768009132. Consultado el 3 de mayo de 2017 , a través de Google Books.
- ^ ¿Qué significa AW? - Compañía de servicios petroleros
- ^ Peter, Skoog. "La economía cambiante de los fluidos hidráulicos resistentes al fuego" (PDF) . Quaker Chemical Corporation . Consultado el 12 de diciembre de 2014 .
- ^ "DOT Brake Fluid vs. Mineral Oil - y el ganador es". EpicBleedSolutions.com . Consultado el 3 de mayo de 2017 .
- ^ a b "Líquido de dirección asistida" . www.AA1car.com . Consultado el 3 de mayo de 2017 .
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 3 de marzo de 2016 . Consultado el 27 de mayo de 2015 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ Discovery channel-'segundos del desastre'
- ^ a b "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 25 de febrero de 2017 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ^ "MIL-PRF-6083" . QCLubricants.com . Consultado el 3 de mayo de 2017 .
- ^ "Aceite que necesita saber sobre los aceites hidráulicos - Crown Oil" . www.crownoil.co.uk .
- ^ "Lubricación Máquina-Herramienta" . www.lathes.co.uk .
enlaces externos
- Información y compra de fluido hidráulico de especificación militar (especificación mil)
- La información sobre Fluid Power también está disponible en el sitio web de la National Fluid Power Association nfpa.com
- Investigación del USDA. Fluido hidráulico biodegradable a base de plantas
- Aceites Hidráulicos Biodegradables
- Aceites Hidráulicos Industriales
- Fluidos hidráulicos de aviación