1.2 HIDRÁULICA. CONCEPTOS BÁSICOS
Los líquidos y los gases reciben la denominación común de fluidos, debido a que sus moléculas se mueven fácilmente unas con respecto a otras, cambiando de forma bajo la acción de pequeñas fuerzas. Se llama líquido a todo fluido cuyo volumen adopta la forma del recipiente que lo contiene (es decir, volumen constante - forma variable). Como características esenciales de los líquidos se puede citar que, cuando un líquido ocupa un gran recipiente, su superficie libre aparece plana y horizontal. Igualmente si un líquido ocupa varios recipientes comunicados entre sí, en todos esos recipientes el líquido alcanzará la misma altura o nivel,
independientemente de que estos tengan formas diferentes (teoría de los vasos comunicantes).
1.2.1
FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA HIDRÁULICA..
Fluido: Elemento en estado líquido o gaseoso, en estas páginas utilizaremos en los sistemas neumáticos "aire comprimido y en los sistemas hidráulicos "aceites derivados de petróleo".
-Objetivo del fluido:
· Transmitir potencia
· Lubricar
· Minimizar fugas
· Minimizar pérdidas de carga
-Fluidos empleados:
· Aceites minerales procedentes de la destilación del petróleo
· Agua – glicol
· Fluidos sintéticos
· Emulsiones agua – aceite
Los fluidos hidráulicos deben cumplir con:
- Transmisión de potencia: El fluido debe circular con facilidad por las canalizaciones y elementos del sistema para evitar pérdidas de carga. Debe ser lo más incomprensible posible para conseguir una acción instantánea en el cilindro, de manera que, cuando se ponga en marcha una abomba o se active una valvula, la acción sea instantánea.
- Lubricación: El fluido hidráulico lubrifica los componentes internos de los distintos elementos interponiendo una película de aceite entre las partes móviles que atenúa el desgaste por rozamiento de las mismas. Para que esta lubrificación sea perfecta es necesario añadir aditivos para lubricar aun con grandes presiones y altas temperaturas de funcionamiento.
- Refrigeración: La circulación del aceite por la instalación y alrededor de las paredes del depósito va disipando parte del calor generado en el sistema. En las instalaciones hidráulicas no debe superarse los 60 °C y los depósitos deben tener un volumen de al menos cinco veces el caudal de la bomba.
- Estanqueidad: Para que el cierre entre los componentes hidráulicos sea estanco y no haya fugas se debe tener un buen ajuste mecanico de las piezas y una adecuada viscosidad en el fluido.
1.2.2 CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS DE LOS ACEITES HIDRAULICOS
Propiedades físicas de los lubricantes.Los lubricantes estan definidos por una serie de características, algunas de las cuales se utilizan para clasificar los aceites o grasas. Dada la naturaleza de los distintostipos de lubricanttes no todas las características son aplicables a todos ellos.Color o fluerescencia Actualmente el color del aceite dice muy poco acerca de sus características, ya uqe es facilmante modificable con aditivos. No obstante, hasta hace pocos años, se le daba gran importancia como indicativo del grado de refino, y la florescencia era indicativo del origen del crudo (aceites minerales).El procedimiento para determinar el color de un aceite es el ASTM-D-1500. en el que se compara el color del aceite con una serie de vidrios patron de distintos colores, ordenados en sentido creciente de 0 a 8. Pero para aceites muy claros, tales como los aceites aislantes, aceites blancos técnicos, etc, la escala ASTM no puede establecer diferencias y es preciso usar otros métodos. El colorímetro Saybolt establece una escalas que va desde el -16 para el color blanco amarillento hasta +30 para el blanco no diferenciable con el agua.En los aceites en servicio, el cambio del color puede alertar sobre deterioros, contaminación, etc. Densidad La densidad es la razón entre el peso de un volumen dado de aceite y un volumen igual de agua.La densidad esta relacionada con la naturaleza del crudo de origen y el grado de refino.En ocasiones, se usan otras caracterícticas pra definir el aceite en lugar de su densidad, aunque están directamente relacionadas con ella. Veamos algunas.La gravedad específica se define como la relación entre un cierto volumen de producto y el mismo volumen de agua destilada a 4ºC.
En Estados Unidos suele usarse la gravedad API. Esta es una escala arbitrarioa que expresa la gravedad o densidad del acetie, medida en grados API. En Estados Unidos la temperatura standar para el agua y el aceite es de 60ºF. En otros paises la temperatura es de 15ºC (59ºF) para el aceite y 4ºC para el agua, si bien en algunos casos so utilizan 15ºC para el agua y el aceite.
La densidad es la razoón entre el peso de un volumen de aceite y el peso de un volumen igual de agua.
Viscosidad
La viscosidad es una de las propiedades más importantes de un lubricante. De hecho, buena parte de los sistemas de clasificación de los aceites estan basados en esta propiedad.
La viscosidad se define como la resistencia de un líquido a fluir. Esta resistencia es provocada por las fuerzas de atracción entre las moléculas del líquido. El esfuerzo necesario para hacer fluir el líquido (esfuerzo de desplazamiento) estará en función de esta resistencia. Los fluidos con alta viscosidad ofrecen cierta resistencia a fluir, mientras que los poco viscosos lo hacen con facilidad.
La viscosidad se ve afectada por las condiciones ambientales, especialmente por la temperatura y la presión, y por la presencia de aditivos modificadores de la misma, que varian la composición y estructura del aceite.
La fricción entre moléculas genera calor; la cantidad de calor generado está en función de la viscosidad. Esto tambien afecta a la capacidad sellante del aceite y a su consumo.
La viscosidad tambien tiene que ver con la facilidad para ponerse en marcha de las máquinas, particularmente cuando operan en temperaturas bajas. El funcionamiento óptimo de una máquina depende en buena medida del uso de el aceite con la viscosidad adecuada para la temperatura ambiente.
Además es uno de los factures que afecta a la formación de la capa de lubricación.
Propiedades químicas de los lubricantes Acidez y basicidad
La acidez o alcalinidad de un lubricante es una de las propiedades mas definitorias del mismo. En los aceites nuevos nos da información sobre el grado de refino y la aditivación del aceite. En los aceites usado nos aporta datos sobre su nivel de degradación (oxidación, contaminación, estado de sus aditivos, etc.) y puede alertarnos sobre posibles problemas en el sistema de lubricación.
En un aceite podemos tener simultáneamente datos de acidez y alcalinidad. Esto es debido al carácter ácido y básico de sus componentes, tales como productos de la oxidación (ácidos) o aditivos detergentes (básicos). Estas sustancias están en proporción lo bastante baja como para no neutralizarse mutuamente. El número de neutralización Se llama número de neutralización al la cantidad de ácido o base necesario para neutralizar una muestra de lubricante. Puede expresarse de 4 posibles formas:
· Número de ácido total (TAN): es la cantidad de hidróxido potásico (KOH) en mg necesaria para neutralizar todos los ácidos de una muestra de 1 gramo de aceite)
· Número de ácido fuerte (SAN): es la cantidad de hidróxido (KOH) en mg necesaria para neutralizar los ácidos fuertes (inorgánicos) presentes en una muestra de aceite de 1 gr. Este valor corresponde al valor de la acidez mineral. La diferencia entre el TAN y el SAN corresponde al valor de la acidez orgánica (ácidos débiles).
Residuo carbonoso
El residuo carbonoso es la cantidad de material, en % de peso, que queda tras someter una muestra de aceite a evaporación y pirolisis (altas temperaturas).
Oxidación
La oxidación es un proceso de degradación química que afecta a la mayor parte de los materiales orgánicos. Básicamente consiste en la asimilación de átomos de oxígeno por parte de las sustancias constituyentes del lubricante, lo que conlleva la degradación de las mismas y la pérdida paulatina de características y prestaciones del aceite. Este proceso se ve favorecido por el calor, la luz, el agua y la presencia de contaminantes. Oxidación de las grasas
La oxidación de una película fina de grasa en servicio dejará como resultado un residuo gomoso. Al oxidarse la grasa en almacenamiento puede ponerse rancia, costrosa y mas oscura. Puede inclusive haber una separación del aceite base. Para prevenir esto las grasas de calidad contienen inhibidores de oxidación que es especialmente vital en los rodamientos sellados prelubricados.
Tensión interfacial Emulsión
Se llama emulsión a la dispersión de un líquido dentro de otro en forma de pequeñas gotas. Al liquido dispersado se le llama fase discontinua. El líquido dispersante es llamado fase continua.
Detergencia y dispersancia
La detergencia y la dispersancia son dos características que definen la capacidad del aceite para mantener limpio el sistema.
Cenizas
Se conoce como cenizas a la cantidad de material inorgánico presente en un lubricante. Esta cantidad se determina quemando el lubricante en condiciones normalizadas y pesando el residuo. La cantidad obtenida se expresa en % de peso.
Contaminantes
Se llaman contaminantes a todas las sustancias extrañas que contiene el aceite, bien sean generadas por el aceite o bien ingeridas por el sistema. Pueden ser sustancias gaseosas, liquidas , sólidas o semisólidas.
Añadiduras de aceite erróneo
El aceite puede contaminarse debido a añadiduras de aceite equivocado. Esto puede tener distintas consecuencias, en función de los aceites mezclados.
Agua
El agua afecta a la lubricación tanto física como químicamente. El agua es el enemigo nº 1 del aceite; de hecho es incluso más dañina que las partículas sólidas. Esto es debido simplemente a que algunos aditivos son solubles en agua. Además el agua actúa como catalizador de la formación de ácidos, óxidos y otras sustancias dañinas.
Disolventes y líquidos de proceso
Al hablar de estos dos tipos de contaminantes, estamos hablando de una variadísima lista de sustancias, desde el combustibles de los motores de explosión y la taladrina de la maquinaria de corte, hasta los disolventes usados para la limpieza de la maquinaria.
1.2.3 REPRESENTACION DE SISTEMAS DE MANDO
