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] Ejemplos de equipos que podrían utilizar fluidos hidráulicos son excavadoras y retroexcavadoras , frenos hidráulicos , sistemas de dirección asistida , transmisiones automáticas , camiones de basura , sistemas de control de vuelo de aeronaves , ascensores y maquinaria industrial .
Los sistemas hidráulicos como los mencionados anteriormente funcionarán de manera más eficiente si el fluido hidráulico utilizado tiene cero compresibilidad .
La función principal de un fluido hidráulico es transmitir potencia. Sin embargo, en su uso existen otras funciones importantes del fluido hidráulico, como la protección de los componentes hidráulicos de la máquina. 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]
El fluido hidráulico original, que se remonta a la época del antiguo Egipto , era agua . [ cita necesaria ] A partir de la década de 1920, el aceite mineral comenzó a usarse más que el agua como base debido a sus propiedades lubricantes inherentes y su capacidad de 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 el de colza se utilizan como base para fluidos donde la biodegradabilidad y las fuentes renovables se consideran importantes.
Otras materias primas se utilizan para aplicaciones especiales, como aplicaciones de resistencia al fuego y temperaturas extremas . Algunos ejemplos incluyen: éteres de glicol , éster organofosforado , polialfaolefina , propilenglicol y aceites de silicona .
NaK -77, una aleación eutéctica de sodio y potasio , se puede utilizar como fluido hidráulico en ambientes 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 mala, 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 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, que incluyen: aceites , butanol , ésteres (por ejemplo , ftalatos , como DEHP , y adipatos , como adipato de bis(2-etilhexilo ), polialquilenglicoles (PAG), organofosforados (por ejemplo, tributilfosfato ), siliconas, hidrocarburos aromáticos alquilados, polialfaolefinas (PAO) (por ejemplo, poliisobutenos ), inhibidores de la corrosión (incluidos eliminadores de ácido ), aditivos antierosión , etc.
Las aplicaciones ambientalmente sensibles (por ejemplo, tractores agrícolas y dragados marinos ) 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 tubería de petróleo rota. Normalmente, estos aceites están disponibles con especificaciones ISO 32, ISO 46 e ISO 68. Son relevantes las normas ASTM ASTM-D-6006, Guía para evaluar la biodegradabilidad de fluidos hidráulicos y ASTM-D-6046, Clasificación estándar de fluidos hidráulicos para el impacto ambiental.
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 actúa para proteger la bomba hidráulica. Vienen en múltiples grados de viscosidad que tienen diferentes aplicaciones. Por ejemplo, los aceites hidráulicos AW 46 se pueden utilizar 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 una bomba quitanieves. [4]
Debido a que los sistemas hidráulicos industriales operan a cientos o miles de PSI y temperaturas que alcanzan cientos de grados Celsius, pueden producirse lesiones graves y la muerte debido a fallas de los componentes y siempre se debe tener cuidado al realizar el mantenimiento de los sistemas hidráulicos. [5]
La resistencia al fuego es una propiedad disponible con fluidos especializados. El agua-glicol y el éster de poliol son algunos de estos fluidos especializados que contienen excelentes propiedades térmicas e hidrolíticas, que ayudan en la resistencia al fuego. [6]
El líquido de frenos es un subtipo de fluido hidráulico con alto punto de ebullición , tanto cuando es nuevo (especificado por el punto de ebullición en 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 frenos pueden hervir hasta convertirse en un vapor comprimible , lo que provoca fallas en los frenos. [7] 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.
El líquido de dirección asistida es un subtipo de fluido hidráulico. La mayoría son fluidos a base de aceite mineral o silicona, mientras que algunos utilizan fluido de transmisión automática , elaborado a partir de aceite de base sintética. [8] [9] Las transmisiones automáticas utilizan fluidos por sus propiedades de lubricación, refrigeración y hidráulicas para acoplamientos viscosos .
El uso de un tipo de líquido inadecuado puede provocar fallos en la bomba de la dirección asistida. [8]
A medida que el rendimiento de los aviones aumentó a mediados del siglo XX, la cantidad de fuerza necesaria para operar los controles mecánicos de vuelo 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 información de la tripulación aérea (hidromecánico) o por computadoras que obedecen leyes de control (vuelo por cable).
La energía hidráulica se utiliza para otros fines. Se puede almacenar en acumuladores para iniciar una unidad de potencia auxiliar (APU) para el arranque automático de los motores principales de la aeronave. Muchos aviones equipados con la familia de cañones M61 utilizan energía hidráulica para impulsar el sistema de armas, lo que permite altas cadencias de fuego confiables.
La propia energía hidráulica proviene de bombas accionadas directamente por los motores o de 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 turbina Ram-Air (RAT) que está oculto debajo del fuselaje. [10] Esto proporciona energía eléctrica para las bombas hidráulicas y los sistemas de control, ya que los motores ya no tienen energía disponible. En ese sistema y otros, las bombas eléctricas pueden proporcionar redundancia y los medios para operar sistemas hidráulicos sin que los motores funcionen, lo que puede resultar muy útil durante el mantenimiento.
Fuente: [11] [12]
Fuente: [11]
Base de hidrocarburos sintéticos: estos fluidos sintéticos son compatibles con los fluidos hidráulicos de base mineral y fueron desarrollados para abordar el problema 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 fluido hidráulico de aeronaves, ya que es fundamental para la seguridad del vuelo que permanezca libre de contaminación. También es necesario cumplir estrictamente con las referencias autorizadas al realizar el mantenimiento o reparación de cualquier sistema de aeronave. Se toman muestras de los sistemas hidráulicos de las aeronaves durante las comprobaciones de mantenimiento de aeronaves pesadas (principalmente comprobaciones C y D) para comprobar la contaminación. [dieciséis]
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]
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: copia archivada como título ( enlace ){{cite journal}}: Citar diario requiere |journal=( ayuda )Sistemas hidráulicos de aceite