Un fluido hidráulico o líquido hidráulico es el medio por el cual se transfiere potencia en la maquinaria hidráulica . Los fluidos hidráulicos comunes se basan en aceite mineral o agua. [1] Algunos ejemplos de equipos que pueden utilizar fluidos hidráulicos son las excavadoras y retroexcavadoras , los frenos hidráulicos , los sistemas de dirección asistida , las transmisiones automáticas , los camiones de basura , los sistemas de control de vuelo de aeronaves , los elevadores y la maquinaria industrial .
Los sistemas hidráulicos como los mencionados anteriormente funcionarán de manera más eficiente si el fluido hidráulico utilizado tiene compresibilidad cero .
La función principal de un fluido hidráulico es transmitir potencia. Sin embargo, en uso, existen otras funciones importantes del fluido hidráulico, como la protección de los componentes de la máquina hidráulica. La siguiente tabla enumera las principales funciones de un fluido hidráulico y las propiedades de un fluido que afectan su capacidad para realizar esa función: [2]
El fluido hidráulico original, que data de la época del antiguo Egipto , era el agua . [ cita requerida ] A partir de la década de 1920, el aceite mineral comenzó a usarse más que el agua como aceite base 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 como base.
Los aceites naturales como el de colza se utilizan como base para fluidos en los que la biodegradabilidad y las fuentes renovables se consideran importantes.
Se utilizan otros aceites base para aplicaciones especiales, como resistencia al fuego y aplicaciones a temperaturas extremas . Algunos ejemplos incluyen: éteres de glicol , ésteres de organofosfato , polialfaolefina , propilenglicol y aceites de silicona .
El 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 volumétrico a 1000 °F (538 °C) es de 310 000 psi (2,14 GPa), más alto que el de un aceite hidráulico a temperatura ambiente. Su lubricidad es deficiente, 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 a -95 a 1300 °F (−70 a 704 °C). La aleación NaK-77 se probó en sistemas hidráulicos y fluídicos para el misil supersónico de baja altitud . [3]
Los fluidos hidráulicos pueden contener una amplia gama de compuestos químicos, incluidos: aceites , butanol , ésteres (por ejemplo, ftalatos , como DEHP , y adipatos , como adipato de bis(2-etilhexilo) ), polialquilenglicoles (PAG), organofosfatos (por ejemplo, fosfato de tributilo ), siliconas, hidrocarburos aromáticos alquilados, polialfaolefinas (PAO) (por ejemplo, poliisobutenos ), inhibidores de corrosión (incluidos eliminadores de ácidos ), aditivos antierosión , etc.
Las aplicaciones sensibles al medio ambiente (por ejemplo, tractores agrícolas y dragado marino ) pueden beneficiarse del uso de fluidos hidráulicos biodegradables basados en aceite vegetal de colza cuando existe el riesgo de un derrame de petróleo debido a una rotura de una línea de aceite. Por lo general, estos aceites están disponibles como aceites de especificación ISO 32, ISO 46 e ISO 68. Las normas ASTM ASTM-D-6006, Guía para la evaluación de la biodegradabilidad de fluidos hidráulicos y ASTM-D-6046, Clasificación estándar de fluidos hidráulicos para el impacto ambiental son relevantes.
Los aceites hidráulicos antidesgaste (AW) están hechos de un fluido a base de petróleo y comúnmente contienen el aditivo antidesgaste dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP) . Este aditivo funciona para proteger la bomba hidráulica. Vienen en múltiples grados de viscosidad que tienen diferentes 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]
Debido a que los sistemas hidráulicos industriales funcionan a cientos a miles de PSI y temperaturas que alcanzan cientos de grados Celsius, pueden producirse lesiones graves y muertes por fallas de los componentes y siempre se debe tener cuidado al realizar mantenimiento en los sistemas hidráulicos. [5]
La resistencia al fuego es una propiedad que se consigue con fluidos especializados. El agua-glicol y el poliol-éster son algunos de estos fluidos especializados que contienen excelentes propiedades térmicas e hidrolíticas, que contribuyen a la resistencia al fuego. [6]
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 en un vapor compresible , lo que resulta en una falla del freno. [7] Los líquidos a base de éter de glicol son higroscópicos y la humedad absorbida reducirá en gran medida el punto de ebullición con el tiempo. Los líquidos a base de aceite mineral y silicona no son higroscópicos.
El líquido de dirección asistida es un subtipo de líquido hidráulico. La mayoría son líquidos a base de aceite mineral o silicona, mientras que algunos utilizan líquido de transmisión automática , elaborado a partir de aceite base sintético. [8] [9] Las transmisiones automáticas utilizan líquidos por sus propiedades de lubricación, refrigeración e hidráulicas para acoplamientos viscosos .
El uso del tipo incorrecto de líquido puede provocar fallas en la bomba de dirección asistida. [8]
A mediados del siglo XX, a medida que el rendimiento de las aeronaves aumentó, la cantidad de fuerza necesaria 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; estas, a su vez, son operadas directamente por la información de la tripulación (hidromecánica) o por computadoras que obedecen las leyes de control (fly by wire).
La energía hidráulica se utiliza para otros fines. Puede almacenarse en acumuladores para poner en marcha una unidad de potencia auxiliar (APU) que ponga en marcha automáticamente los motores principales del avión. Muchas aeronaves equipadas con la familia de cañones M61 utilizan energía hidráulica para accionar el sistema de cañón, lo que permite alcanzar cadencias de fuego elevadas y fiables.
La potencia hidráulica proviene de bombas accionadas directamente por los motores o de bombas accionadas eléctricamente . En los aviones comerciales modernos, estas son 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. [10] Esto proporciona energía eléctrica para las bombas hidráulicas y los sistemas de control cuando la energía ya no está disponible desde los motores. En ese sistema y otros, las bombas eléctricas pueden proporcionar redundancia y los medios para operar los sistemas hidráulicos sin que funcionen los motores, lo que puede ser muy útil durante el mantenimiento.
Fuente: [11] [12]
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Base de hidrocarburos sintéticos: estos fluidos sintéticos son compatibles con los fluidos hidráulicos de base mineral y se desarrollaron para abordar el inconveniente del bajo punto de inflamación de los fluidos hidráulicos de base mineral. [13]
Fuente: [11] [15]
Se requiere un cuidado especial y estricto al manipular el fluido hidráulico de las aeronaves, ya que es fundamental para la seguridad del vuelo que se mantenga libre de contaminación. También es necesario cumplir estrictamente con las referencias autorizadas al realizar el mantenimiento o la reparación de cualquier sistema de la aeronave. Se toman muestras de los sistemas hidráulicos de las aeronaves durante los controles de mantenimiento pesado de las aeronaves (principalmente los controles C y D) para verificar la contaminación. [16]
La especificación militar 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 la distribución del tamaño de las partículas. [17]
Las propiedades del aceite hidráulico HLP 32 lo hacen ideal para lubricar máquinas herramienta. [18] [19]
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