Fluido hidráulico

Fluido hidráulico que se vierte en un contenedor de almacenamiento

Un fluido hidráulico o líquido hidráulico es el medio por el cual se transfiere la potencia en una maquinaria hidráulica. Los fluidos hidráulicos comunes se basan en aceite mineral o agua. Ejemplos de equipos que pueden usar 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 una compresibilidad cero.

Funciones y propiedades

La función principal de un fluido hidráulico es transmitir potencia. En uso, sin embargo, existen otras funciones importantes del fluido hidráulico, como la protección de los componentes de la máquina hidráulica. 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:

Composición

Acción base

El fluido hidráulico original, que se remonta a la época del antiguo Egipto, era el agua. A partir de la década de 1920, el aceite mineral comenzó a usarse más que el agua como material base debido a sus propiedades lubricantes inherentes y la 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 base minerales.

Los aceites naturales como el de colza se utilizan como base para fluidos donde la biodegradabilidad y las fuentes renovables se consideran importantes.

Otros materiales base se utilizan para aplicaciones especiales, como resistencia al fuego y aplicaciones de temperatura extrema. Algunos ejemplos incluyen: éteres de glicol, éster de organofosfato, polialfaolefina, propilenglicol y aceites de silicona.

NaK-77, una aleación eutéctica de sodio y potasio, se puede usar 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 aparente a 538 °C (1000 °F) es de 2,14 GPa (310 000 psi), más alto que el de un aceite hidráulico a temperatura ambiente. Su lubricidad es pobre, por lo que las bombas de desplazamiento positivo no son adecuadas y se deben usar bombas centrífugas. La adición de cesio cambia el rango de temperatura útil de -70 a 704 °C (-95 a 1300 °F). La aleación NaK-77 se probó en sistemas hidráulicos y fluídicos para el misil supersónico de baja altitud.

Otros componentes

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), organofosforados (por ejemplo, fosfato de tributilo), siliconas, hidrocarburos aromáticos alquilados, polialfaolefinas (PAO) (p. ej., poliisobutenos), inhibidores de la corrosión (incluidos los secuestrantes de ácidos), aditivos antierosivos, etc.

Fluidos hidráulicos biodegradables

Las aplicaciones ambientalmente sensibles (p. ej., tractores agrícolas y dragados marinos) pueden beneficiarse del uso de fluidos hidráulicos biodegradables a base de aceite vegetal de colza cuando existe el riesgo de un derrame de aceite por una línea de aceite rota. Por lo general, estos aceites están disponibles como aceites con especificación ISO 32, ISO 46 e ISO 68. 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, son relevantes.

Fluidos hidráulicos antidesgaste

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 diversas aplicaciones. Por ejemplo, los aceites hidráulicos AW 46 se pueden usar para operar los sistemas hidráulicos en equipos todoterreno, como volquetes, excavadoras y retroexcavadoras, mientras que los aceites hidráulicos AW 32 pueden ser más adecuados para aplicaciones en climas más fríos, como en un quitanieves.;s bomba.

Seguridad

Debido a que los sistemas hidráulicos industriales funcionan a cientos o miles de PSI y temperaturas que alcanzan los cientos de grados centígrados, las fallas de los componentes pueden provocar lesiones graves y la muerte, y siempre se debe tener cuidado al realizar el mantenimiento de los sistemas hidráulicos.

La resistencia al fuego es una propiedad disponible con fluidos especializados. El agua-glicol y el poliol-éster son algunos de estos fluidos especializados que contienen excelentes propiedades térmicas e hidrolíticas, que ayudan en la resistencia al fuego.

Usos

Líquido de frenos

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 comprimible, lo que resulta en una falla del freno. 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.

Líquido de dirección asistida

El líquido de dirección asistida es un subtipo de líquido hidráulico. La mayoría son fluidos a base de aceite mineral o silicona, mientras que algunos usan fluido de transmisión automática, hecho de aceite base sintético. Las transmisiones automáticas utilizan fluidos por su lubricación, enfriamiento y propiedades hidráulicas para acoplamientos viscosos.

El uso de un tipo de fluido incorrecto puede ocasionar fallas en la bomba de la dirección asistida.

Sistemas hidráulicos de aeronaves

A medida que aumentaba el rendimiento de las aeronaves a mediados del siglo XX, la cantidad de fuerza requerida 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; estos, a su vez, son operados 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. 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 usan 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 por 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 Turbina Ram-Air (RAT) que está oculto debajo del fuselaje. 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 en otros, las bombas eléctricas pueden proporcionar tanto la redundancia como los medios para operar los sistemas hidráulicos sin que los motores funcionen, lo que puede ser muy útil durante el mantenimiento.

Especificaciones

Base de aceite mineral:

• Mil-PRF-5606 (originally Mil-H-5606): Base mineral, inflamable, punto de inflamación bastante bajo, utilizable de −65 °F (54 °C) a 275 °F (135 °C), color rojo, desarrollado en la década de 1940
• MIL-PRF-6083: Utilizable de −54 °C a 135 °C "donde se requiere protección de la corrosión y se ha determinado que el fluido hidráulico MIL-PRF-46170 (FRH) no se puede utilizar. Esto incluye el uso en mecanismos de retroceso y sistemas hidráulicos para las armas rotatorias o dispositivos de fijación de equipos tácticos y de apoyo, excepto los vehículos blindados de combate/equipamiento que requieren FRH. El fluido hidráulico también se utiliza como un líquido preservativo para sistemas y componentes hidráulicos de aeronaves donde MIL-H-5606 (OHA) o MIL-PRF-87257 se utiliza como fluido operativo".

Base de hidrocarburo sintético: 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.

• Mil-H-83282: Base hidrocarburo sintético, punto de inflamación superior, autoextinguible, compatible con -5606, color rojo, valorado a −40 °F (−40 °C) grados.
• Mil-H-87257: Un desarrollo de -83282 líquido para mejorar su viscosidad de baja temperatura.

Base de éster de fosfato:

• US/NATO Especificación militar - MIL-H-8446
• Boeing Seattle - BMS3-11
• Boeing Long Beach - DMS2014
• Boeing Long Island - CDS5478
• Lockheed - LAC C-34-1224
• Airbus Industrie - NSA307110
• British Aerospace - BAC M.333.B
• Bombardier - BAMS 564-003
• SAE - Ac974
• SAE - AS1241
• Skydrol

Contaminación

Se requiere un cuidado especial y estricto al manipular el fluido hidráulico de la aeronave, ya que es fundamental para la seguridad del vuelo que permanezca libre de contaminación. También es necesario adherirse estrictamente a 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 las revisiones de mantenimiento de aeronaves pesadas (principalmente revisiones C y D) para verificar la contaminación.

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.

Otros usos

Las propiedades del aceite hidráulico HLP 32 lo hacen ideal para lubricar máquinas herramienta.