No existe una única temperatura a la que todos los sistemas hidráulicos dejen de funcionar. En cambio, el fallo se produce tanto en el frío extremo como en el calor extremo, impulsado principalmente por las propiedades del fluido hidráulico. Si bien la mayoría de los sistemas estándar basados en aceite mineral están diseñados para operar entre -20 °F y 180 °F (-29 °C a 82 °C), el rendimiento se degrada rápidamente y es probable que se produzca un fallo catastrófico fuera de este rango.
El problema central es la viscosidad del fluido. En el frío extremo, el fluido se vuelve demasiado espeso para fluir, lo que provoca la inanición de la bomba y causa cavitación. En el calor extremo, el fluido se vuelve demasiado delgado para lubricar, lo que provoca contacto metal con metal, agarrotamiento de componentes y fallo de los sellos.
El desafío del frío: cuando el fluido no fluye
Operar un sistema hidráulico en frío extremo presenta un conjunto único de desafíos que pueden provocar daños rápidos y graves, a menudo durante el arranque.
Comprensión de la viscosidad y el punto de fluidez
La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir. A medida que la temperatura desciende, la viscosidad del aceite hidráulico aumenta exponencialmente.
El punto de fluidez es la temperatura más baja a la que el aceite todavía fluirá bajo condiciones específicas. Intentar operar un sistema cerca o por debajo del punto de fluidez de su fluido es una causa principal de fallos por clima frío.
El riesgo de cavitación de la bomba
Cuando el aceite es demasiado espeso, la bomba no puede extraerlo del depósito con suficiente rapidez. Esto crea vacíos de vacío, o burbujas, dentro del fluido.
A medida que estas burbujas viajan hacia el lado de alta presión de la bomba, implosionan violentamente. Este proceso, llamado cavitación, genera una fuerza y un calor inmensos, erosionando y destruyendo componentes internos críticos de la bomba.
Impacto en sellos y mangueras
Los elastómeros utilizados en sellos y mangueras se vuelven duros y quebradizos a temperaturas muy bajas. Cuando el sistema se arranca y se presuriza, estos componentes quebradizos pueden agrietarse o fracturarse fácilmente, lo que provoca fugas inmediatas y significativas.
El peligro del calor: cuando el fluido se descompone
Si bien los problemas por clima frío suelen ser inmediatos, las altas temperaturas provocan una degradación más lenta, pero igualmente destructiva, de todo el sistema hidráulico.
Pérdida de viscosidad y fallo de lubricación
A medida que aumenta la temperatura, el fluido hidráulico se vuelve más delgado y su viscosidad disminuye. Si el aceite se vuelve demasiado delgado, ya no puede mantener la película lubricante crítica entre las piezas móviles.
Esto conduce a un contacto directo metal con metal, lo que genera más fricción, más calor y acelera el desgaste, lo que conduce rápidamente al agarrotamiento de los componentes y al fallo catastrófico.
Oxidación y degradación del fluido
El calor es un catalizador para la oxidación, una reacción química entre el aceite y el oxígeno. Por cada aumento de 18 °F (10 °C) de temperatura por encima de 140 °F (60 °C), la tasa de oxidación se duplica aproximadamente.
Este proceso descompone el aceite, creando lodos, barniz y ácidos corrosivos que obstruyen los filtros, hacen que las válvulas se atasquen y dañan los componentes del sistema.
El límite de seguridad del punto de inflamación
Cada fluido hidráulico tiene un punto de inflamación: la temperatura más baja a la que sus vapores pueden encenderse cuando se exponen a una llama. Operar un sistema cerca de esta temperatura crea un grave peligro de incendio, especialmente si se produce una fuga y el fluido caliente se rocía sobre una fuente de ignición.
Comprensión de las compensaciones y los factores limitantes
El fluido es el alma del sistema, pero no es el único factor. Se debe considerar todo el sistema al operar en entornos extremos.
No se trata solo del fluido
Si bien las propiedades del fluido son la principal preocupación, otros componentes tienen límites. Las mangueras, los sellos y los controles electrónicos están clasificados para rangos de temperatura específicos. Exceder estos límites provocará fallos independientemente del estado del fluido.
Aceites minerales frente a sintéticos
Los aceites minerales son el estándar para la mayoría de las aplicaciones y ofrecen un buen equilibrio entre rendimiento y coste.
Sin embargo, los fluidos sintéticos están diseñados para tener un rango de temperatura de funcionamiento mucho más amplio. Tienen puntos de fluidez más bajos para un mejor rendimiento en clima frío y una estabilidad térmica superior para aplicaciones de alto calor. Este rendimiento tiene un coste significativamente mayor.
La importancia del índice de viscosidad (IV)
El Índice de Viscosidad (IV) mide cuánto cambia la viscosidad de un fluido con la temperatura. Un fluido con un IV alto es más estable, lo que significa que su viscosidad cambia de forma menos drástica en un amplio rango de temperaturas. Esta es una propiedad crítica para el equipo que opera en entornos con grandes fluctuaciones de temperatura.
Cómo aplicar esto a su sistema
Para garantizar la fiabilidad, debe adaptar su fluido hidráulico y los componentes del sistema a su entorno operativo específico.
- Si su enfoque principal es operar en frío extremo: Seleccione un fluido con un punto de fluidez muy bajo y un IV alto, y considere implementar un calentador de sistema o un procedimiento de calentamiento prolongado antes de someter el sistema a carga.
- Si su enfoque principal es operar en entornos de calor elevado: Elija un fluido con alta estabilidad térmica y asegúrese de que su sistema tenga una refrigeración adecuada, como un depósito de tamaño apropiado o un intercambiador de calor eficiente.
- Si su enfoque principal es maximizar la vida útil de los componentes: Mantenga la temperatura del fluido dentro del rango óptimo de 120 °F a 140 °F (50 °C a 60 °C), ya que esto proporciona el mejor equilibrio de viscosidad del fluido y minimiza la oxidación del fluido.
En última instancia, la gestión proactiva de la temperatura es la estrategia más eficaz para garantizar la longevidad y fiabilidad de cualquier sistema hidráulico.
Tabla de resumen:
| Rango de temperatura | Riesgo principal | Mecanismo clave de fallo |
|---|---|---|
| Por debajo de -20 °F (-29 °C) | Fallo por frío | El fluido se espesa, provocando cavitación de la bomba y sellos quebradizos. |
| 120 °F - 140 °F (50 °C - 60 °C) | Rango óptimo | Viscosidad ideal para lubricación y oxidación mínima. |
| Por encima de 180 °F (82 °C) | Fallo por calor | El fluido se adelgaza, lo que provoca pérdida de lubricación, oxidación y daños en los sellos. |
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