1 fluidos oleohidráulicos

Fluidos oleohidráulicos

FLUIDOS OLEOHIDRÁULICOS

Mapa de contenidos

1. Definición y funciones del fluido oleohidráulico.

2. Clasificación de los fluidos empleados en oleohidráulica.

2.1. Fluidos de base mineral.

2.2. Fluidos resistentes al fuego o difícilmente ininflamables.

2.3. Fluidos biodegradables no contaminantes.

2.4. Fluidos especiales.

3. Propiedades físicas, características propias, y exigencias solicitadas a los fluidos oleohidráulicos.

3.1. Compresibilidad.

3.2. Disolución del aire y su capacidad de eliminación.

3.3. Estabilidad ante el cizallamiento.

3.4. Poder emulsionante - Tensión superficial e interfacial.

3.4.1. Espumas y poder antiespumante.

3.4.2. Emulsiones e índice de desemulsión.

3.5. Dilatación térmica

3.6. Densidad

3.7. Absorción del calor y resistencia a las cargas térmicas

3.8. Viscosidad

3.8.1. Viscosidad dinámica

3.8.2. Viscosidad cinemática

3.8.3. Viscosidad relativa o ºE / ºC

3.8.4. Variación de la viscosidad con la temperatura

3.8.4.1. Índice de viscosidad

3.8.4.2. Sistema Polar (Walther-Ubbelohde)

3.8.5. Límites de funcionamiento viscosidad / temperatura

3.8.6. Alteraciones de la viscosidad o su índice

3.8.7. Variación de la viscosidad con la presión

3.9. Características antidesgaste

C. F. P. E. de Avilés – Carlos Muñiz Cueto – CARLOS.MUNIZ [email protected] 1 / 28

Automatización Oleohidráulica

Red Tecnológica:

Fluidos oleohidráulicos 3.9.1. Ensayo Vickers

3.9.2. Ensayo FZG (para engranajes)

3.10. Puntos de inflamación, combustión y autoignición.

3.10.1. Punto de inflamación

3.10.2. Punto de combustión

3.10.3. Punto de autoignición

3.11. Puntos de enturbiamiento y congelación

3.11.1. Punto de enturbiamiento (Cloud point)

3.11.2. Punto de solidificación o de fluencia (Pour point)

3.12. Puntos de ebullición y presión de vapor

3.12.1. Punto de ebullición.

3.12.2. Presión de vapor / ºC.

3.13. Índice de refracción

3.14. Filtrabilidad

4. Composición y propiedades químicas de los fluidos oleohidráulicos.

4.1. Composición química de un aceite mineral

4.2. Composición química de los fluidos sintéticos.

4.3. Índice de acidez o de alcalinidad

4.3.1. PH

4.3.2. Número de neutralización (NZ) o índice de saponificación

4.3.3. Índice de alcalinidad

4.4. Punto de anilina

4.5. Resistencia a la oxidación

4.6. Compatibilidad química con los materiales de las instalaciones

4.7. Propiedades detergentes o anticoagulantes

4.8. Residuo carbonoso

4.9. Resistencia a la corrosión

4.10. Sin riesgo para la higiene, la salud, y el medio ambiente.

5. Carencia de riesgos para la salud la higiene y el medio ambiente.

6. Mantenimiento de los fluidos oleohidráulicos

7. Resumen de datos técnicos de promedio general

1. Definición y funciones del fluido oleohidráulico

El fluido oleohidráulico es el vector o elemento flexible contenido por tuberías o componentes para la transmisión de potencia: es el vector de potencia del sistema.


Fluidos oleohidráulicos La misión de un fluido oleohidráulico es:

o Transmitir la potencia oleohidráulica generada en los impulsores hasta los receptores o actuadores.

o Lubrificar para el correcto funcionamiento de mecanismos y partes móviles reduciendo las pérdidas de potencia por rozamiento mecánico.

o Minimizar las fugas que se puedan producir a través de las tolerancias de sus mecanismos evitando así las perdidas volumétricas.

o Minimizar las perdidas de carga que pueda producir su flujo al recorrer sus componentes y conducciones reduciendo así las perdidas de presión.

o Absorber el calor que producen esas pérdidas para, con posterioridad, en su retorno al depósito desprenderse de ese calor.

o Arrastrar las impurezas que se producen para por medio de su filtrado mantener limpio el sistema y evitar en lo posible su corrosión y degradación.

o Cumplir las condiciones de seguridad, calidad y medio ambiente que se tengan establecidas para el sistema.

2. Clasificación de los fluidos empleados en oleohidráulica

2.1. Fluidos de base mineral

Categoría HH:

Son aceites minerales sin inhibidores (no muy recomendables)

Categoría HL:

Son aceites minerales que poseen propiedades antioxidantes y anticorrosivas especiales. Aceites hidráulicos inhibidos contra la oxidación y la corrosión. Buenas propiedades desemulsionantes y antiespumantes.

Categoría HM:

Son aceites minerales de la categoría HL que poseen sustancias adicionales para mejorar la lubrificación y evitar el rozamiento o agarrotamiento por desgaste. Suelen tener una buena liberación del aire ocluido o disuelto en ellos, así como un correcto comportamiento viscosidad / temperatura.

[En la clasificación DIN se les denomina (HLP) y existe otra clasificación, además dentro de ellos, para aquellos con aditivos especiales que mejoren sus propiedades detergentes y dispersantes denominada (HLPD) En este caso, a veces, se emplean específicamente para limpiar los sistemas oleohidráulicos durante un corto espacio de tiempo (digamos 100 horas)]

Categoría HR:

Son aceites minerales de la categoría HM que posean buenas propiedades de viscosidad / temperatura del tipo multigrado. Según DIN – (HVLP)

Categoría HV:

Son aceites minerales con condiciones aún más mejoradas de las categorías HM y HR y con excepcionales índices de viscosidad. Según DIN – (HVLPD)

2.2. Fluidos resistentes al fuego o difícilmente ininflamables

Categoría HFA:

Emulsiones de aceite en agua (5 / 95)

o HFA-E (Emulsión)

o HFA-M (Micro-emulsión)

o HFA-S (Solución)

o HFA-V (Espesa 20 / 80)

Categoría HFB:


http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia

http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%A1ulica

Fluidos oleohidráulicos Emulsiones de agua en aceite (40 / 60)

Categoría HFC:

Agua-glicol

Categoría HFD:

Fluidos sintéticos

o HFD-R: Esteres fosfóricos

o HFD-S: Hidrocarburos halogenados (clorados o fluorados)

o HFD-T: Mezclas de hidrocarburos clorados y esteres fosfóricos

[¡Ojo! Todos los fluidos sintéticos anteriores son tóxicos, y, en el caso de los hidrocarburos clorados (PCBs) altamente tóxicos por ser no biodegradables y de toxicidad acumulativa. Extrañamente se siguen fabricando y usando en ambientes protegidos ajenos al aire libre]

o HFD-U: Otras composiciones, por lo general son polioéster

o HFD-E: Fluidos sintéticos a base de esteres preparados para ser biodegradables y de toxicidad no acumulativa. (Es, de alguna forma, otra manera de denominar la denominada categoría HEES que se verá en el siguiente apartado)

2.3. Fluidos oleohidráulicos biodegradables no contaminantes

Categoría HETG:

Son fluidos oleohidráulicos a base de aceites vegetales con aditivos para incrementar la estabilidad frente a la oxidación y el envejecimiento. Tienen un alto contenido en triglicéridos. No son solubles en agua y son rápidamente biodegradables > 90% en 14 días.

Categoría HEPG:

Son fluidos oleohidráulicos solubles en agua y realizados fundamentalmente a base de poli-glicoles.

Categoría HEES:

Son aceites basados en ésteres sintéticos con aditivos para incrementar la estabilidad frente al envejecimiento, rápidamente biodegradables, >90% en 14 días.

2.4. Fluidos oleohidráulicos especiales

Aceites sintéticos del tipo: poli- olefinas y glicoles

Fluidos oleohidráulicos para la aeronáutica

Otros para trabajos específicos para la industria

3. Propiedades físicas, características propias, y exigencias solicitadas a los fluidos oleohidráulicos.

3.1. Compresibilidad

Es la capacidad de reducir su volumen inicial un determinado fluido oleohidráulico al ser sometido a un incremento de presión.

El factor de compresibilidad

En los sistemas oleohidráulicos se requiere una baja compresibilidad para.

- La exactitud del movimiento en sus accionamientos sin variaciones a causa de los esfuerzos.


Fluidos oleohidráulicos - Los tiempos de respuesta de la señal de presión en todos los sistemas de regulación y

componentes que la utilizan que son practicamente todos.

- En los golpes de descompresión.

El factor de compresibilidad es para un fluido oleohidráulico estandar del orden de:

5 a 8 . 10-5 [ 1 / bar] . Se debe tener en cuenta que el factor de compresibilidad decrece con la presión. Por lo que en términos prácticos podríamos considerar para un fluido oleohidráulico la siguiente expresión:

Valida para fluidos oleohidráulicos siempre y cuando la presión máxima Pf no exceda de 600 bars.

El factor de compresibilidad de los más frecuentes tipos de fluidos oleohidráulicos a presión atmosférica es:

Fluido 0 [1 / bar]

Aceite mineral 8 . 10-5

Emulsión agua en aceite 7,5 . 10-5

Agua-glicol 4,3 . 10-5

Ester fosfato 3,7 . 10-5

Hidrocarburo clorado (*) 3,8 . 10-5

(*) No recomendado por su toxicidad no biodegradable

Aplicación práctica:

¿Cuál es el incremento de volumen del aceite contenido en un cilindro con una sección llena de 100 cm2 y una carrera de 50 cm si su presión máxima de trabajo es de 200 bars?

[Debe tenerse en cuenta que a partir de 50 cm3 ya es necesario tomar medidas para una apertura progresiva que evite un golpe de descompresión]

3.2. Disolución del aire y su capacidad de eliminación

Los fluidos oleohidráulicos contienen aire disuelto conducido. Si se origina una caida de presión en el seno del líquido por un aumento de la velocidad (en un extrangulador) pueden formarse burbujas o micro burbujas aire. Las burbujas del aire también pueden introducirse en el aceite a través de una mala hermeticidad en el lado de aspiración de una bomba (retén del eje, rácores de conexión de su tubería...)

La compresibilidad de un fluido oleohidráulico se ve aumentada por el aire disuelto conducido. Cuando en el deposito de aceite no se extraen suficientemente las burbujas o micro-burbujas de aire disuelto este llega a tener importantes cantidades de él alterando abiertamente su compresibilidad incrementando notablemente su factor de compresibilidad (a más de cien veces en ocasiones). El aire en el sistema también reduce la capacidad de lubrificación del fluido. Las consecuencias de todo ello son:

- Aumento de la inestabilidad del movimiento que se hace brusco.

- Bajada de la lubricidad

- Ruidos y vibraciones que dañan el material

- Aumento de temperatura puediendo llegar a producir el efecto diesel.

- Y el propio efecto diesel.


Fluidos oleohidráulicos [El efecto diesel lo que hace es provocar la combustión espontánea de los vapores de fluido en la atmósfera de una burbuja de aire a altas presiones provocando a su vez una notable vibración (micro-explosiones) que dan a su vez un notable aumento de la temperatura y las presiones locales que facilitan, a su vez, la aparición de un mayor efecto diesel deteriorando los componentes del sistema que en ocasiones puede ser de forma rápida y notable]

Por todo ello debe procurar separarse las burbujas de aire del aceite mediante un adecuado dimensionado del depósito con pared deflectante y una gran superficie de fluido.

La capacidad de eliminación que un fluido puede tener de las burbujas del aire depende de la viscosidad del mismo y suele medirse por el tiempo en minutos de ascenso de la burbuja en su seno recorriendo una distancia de 1 metro.

Este tiempo (según Hayward) para un aceite mineral viene determinado por la expresión:

Estando el tamaño mayoritario de una burbuja comprendido entre 0,25 y 0,5 mm.

Por otra parte para determinar la capacidad de eliminación práctica del aire se mide el tiempo en que el aire disperso en el aceite se separa hasta un volumen de o, 2 % en volumen, que para un aceite mineral y según su viscosidad para una temperatura de 50ºC (ya que la temperatura dificulta la separacón del aire) suelen ser:

ISO VG 10

ISO VG 22

ISO VG 32

5 minutos máximo

ISO VG 46

ISO VG 6810 minutos máximo

ISO VG 100 14 minutos máximo

[ Otra característica que altera la compresibilidad de un sistema oleohidráulico -aunque no dependa de la compresibilidad del fluido- es el uso de mangueras flexibles o bien el uso de grandes cilindros a grandes presiones por su dilatación física.]

3.3. Estabilidad ante el cizallamiento

En las aberturas o en su cierre de las válvulas direccionales o en las válvulas piloto de presión, o en las fugas para lubrificar las bombas, el fluido hidráulico se lamina o “cizalla”.

Esto hace que muchas de las sustancias disueltas o los aditivos o inhibidores que posee corren el riesgo de separarse.

Ese es el caso de los mejoradores del índice de viscosidad, pudiendo ocurrir que tras una situación de cizallamiento la viscosidad baje, pudiendo ser esta una situación reversible o no según se supere o no un cierto limite al cizallamiento por parte de dichos mejoradores del índice de viscosidad, pudiendo estos ser destruidos.

3.4. Poder emulsionante - Tensión superficial e interfacial

3.4.1. Espumas y poder antiespumante

La tensión superficial es la tensión que se produce en la superficie del líquido en su separación con el aire, una debilidad en esta tensión en alguno de los componentes del aceite dará lugar a la formación de espumas. Es decir, a una emulsión aceite-aire. La formación de espumas en los fluidos oleohidráulicos es totalmente indeseable pues el fluido pierde prácticamente su poder lubrificante. Esto ha hecho que se tomen medidas para la eliminación de los fluidos aquellas sustancias superficialmente activas que lleguen a emulsionar el aire con micro-glóbulos de aire que van desde 1 mm a 100 Ä.


Fluidos oleohidráulicos [Al principio de la oleohidráulica no se le daba mucha importancia a este hecho, pero con la evolución de las prestaciones se vio que se producían, en ocasiones, varios y serios problemas a la hora de lubrificar las bombas por la expansión de las burbujas de aire en la aspiración.]

Poder Antiespumante

Se define como la facilidad con que el aire se separa del fluido para no formar burbujas, ya que el fluido no se comportaría como una barra de acero (el fluido sería compresible) Sin embargo, todo aceite contiene aire. Las espumas se forman en los circuitos por un batido del fluido: consisten en unas esferas o glóbulos de aire, de muy diversos tamaños, que pueden provocar una discontinuidad de película lubrificante, un incremento de la oxidación del aceite, una corrosión de las superficies metálicas y unas considerables diferencias de compresibilidad en el fluido hidráulico, además de formar una capa superficial que impide el normal enfriamiento del lubrificante. Por estos motivos se aditiva a los fluidos con agentes antiespumantes.

3.4.2. Emulsiones e índice de desemulsión

Los valores de tensión interfacial entre aceite-agua suelen tener valores de 30 a 50 dinas / cm. Tensión que se suele reducir hasta 2 dinas / cm para producir emulsiones agua en aceite propias de fluidos ininflamables. Pero en líneas generales lo que se busca es la separación del agua y el aceite para evitar la corrosión. Es decir la “no-higroscopia”.

El aceite mineral debe permanecer libre del agua que se introduce a través del vástago, o a través de los retenes de los ejes, o en los refrigeradores por agua por mal estado de algunas de las juntas, y de forma permanente con el aire que se introduce en el depósito y su posterior concentración en las paredes. Es ésta última la que con el tiempo más cantidades de agua hace penetrar al sistema, por lo que cuando se producen grandes variaciones de volumen aire (tamaño y movimiento de vástagos) y tiempos de espera relativamente grandes estas cantidades se acrecientan. En ocasiones se suele acondicionar la entrada de aire al depósito, además de con un filtro de aire, con un filtro de absorción de agua. Por otra parte dado que el agua es más pesada que el aceite mineral, ésta va a las partes más bajas por lo que se puede drenar por medio del tapón del drenaje.

La desemulsión se define como la menor o mayor facilidad que presenta un aceite para separarse del agua que pudiera contener. El agua y el aceite dan origen a las emulsiones impropias, de las cuales se derivan unos lodos sobre los que se van fijando las impurezas y diferentes partículas arrastradas por el aceite. La presencia de agua en aceites minerales es siempre perniciosa. En general es rechazable en todos los casos por los problemas de corrosión que produce, rotura de película lubrificante y variaciones de viscosidad. Un contenido en agua, en emulsión impropia del 0,2 al 0,5%, puede ser crítico para el sistema y se deberá proceder a su eliminación.

En los aceites nuevos, es muy importante su potencial de separación de agua, existiendo sistemas por centrifugado especial. Pero de cualquier forma, en caso de constancia de dichas condensaciones, si la aspiración se hace desde el fondo del bidón, considérese la separación por diferencia de densidades, y deséchese o obsérvese la el primer volumen o extracción del bidón.

Índice de Desemulsión

Para la determinación del índice de desemulsión existen varios métodos, aunque la práctica no se ha podido imponer ninguno. De cualquier forma el de Herschel, que a continuación se describe, puede que sea el más utilizado.

El método de Herschel consiste en poner en una probeta cilíndrica 27 cm3 del aceite a analizar junto a 53 cm3 de agua destilada. A continuación los líquidos se someten y mantienen a la temperatura de 54,4°C para los aceites poco viscosos y para los viscosos 82,2°C. Mediante una paleta rectangular de 120 x 20 x 1,5 mm, girando a 1500 rpm, se agita la mezcla durante 5 min. Una vez terminado el batido, se anota cada 60 segundos el volumen de aceite que flota sobre la mezcla (aceite que se separa del agua). Estas indicaciones permiten determinar el índice de desemulsión expresando dicha separación en [cm3 / h].

3.5. Dilatación térmica


Fluidos oleohidráulicos La dilatación térmica es la capacidad de aumentar su volumen inicial un determinado

fluido oleohidráulico al ser sometido a un incremento de temperatura en condiciones normales de presión atmosferica.

Es por tanto una variación de volumen que se desprende de las expresiones de la variación de la densidad con la temperatura

El coeficiente de dilatación térmica es para un fluido oleohidráulico es:

Fluido 1 / º C]

Aceite mineral 7. 10-4

Emulsión aceite en agua 6,5 . 10-4

Agua-glicol 8. 10-4

Ester fosfato 7,5 . 10-4

Hidrocarburo clorado (*) 7,2 . 10-4


Esta dilatación térmica debe de ser tenida en cuenta en:

- Sistemas oleohidráulicos de gran capacidad de volumen en sus depositos cuando van a sufrir cambios notables en su temperatura

- Cuando haya tramos de conducciones que queden con el fluido bloqueado cuando éste va a sufrir o puede sufrir cambios de temperatura; ya que, aparte de un malfuncionamiento del sistema, podría podrucirse una ruptura de las conducciones.

3.6. Densidad

La densidad, que es la relación entre la masa del fluido y su volumen, varía con la temperatura. Esto es así porque, como ya hemos visto en los apartados anteriores de comprensibilidad y de dilatación térmica los fluidos oleohidráulicos sufren variaciones de volumen. Puesto que la masa es un concepto intrínseco inmutable y, habiendo variado su volumen con la temperatura, cambia por tanto también su densidad.

Por tanto, a la hora de establecer un valor para la densidad es necesario establecer su temperatura. Normalmente se utiliza la de 15 ºC.

Su unidad más frecuente en oleohidráulica es: Kg / dm3 = gr / cm3

Normalmente lo que se hace para determinar la 15 es pesar, en una balanza de precisión, un mismo volumen tanto de fluido a 15 ºC como de agua destilada a 4 ºC, con lo que obtendremos un valor preciso mediante un concepto distinto a modo de índice o numero sin dimensiones:

La Specific Gravity que se menciona en publicaciones americanas es un concepto similar, sólo que a 60 ºF.

En las fichas técnicas y de datos de seguridad de los fluidos oleohidráulicos se suele dar precisamente este dato la 15. Por lo que debemos determinar la densidad del fluido en las condiciones de temperatura de trabajo de nuestras instalaciones.

Para estimar dicha densidad podemos considerar la tabla de 15 y la gráfica que a continuación adjuntamos de densidad / temperatura que se deduce de la dilatación térmica de los fluidos oleohidráulicos según la expresión:



Densidades de los fluidos a 15 ºC

Fluido [Kgr/dm3] 1 / º C]

Aceite mineral 0,87 7. 10-4

Emulsión aceite en agua 0,92 6,5 . 10-4

Agua-glicol 1,08 8. 10-4

Ester fosfato 1,2 7,5 . 10-4

Hidrocarburo clorado (*) 1,4 7,2 . 10-4


Gráficas de la variación de la densidad con la temperatura

La densidad una propiedad importante para los fluidos oleohidráulicos ya que incide directamente en las perdidas de carga y de forma indirecta también a través de la viscosidad cinemática.

Otras unidades relacionadas con la densidad son:

o La graduación Baumé:

o Los grados API:

[Existe una cierta correlación entre la densidad y la viscosidad que podría expresarse de la forma siguiente: = 0,82 . 0,018.]



3.7. Absorción del calor y resistencia a las cargas térmicas

Durante el funcionamiento de un sistema oleohidráulico se producen perdidas de potencia que se convierten en un incremento de temperatura, pudiendo llegar a calentarse el fluido oleohidráulico hasta una temperatura de 80 ºC (más no sería conveniente). Siendo entre 50 ºC y 60 ºC una temperatura aconsejable. Para lograr esta temperatura aconsejable a pesar del calor generado por las perdidas de potencia es convenientemente disiparlo a través de las paredes del deposito. Pero si no es suficiente se emplearán intercambiadores de calor, que en ocasiones se utilizarán también para calentar el fluido a una temperatura adecuada.

El calor específico aproximado de alguno de los fluidos oleohidráulicos es el siguiente:

FluidoCalor específico

[Kcal. / Kg. ºC]

Aceite mineral 0,44

Emulsión agua en aceite 0,56

Agua Glicol 0,77

Ester fosfato 0,43

Aplicación practica:

¿Cuál sería la temperatura del aceite mineral al trefilar por una válvula de seguridad a 100 bars. Si la temperatura inicial es de 50 ºC?

Luego, si aplicamos esta expresión a nuestro caso de aceite mineral, tendremos:

3.8. Viscosidad

Es una magnitud física que mide la resistencia interna al flujo de un fluido, resistencia producto del frotamiento de las moléculas que se deslizan unas contra otras. La inversa de la viscosidad es la fluidez.



Es la característica más importante de un fluido, por medio de la cual se obtiene su capacidad física para la lubricación.

Se puede definir como:

La resistencia interna que ofrecen entre sí las moléculas al deslizarse unas sobre otras.

Esta definición viene a ser la expresión de la Ley Isaac Newton, formulada en 1668, por la que se determina la necesidad de emplear una tensión de cortadura (fuerza / unidad de superficie) para vencer la resistencia de fluencia de un líquido, y que es similar a la resistencia al deslizamiento de un sólido mediante la ley de Hooke (piénsese en un mazo de cartas de una baraja).

La fluencia de un líquido se denomina laminar cuando el deslizamiento de las láminas líquidas que conforman el fluido en movimiento se comportan de forma similar a las cartas de una baraja al deslizarse unas sobre otras. Si éstas se deslizaran sin ningún rozamiento (en el caso de láminas líquidas), el fluido sería perfecto, es decir, sin viscosidad.

La viscosidad es una especie de frotamiento o fricción entre láminas vecinas. En estado de reposo no se distingue un líquido perfecto de uno viscoso. La viscosidad se manifiesta si se le provoca un movimiento interno mediante algún medio.

La viscosidad depende fundamentalmente de la naturaleza o base del fluido (nafténica, parafínica, o mixta), como también de la temperatura y la presión, siendo estos dos últimos parámetros físicos los que más afectan a la viscosidad de un fluido oleohidráulico.

3.8.1. Viscosidad dinámica

Representa la viscosidad real de un fluido y es la relación entre la tensión del deslizamiento o cortadura y el gradiente de velocidad entre dos láminas de un líquido.

o bien:

Donde es la viscosidad absoluta o dinámica que en el sistema CGS se mide en poises [gr cm-1. s-1]


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Paraf%C3%ADnica&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Naft%C3%A9nica&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/wiki/S%C3%B3lido

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADquido

http://es.wikipedia.org/wiki/1668

http://es.wikipedia.org/wiki/Isaac_Newton

http://es.wikipedia.org/wiki/Ley


3.8.2. Viscosidad cinemática

En las formulaciones de Mecánica de Fluidos resulta mucho más adecuado emplear una relación entre la viscosidad absoluta y la densidad del fluido. Denominándose a esta viscosidad: viscosidad cinemática siendo la que más se

utiliza en oleohidráulica . En donde tiene como unidades los stokes [cm2 / s]

Sin embargo en oleohidráulica se suele utilizar una unidad más pequeña: el centistoke [mm2 / s]

Precisamente 0,01 st. o 1 cst. es la viscosidad del agua.

3.8.3. Viscosidad relativa o ºE / ºC

Esta viscosidad es la relación entre el tiempo que demora un fluido en pasar de arriba hacia abajo por un estrecho y pequeño tubo con una muy ligera conicidad y su comparación con el tiempo que emplea el agua.

Para realizar la medida de este tipo de viscosidad se utilizan unos viscosímetros estandarizados. En Europa está estandarizado el de Engler que a continuación describimos.

Descripción del viscosímetro de Engler

1 – Recipiente del líquido a testear, que se ha llenado hasta el borde “a” lo que es aproximadamente 240 cm3 de líquido.

2 – Recipiente de fluido térmico para calentar el líquido a testear y que es calentado por las resistencias térmicas “7”

3 – Termómetros que controlan tanto la temperatura del líquido a testear como del fluido térmico

4 – Tapón obturador para iniciar el proceso de paso del fluido.

5 – Tubo calibrado con cierta conicidad

6 – Recipiente con las marcas F y F´ que contienen entre ambas un volumen de 200 cm3.

Descripción del proceso:

Una vez conseguida la temperatura a la que se quiere averiguar la viscosidad del fluido oleohidráulico se levanta el tapón “4”. El líquido se escurre por el tubo “5” y va llenando el recipiente “6”. Cuando el líquido pasé por la marca “F ” se pone en


Fluidos oleohidráulicos marcha un cronómetro que se detendrá cuando el líquido llegue a la marca “F´ ”. Ese tiempo se compara con el tiempo que tarda en escurrirse a través del viscosímetro agua destilada 20 ºC que es una constante del aparato, y el resultado son los ºE a la temperatura ºC que alcanzó el termómetro del líquido.

Esta viscosidad relativa se define como la relación entre el tiempo que tarda en pasar el líquido de arriba hacia abajo (por su propia masa) por un tubo calibrado hasta llenar un volumen determinado, y el tiempo que tarda en hacerlo el líquido patrón.

Por tanto se puede definir el ºE como la viscosidad del agua destilada a 20 ºC

Esta medida de la viscosidad relativa se puede realizar mediante otros viscosímetros a parte del de Engler, por lo que aparecen otras unidades de viscosidades relativas:

Engler (Europa). Descrito anteriormente y basado en una comparación con el agua destilada a 20º C.

Saybolt (USA). Basado en el tiempo de escurrido de unos 60 ml de fluido por un determinado capilar.

Redwood (UK). Basado en una comparación con el tiempo de escurrido de un aceite de colza.

Todos estos viscosímetros están basados en el escurrido del fluido a través de un tubo calibrado a una determinada temperatura. En todos, el resultado es el tiempo de paso de una determinada cantidad del fluido a testear, multiplicado por la constante del aparato. Aunque hay otros viscosímetros (Stokes) basados en la caída de una bola en el seno de un líquido.

A continuación proponemos unas expresiones para pasar aproximadamente (en el campo en el que se mueven los fluidos oleohidráulicos) de la correspondiente viscosidad relativa: ºE, Saybolt, o Redwood; a [mm2 / s]

Para pasar de ºE; a centistokes [mm2 / s]

Para pasar de SSU (Segundos Universales Saybolt); a centistokes [mm2 / s]


Fluidos oleohidráulicos Para pasar de ºRedwood Nº1 (segundos); a centistokes [mm2 / s]

[Existen además los Saybolt Fural second y los ºRedwood Nº2 . Pero son propios de viscosidades más elevadas.]

3.8.4. Variación de la viscosidad con la temperatura

En esta gráfica se observa que la viscosidad cambia notablemente con la temperatura por lo que es necesario indicar junto a la viscosidad la temperatura a la que el fluido se encontraba cuando fue determinada. [Fue Rannser en 1949 quien propuso el módulo de

viscosidad / temperatura

definido por la expresión:

Como medida de tal variación y debido a su carácter logarítmico.]



La normativa ISO a establecido la clasificación de los fluidos oleohidráulicos según su viscosidad en [mm2 / s] a 40 ºC agrupándoles en torno al grado de viscosidad:

Grado de viscosidad

ISO

Límite Mínimo de viscosidad en [mm2

/ s] a 40 ºC

Límite Máximo de viscosidad en

[mm2 / s] a 40 ºC

Viscosidad media en [mm2 / s] a 40

ºC

ISO VG 2 1,98 2,42 2,2

ISO VG 3 2,88 3,62 3,2

ISO VG 5 4,14 5,06 4,6

ISO VG 7 6,12 7,48 6,8

ISO VG 10 9 11 10

ISO VG 15 13,5 16,5 15

ISO VG 22 19,8 24,2 22

ISO VG 32 28,8 35,2 32

ISO VG 46 41,4 50,6 46

ISO VG 68 61,2 74,8 68

ISO VG 100 90 110 100

ISO VG 150 135 165 150

Gráfica de viscosidad / temperatura


Fluidos oleohidráulicos En la gráfica viscosidad / temperatura anterior, al ser logarítmica, vemos que la

variación de la viscosidad temperatura queda representada por una recta.

3.8.4.1. Índice de viscosidad

Los norteamericanos observaron que el comportamiento de la viscosidad con la temperatura no era lo mismo en los aceites destilados de petróleos procedentes del golfo de Méjico que la de los procedentes de Oklahoma.

Esto era debido a que su composición náftica o parafínica variaba notablemente. Por lo que establecieron el índice de viscosidad para su diferenciación. De tal forma que un aceite de composición náftica tendría el índice 0 y uno de composición parafínica el índice 100.

En donde:

V es La viscosidad común a 210 ºF de los tres aceites: náftico, parafínico, y a testar.

H es la viscosidad a 110 ºF del aceite patrón parafínico.

L es la viscosidad a 110 ºF del aceite patrón náftico.

U es la viscosidad a 110 ºF del aceite a testar.

Quedando expresado el índice de viscosidad de la forma:

De tal forma que uno de composición parafínica tenga un IV = 100 ; y uno de composición náftica IV = 0

En la actualidad se pueden encontrar aceites con índices de viscosidad elevados superiores a 100: IV = 180. Por otra parte los aceites sintéticos suelen tener un bajo índice de viscosidad.

Para la determinación del IV establecieron una serie de aceites patrón náfticos o asfálticos, y parafínicos. Cuyos valores quedaron determinados mediante unas tablas.

Si el IV se determinaba mediante las unidades SSU se hallaba el IV estándar.

Ahora bien, si lo que se utilizaban eran unidades de viscosidad cinemática en centistokes, entonces se le denominaba IVC índice de viscosidad cinemática.

A modo de ejemplo ofrecemos la siguiente tabla de patrones para la determinación del índice de viscosidad cinemática IVC y, por tanto, expresada en centistokes



V

(210 ºF)

H

(110 ºF)

L

(110 ºF)

L-H

V

(210 ºF)

H

(110 ºF)

L

(110 ºF)

L-H

28,00 415,6 1018,4 603,8 31,00 484,1 1226,8 742,7

29,00 438,1 1087,0 648,9 32,00 508,2 1301,1 792,9

30,00 460,0 1156,6 694,6 33,00 532,6 1377,2 845,6

Aplicación práctica:

Si tenemos un aceite mineral que tiene una viscosidad de 28 cst. a 210 ºF (100ºC), y su viscosidad a 100 ºF (38 ºC) es de 440 cst. su IVC sería:

3.8.4.2. Sistema Polar (Walther-Ubbelohde)

Sin embargo en Europa, a partir de la expresión logarítmica de Walther que convierte a la variación viscosidad / temperatura en una recta,

se observa que la pendiente (B) nos permite determinar la variación viscosidad / temperatura de tal forma que para un valor 0 no existe tal variación.

Este hecho nos permitiría usar dicho valor (B) como “coeficiente angular” de la recta a modo de índice de la variación de la viscosidad con la temperatura en un sentido más científico y técnico. Además Ubbelohde en 1940 descubre que existe un polo H1 en el que se juntan todas las rectas de aquellos aceites de la misma familia y características.

Pudiendo emplearse estos dos valores: “Polo” H1 y “coeficiente angular” B definiendo el aceite y su comportamiento de la viscosidad con la temperatura.

Aunque en Europa se sigue utilizando con mucha frecuencia el IV, existe una normativa ISO/DIN para establecer la “pendiente n” como indicativo de la variación de la viscosidad con la temperatura.



3.8.5. Límites de funcionamiento viscosidad / temperatura

Los límites aconsejables en funcionamiento o en marcha de un sistema oleohidráulico para la viscosidad podríamos considerar que son:

Máximo: 60 cst.

Mínimo: 12 cst.

Lo que establece una gama de límites de temperatura dentro de márgenes de funcionamiento:

Viscosidades a 40 ºC

ISO VG

En el arranque

a 960 [mm2 / s]

En el arranque

a 240 [mm2 / s]

En el arranque

a 120 [mm2 / s]

En marcha a 60 [mm2

/ s] (máximo)

En marcha a 12 [mm2 /

s] (mínimo)

15 -24 ºC -8 ºC -2 ºC 8 ºC 45 ºC

22 -14 ºC 3 ºC 9 ºC 17 ºC 58 ºC

32 -7 ºC 10 ºC 17 ºC 26 ºC 68 ºC

46 1 ºC 18 ºC 24 ºC 34 ºC 77 ºC

68 7 ºC 24 ºC 32 ºC 41 ºC 84 ºC

los estándares de los límites de funcionamiento de los componentes suelen ser:

ComponentesTemperatura

admisible en ºC

Viscosidad admisible en

[mm2 / s]Evaluación

Válvulas de presión -30 a +80 10 a 960

Prácticamente están dentro de

todos los casos de la tabla anterior

Válvulas distribuidoras

-30 a +80 2,8 a 580

Se deben vigilar las bajas

temperaturas con aceites de

viscosidad baja

Válvulas de cierre -30 a +80 2,8 a 580

Se deben vigilar las bajas

temperaturas con aceites de

viscosidad baja

Bombas de pistones axiales de

caudal variable-25 a +90 10 a 960

Prácticamente están dentro de

todos los casos de la tabla anterior

Bombas de engranajes

-15 a +80 10 a 300

Viscosidades medias bajas

vigilando las altas temperaturas



Bombas de paletas -10 a +70 16 a 160

Viscosidades medias bajas y un exquisito control

de las temperaturas

Como se ve es importante considerar la viscosidad y los márgenes de temperatura para un correcto funcionamiento y buscar una mínima variabilidad de viscosidad con la temperatura.

3.8.6. Alteraciones de la viscosidad o su índice

Con el tiempo se produce un envejecimiento del aceite debido a la ruptura de las macromoléculas que le conferían sus características o bien se produce una unión o polimerización de dichas moléculas. Por lo que si se aprecia un incremento de viscosidad, esto indica una polimerización del fluido, probablemente debido a una alta temperatura o a una acidificación, por oxidación con formación de lacas.

Por el contrario una caída de viscosidad, indica una ruptura de polímeros (acompañada de un descenso del índice de viscosidad), o bien, una posible dilución de otros productos (disolventes, gasolina, etc.) con un apreciable descenso del punto de inflamación. En ambos casos se debe tener en cuenta en los sucesivos rellenados del circuito, en los que, por error, se ha podido introducir un fluido con mayor o menor viscosidad. En general un incremento / caída de viscosidad máximo, del orden del 20 al 25%, según casos, debe considerarse como límite de utilización.

En este sentido es necesario recomendar (sobre todo en los fluidos sintéticos) que no se mezclen aceites distintos. Pues o bien ellos mismos o sus aditivos diferentes pueden reaccionar provocando una descomposición en cualquiera de ambos sentidos. O bien el fluido oleohidráulico se puede convertir en una especie de salsa mayonesa, o bien en una salsa mayonesa cortada y con grumos. La mezcla de aceites debería (es mi opinión) sólo realizarse con el consentimiento y bajo la responsabilidad del proveedor.

3.8.7. Variación de la viscosidad con la presión

Los fluidos oleohidráulicos y en particular los aceites minerales presentan la particularidad de que su viscosidad también varía con la presión y no de forma tan despreciable si el aceite llega a someterse a altas presiones. Por otra parte una particularidad a tener en cuenta es que, de algún modo, dicha variación exponencial depende de la propia viscosidad.

Para el caso de un aceite mineral les propongo la expresión siguiente:

Lo que nos da unos valores de p / 0 para ISO VG 46 y VG 32:

p / 0 0 100 200 300 400 500 600

VG 46 1 1,21 1,45 1,75 2,11 2,54 3,10

VG 32 1 1,19 1,42 1,70 2,02 2,41 2,87

O bien en centistokes

Cst. 0 100 200 300 400 500 600

VG 46 46 55 67 81 97 117 141

VG 32 32 38 45 54 65 77 92



Tanto la variación de la viscosidad con la temperatura como la de con la presión hay que tenerlas en cuenta a la hora de los cálculos de las perdidas de carga.

3.9. Características antidesgaste

En lubrificación podemos distinguir dos tipos de lubrificación:

Lubricación hidrodinámica o perfecta, que se produce cuando el lubrificante forma una película entre las dos superficies en movimiento y es una lubrificación que depende de la viscosidad y de las características físicas del aceite.

Lubrificación untuosa, que se da cuando la película disminuye al aumentar las cargas o disminuye la velocidad relativa entre las superficies a lubrificar. Entonces esta lubrificación depende más de características químicas y aditivos que posea el aceite.

Para el estudio global de las posibilidades de lubricación y sus facultades antidesgaste existen diferentes ensayos.

3.9.1. Ensayo Vickers

En un banco de pruebas formado por una bomba de paletas V1 04 –C-10 en la que todas las partes de la bomba sujetas a desgaste se pueden cambiar y están disponibles en forma de cartucho de recambio. Es ésta un tipo de bomba que tiene como presión de trabajo normal la de 70 bars y un caudal de 28, 4 l/min. El depósito es de pequeña capacidad de 50 a 100 litros y el aceite debe mantenerse a una temperatura de 65 ºC de forma prácticamente constante y procurando que su viscosidad nunca pueda bajar de 12 [mm2/s] a dicha temperatura.

Previamente a la prueba se pesan las paletas y el anillo previamente desengrasados. Y durante una hora se tiene al sistema funcionando a baja presión de 35 bars. y comprobando el caudal de la bomba a 140 bars que debería ser de 28 l/min.

Una vez hechas estas comprobaciones se pone en marcha la prueba que consiste en hacer funcionar de modo continuo dicha bomba hasta su destrucción o un tiempo de 250 horas. Y los aceites se clasifican de siguiente manera:

Aceites sin características antidesgaste

En estos casos la bomba falla ante de las 10 horas de funcionamiento

Aceites con escasas propiedades antidesgaste

Una perdida de peso de paletas > 0,150 mgr

Una perdida de peso de anillo > 0,350 mgr

Aceites con propiedades antidesgaste medias

0,150 mgr > Una perdida de peso de paletas > 0,050

0,350 mgr > Una perdida de peso de anillo > 0,200 mgr

Aceites con propiedades antidesgaste excelentes

0,050 mgr > Una perdida de peso de paletas

0,200 mgr > Una perdida de peso de anillo



3.9.2. Ensayo FZG (para engranajes)

Ensayo normal FZG A/8, 3/90

Circulación sobre 12 dientes de rueda dentada con marcha bajo carga, a 90 ºC de temperatura inicial y 8,3 m/s de velocidad de rotación.

Un resultado aceptable de este ensayo sería una escala de fuerza 10 y un desgaste inferior al 0,001 por mil (1 mgr. por cada Kg de piñón y engranaje)

[Los aditivos de extrema presión EP son aditivos que pretenden dar una característica especial antidesgaste a los aceites creando micropelículas superficiales en los metales por reacción química]

3.10. Puntos de inflamación, combustión y autoignición

3.10.1. Punto de inflamación

Es la temperatura a la que debe ponerse el fluido oleohidráulico o aceite para que sus vapores en vaso abierto se inflamen al paso de una pequeña llama. A la temperatura mínima a la que se inflaman se denomina punto de inflamación.

El punto de inflamación tiene una buena correlación con la viscosidad. Así para un aceite de base mineral del tipo HM podría considerarse tal relación como:

3.10.2. Punto de combustión

Continuando el ensayo se llegará a un punto en el que no sólo arderán los vapores, sino que el aceite comienza a arder espontáneamente al menos durante 5 minutos. Esa nueva temperatura es el punto de combustión.

3.10.3. Punto de autoignición

Si se sigue calentando el aceite este llegará a una temperatura, mucho mayor que las anteriores, en la que el aceite comienza a arder espontáneamente. Esta sería la temperatura de autoignición. Para su determinación se utiliza un matraz que se calienta sobre el baño de una aleación fundida de punto de fusión conveniente que se coloca a determinada temperatura y se deja caer el fluido a ensayar por medio de una pipeta.

Realizándose varios ensayos hasta la determinación de la temperatura mínima de autoignición o punto de autoignición.

[Un descenso acusado del punto de inflamación indica una contaminación con disolventes, gasolinas, gasóleo, etc., y también viene acompañado por un descenso de la viscosidad. Este caso suele ser raro en fluidos hidráulicos, pero es frecuente en aceites de motor. Es importante el dato del punto de inflamación puesto que da una idea sobre la seguridad de


Fluidos oleohidráulicos la utilización de un fluido, tanto en cuanto a riesgo de fuego, como de volatilidad y evaporación (humos).]

3.11. Puntos de enturbiamiento y congelación

Al enfriar un aceite, dada la complejidad de su composición química no se produce una congelación uniforme. Lo normal es que comience a solidificarse una parte de su composición normalmente con la formación de cristales de las parafinas más pesadas, apareciendo un fenómeno de enturbiamiento. Es por esa razón que los aceites de naturaleza náftica y con menos parafinas tienen el punto de congelación más bajo.

3.11.1. Punto de enturbiamiento (Cloud point)

Es la temperatura a la que comienzan a aparecer los cristales de las parafinas más pesadas al tener estas un punto de solidificación más alto.

3.11.2. Punto de solidificación, congelación y de fluencia (Pour point)

El punto de solidificación corresponde a la temperatura por debajo de la cual no fluye absolutamente nada. Suele determinarse congelando el fluido y elevando posteriormente la temperatura, hasta que empieza a drenar. Dicha temperatura en ºC corresponde al valor del punto de solidificación.

Por norma el punto de congelación o de fluencia es el de solidificación más 3 ºC

Un aceite debería emplearse siempre por encima del punto de enturbiamiento, pero, desde luego, siempre a una temperatura superior a 8 ºC a su punto de congelación o fluencia.

Para mejorar tanto el punto de enturbiamiento como el de congelación, se somete a los aceites a procesos de desparafinado por medio del enfriamiento y posterior filtración o métodos disolventes.

3.12. Puntos de ebullición y presión de vapor

3.12.1. Punto de ebullición

Es la temperatura a que un fluido hierve a presión atmosférica.

Este punto es cada vez más importante por características medioambientales, pues, cuanto más alto sea menos posibilidades se tiene de que sus vapores contaminen la atmósfera que contiene los equipos, es a su vez importante la baja concentración de vapores, ya que en caso de aceites de base mineral estos pueden ser inflamables y potencialmente explosivos.

3.12.2. Presión de vapor / ºC

Es la presión absoluta a la que un fluido hierve a una determinada temperatura.

Nos conviene que sea lo más baja posible a la temperatura de trabajo de la instalación oleohidráulica pues podría ocurrir (y de hecho llega a ocurrir) que se produjese la cavitación de la bomba al adquirirse tal presión absoluta en la cámara de aspiración de la bomba.



3.13. Índice de refracción

El índice de refracción, aunque poco usado, es un valor muy característico de un aceite, y da indicaciones de su pureza y envejecimiento, ya que la oxidación aumenta el índice de refracción de un aceite.

Se mide a temperaturas fijas usándose las rayas D1 y D2 del sodio, obteniéndose valores entre 1,3 y 1,7. El refractómetro más corriente es el de Ferry, en él se introduce el aceite en un depósito prismático formando un prisma de líquido que es atravesado por luz monocromática.

3.14. Filtrabilidad

El fluido oleohidráulico se filtra constantemente durante el funcionamiento del sistema de forma más o menos exigente.

La elección del filtro se hará siempre en relación a dicho fluido, pues por ejemplo una alta viscosidad no facilitaría la filtración. O una filtración muy exigente de 5 m. podría ocurrir que llegase a filtrar o descomponer aditivos del fluido.

4. Composición y propiedades químicas de fluidos oleohidráulicos

4.1. Composición química de un aceite mineral

El aceite mineral es casi uno de los últimos residuos de la destilación fraccionada del crudo del petróleo:

- Fracción ligera: Son las gasolinas y naftas

- Fracción media: Es el queroseno

- Fracción pesada: Gas-oil

- Fracción más pesada: Aceites lubrificantes

Los contenidos por tanto en este aspecto la composición de un crudo de petróleo medio según diferentes muestras de crudo de EE.UU. sería:



Azufre 0,2 a 4 %

Gasolinas y naftas 0 a 90 %

Queroseno 0 a 25 %

Gas-oil 0 a 51 %

Aceites lubrificantes 0 a 39 %

Residuos 7 a 54 %

El análisis y composición química de los aceites minerales no es sencillo al tratarse de una mezcla de hidrocarburos en su casi totalidad de similares propiedades y pesos moleculares.

Pueden tomarse los valores medios siguientes, si bien haciendo notar (como ya se mencionó al hablar del índice de viscosidad) la gran variabilidad de estos valores según la procedencia de los crudos:

Parafinas 70 a 80 %

Naftenos 14 a 20 %

Aromáticos 5 a 9 %

4.2. Composición química de los fluidos sintéticos.

La química de estos fluidos y sus aditivos suele estar basada en la ya mencionada al hablar de la denominación de los fluidos sintéticos, pero que básicamente también es:

- Basados en el silicio como los polímeros del siloxano, siliconas y silanoles

- Diesteres

- Aceites fluorcarbonados

- Glicoles

- Polimerización de olefinas alifáticas

4.3. Índice de acidez o de alcalinidad

4.3.1. PH

La mejor manera de saber si un fluido oleohidráulico es ácido o alcalino sería mediante la determinación de su PH.

Un PH de 7 indica la neutralidad

Un PH de 6 ligera acidez

Un PH de 8 un fluido débilmente alcalino

Un PH de 0 – 1 – 2 un carácter netamente ácido

Un PH de 14,13,12 un carácter netamente básico o alcalino

4.3.2. Número de neutralización (NZ) o índice de saponificación

Se define como la cantidad en mg de potasa KOH necesaria para saponificar completamente 1 gr de fluido, neutralizando todos los ácidos grasos dejados en libertad. Este indicativo de acidez debe tener valores bajos del orden de 0,1 a 0,3 mgr de KOH por cada gr

[Se suele utilizar potasa alcohólica para un análisis químico en el que con posterioridad hay que determinar el exceso de potasa que se haya producido]



4.3.3. Índice de alcalinidad

Se define como los ml de HCl 0,1N necesarios para llevar a 100 ml de fluido alcalino a un PH de 5,5.

La acidez indica un estado de degradación del fluido. Los aceites hidráulicos poseen, inicialmente, una determinada acidez que proviene del propio aceite base (mínima y prácticamente despreciable) y de los aditivos que conlleva. Con el uso, al estar sometido a presiones y temperaturas elevadas, los aceites pueden sufrir un proceso de oxidación, el cual va a degenerar en una acidificación. Esta acidez proveniente de la oxidación que, a su vez, va a producir un ataque corrosivo a las piezas del sistema.

Los aceites minerales, por su propia naturaleza, son resistentes a las oxidación. Los restantes fluidos se comportan de diversas manera. No obstante, todos los buenos fluidos hidráulicos llevan incorporados aditivos antioxidantes con el fin de retardar al máximo este efecto. El comportamiento ante el envejecimiento de un aceite se realiza volviendo a determinar el número de neutralización al cabo, por ejemplo de 1000h. o cuando se tenga alguna sospecha de tal envejecimiento. Un incremento del indicativo de acidez del orden del 100% sobre la acidez inicial es motivo de un estudio de sus causas puesto que el incremento puede ser progresivo y acelerado.

4.4. Punto de anilina

Sirve para dar una indicación del contenido de aromáticos, ya que estos hidrocarburos tienen un gran poder disolvente.

El punto de anilina es la mínima temperatura a la que son completamente miscibles la anilina y la muestra.

Se realiza poniendo en un tubo volúmenes iguales de anilina y muestra mezclándolos mecánicamente. Se calienta a una velocidad regulada hasta que las dos fases llegan a ser miscibles. Se enfría a continuación a una velocidad regulada, y la temperatura a la que se separan las dos fases se considera como el punto de anilina.

El punto de anilina de un fluido define su poder disolvente y permite prever aproximadamente su acción sobre los sellos y las guarniciones interiores de las tuberías (flexibles). Guarda una estrecha relación con el hinchamiento de los cauchos sintéticos por inmersión. Según sea el material con que están fabricados los dispositivos de estanqueidad o de revestimiento, examinemos los fenómenos que pueden observarse por encima o por debajo del punto de anilina ideal.

Para un valor superior al punto de anilina ideal:

- Reblandecimiento

- Hinchamiento

- Disgregación del material.

Para un valor inferior:

- Endurecimiento del material.

[La variación de volumen o de dureza de un elástomero probado por inmersión durante 168 horas (1 semana) a 70 ºC no debe superar el 5%]

4.5. Resistencia a la oxidación

Sirve para darle estabilidad al envejecimiento que se refleja como su resistencia a la introducción del oxigeno del aire en las moléculas del fluido, evitando con ello la formación prematura de barros y residuos resinosos. El oxigeno del aire, junto al calor y la presión, la luz y la catálisis de algunos componentes metálicos presentes en las instalaciones oleohidráulicas como cobre, plomo, bronce, latón, cinc, aluminio, y el mismo acero influyen sobre este proceso de envejecimiento.

Un estudio del proceso de oxidación en función del tiempo, indica que existen cuatro tipos de oxidación:

1. Absorción constante

2. Reacciones autocatalíticas

3. Reacciones autorretardantes

4. Reacciones en que la autocatalisis prevalece primero y luego se impone la autorretardación.



En cuanto a los productos que se generan con la oxidación de un aceite mineral son generalmente de forma encadenada. Así:

- En primer lugar se forman peróxidos por la absorción de una molécula de O2.

- Para a continuación convertirse los peróxidos en alcoholes secundarios y cetonas.

- Que en una fase posterior: dan lugar a ácidos uno ligero y otro graso de gran tamaño molecular.

- Que a su vez, estos acidos grasos, se oxidan de nuevo dando lugar a lodos y depósitos sólidos.

Después de un proceso de oxidación inducido por medio de oxigeno a presión en un aceite a 50 ºC hasta que se produzca una absorción de 2 a 3 litros de O2 por cada 100 mgr de aceite. Tendríamos que el % de oxigeno absorbido se distribuiría de la siguiente forma:

Productos generados % de O2

Agua 20 – 65

Ácidos combinados 11 – 17

Ácidos libres 4 – 11

Anhídrido carbónico 3 – 20

Alcoholes 1 – 9

Peróxidos 0 – 3

Residuos sólidos, lodos o asfaltos 0 – 1,5

4.6. Compatibilidad química con los materiales de las instalaciones

El fluido oleohidráulico debe ser compatible químicamente con los otros materiales empleados en la instalación. En particular con:

- Pinturas de sellado. Esta pintura de sellado que se ponen para evitar que por una posible larga duración del contacto entre metal y aceite se origine una descomposición del mismo, son a su vez un gran peligro para la descomposición del aceite en caso de existir alguna incompativilad entre ésta y el aceite, por ello debe tenerse siempre en cuenta la compatibilidad de las pinturas de sellado y los aceites

- Juntas y elastómeros y su compatibilidad con los aceites sintéticos sobre todo, requiere de un tratamiento especial en un objeto didáctico específico.

- Materiales metálicos empleados en cojinetes y guías de vástago. Pues se ha comprobado que gran numero de metales contenidos en aleaciones antifricción o en el propio acero pueden actuar como catalizadores de la oxidación del aceite y a su vez ser atacados por el aceite y provocar su corrosión. Por ello se suelen utilizar aditivos o inhibidores de la catálisis (El cobre, el plomo, el cinc, el aluminio y el cadmio son alguno de estos metales)

- Aquellos materiales que en caso de fuga pueden ser alcanzados por el fluido deteriorándolos como cables y material eléctrico o incluso pintura exterior.

4.7. Propiedades detergentes o anticoagulantes

Los aditivos dispersantes se agregan para tener una buena cualidad en el arrastre de lodos, partículas no solubles y el propio agua que se forman como consecuencia del envejecimiento y la oxidación. Pero, sobre todo, deben actuar disminuyendo así mismo el riesgo de la formación de lodos o películas sólidas o pegajosas. Por lo que la palabra que mejor los definiría sería la de fluidos “anticoagulantes” pues su mejor característica sería la de evitar la coagulación de las sustancias insolubles que en ocasiones tienen el carácter coloidal, sin que esas características dispersantes perturben a otros aditivos presentes en el fluido, siendo a su vez resistentes a la oxidación y a las altas temperaturas.

[Si se usan este tipo de aceites ISO-HM y DIN-HLPD se debe incrementar la superficie de los filtros y disminuir la malla un nivel (por ejemplo de 20 mm a 10 mm)]



4.8. Residuo carbonoso

Para establecer el residuo carbonoso normalmente se utiliza el ensayo de Conradson: se pesan la cantidad de residuos de carbón que quedan al volatilizar una muestra de aceite en las condiciones de temperatura fijadas en la norma. Tiene aplicación más que en los fluidos oleohidráulicos, en los aceites de lubrificación de motores térmicos alternativos

4.9. Resistencia a la corrosión

Otro requisito importante que debe tener un fluido transmisor de potencia es la de proporcionar una buena y adecuada protección contra la corrosión de todas las piezas y partes de los componentes oleohidráulicos en contacto con él. Haciendo que se evite la

corrosión de esas partes metálicas tan necesarias para su correcto funcionamiento. Los fluidos a base de aceites minerales suele tener un buen comportamiento a este respecto, pero no así los fluidos sintéticos, que cada vez se vienen usando con mayor asiduidad.

El agua y el oxigeno son los elementos activos de la corrosión así como la acidez que se produce por la oxidación del aceite –la cual también es capaz de producir agua-, y el oxigeno puede provenir del aire disuelto. Como se ve todo acaba teniendo interrelación con todo.

Esta resistencia a la corrosión se logra mediante aditivos que forman una película hidrófuga sobre las superficies metálicas que a la vez los protege de otras sustancias activas neutralizándolas.

5. Carencia de riesgos para la salud, la higiene y el medio ambiente.

El fluido oleohidráulico no debe ser tóxico o contaminante ni como fluido, ni como gas, ni después de la descomposición. Debe o debería ser biodegradable incluso después de su uso y envejecimiento, de fácil eliminación, no peligroso para las aguas, ni toxico para los peces, ni para las bacterias al ser estas quienes deberían facilitar su descomposición. En resumen, no deben poder contaminar la cadena alimenticia: agua, peces, riego, plantas, forrajes, animales...

No debe irritar piel, mucosas y ojos en sus tres estados (sólido, líquido y gaseoso)

Para todo ello se ha establecido la obligación por parte del fabricante de disponer para cada uno de sus fluidos oleohidráulicos de la “Ficha de datos de seguridad” (RD 1078/93 (OM 02/95) // 93/112/CEE) con los siguientes apartados:

Apartados de “Ficha de datos de seguridad”

Identificación del preparado y de la empresa

Composición e información de los componentes

Identificación de los peligros

Primeros auxilios

Medidas de lucha contra incendios

Medidas a tomar en caso de vertido accidental

Manipulación y almacenamiento

Controles de exposición y protección personal

Propiedades físicas y químicas

Estabilidad y Reactividad

Información toxicológica

6. Mantenimiento de los fluidos oleohidráulicos

La mayoría de las averías en una central oleohidráulica bien diseñada y construida son debidas a un fluido oleohidráulico inadecuado o gastado. Por ello un buen mantenimiento comienza siempre por la elección adecuada del mismo.



Revisiones:

Diarias

o Verificar sus niveles en el depósito.

o Si es necesario reponer aceite se recomienda un grupo de trasiego con al menos un filtro de 10 m

o Observar su aspecto. Si tiene espuma indicativo de entrada de aire en el sistema; o si está turbio, indicativo de entrada de agua.

o Anotar la temperatura del aceite. Un incremento notable indicaría un fallo en el refrigerador o un fallo más importante en el sistema.

Mensuales

o Sacar muestras de aceite a distintos niveles del depósito anotando las horas de funcionamiento del aceite

Anuales

o Vaciar y limpiar las paredes del depósito vigilando su estado ante una posible oxidación de las mismas que deberá ser subsanada por medio de una limpieza profunda o un tratamiento adecuado (pintado en caso de que el depósito llevara pintura de sellado).

o Limpiar las mirillas del nivel de aceite y verificar y cambiar si es necesario las juntas del deposito así como el filtro de entrada de aire.

7. Resumen de datos técnicos de promedio general

Aceite mineralEmulsión agua

en aceiteAgua-glicol Ester fosfato

Coeficiente de compresibilidad

0 [1 / bar]8 . 10-5 7,5 . 10-5 4,3 . 10-5 3,7 . 10-5

Coeficiente de dilatación

térmica 1 / º C]

7. 10-4 6,5 . 10-4 8. 10-4 7,5 . 10-4

Densidad [Kgr/dm3]

0,87 0,92 1,08 1,2

Calor específico

[Kcal / Kg . ºC]0,44 0,56 0,77 0,43

Punto de solidificación

ISO-VG-32-30 ºC -20 ºC -35 ºC -20 ºC

Punto de ebullición

320 ºC comienza a 100 ºC comienza a 100 ºC 340 ºC

Velocidad del sonido en un aceite mineral = 1320 m/s


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