Universidad Nacional Mayor de San Marcos FACULT FACULTAD AD DE INGENIERÍA GEOLÓGICA, GE OLÓGICA, MINERA, METALRGICA METALRGICA ! GEOGR"FICA ESCUELA #ROFESIONAL #ROFESIONAL DE ING$ DE MINAS
ACEITES HIDRÁULICOS
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GIRALD RALDO O #AREDE&, EMILIA LIANO
CURSO
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E'UI#O MINERO
ALUMNOS
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MARCO TEORICO PROPIEDADES COMPOSICION TIPOS
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INDICE
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RESUMEN
Los sistemas hidráulicos son muy usados en la industria para la transmisión y el control de potencia. Estos se comparan con sistemas eléctricos y mecánicos pero tienen la ventaja de ser compactos, confiables y buenos para multiplicar la fuerza. Éste trabajo pretende introducirnos y darnos el conocimiento de los principios básicos de hidráulica y describir todo lo referido a aceites hidráulicos, para ello se ha dividido el trabajo en dos grandes partes, la primera abocada al desarrollo de los conceptos, ventajas, desventajas, propiedades, entre otros, referidos a la hidráulica. En la segunda parte de éste trabajo se desarrolla todo lo referido a aceites hidráulicos, su definición, composición, los tipos y caractersticas !ue presenta cada uno de éstos, as como los costos, vida "til, producción, y las aplicaciones !ue tienen éstos en la diversidad de má!uinas.
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INTRODUCCION
#esde los inicios de los tiempos, el hombre siempre ha re!uerido el empleo de fuerza y otros métodos para mover o trasladar objetos muchas veces importantes para su vida cotidiana. $on el avance del tiempo y la tecnologa, poco a poco se encontraron nuevas formas para llevar esto a cabo. Es ah donde el trabajo de ciertas ma!uinas creadas por el hombre facilitaran el trabajo, estas nuevas usan cierto mecanismo impulsadas por pistones y cilindros !ue se inician gracias al estudio de la hidráulica. La hidráulica es una rama de la mecánica de fluidos y ampliamente presente en la ingeniera !ue se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los l!uidos. %odo esto depende de las fuerzas !ue se interponen con la masa y a las condiciones a !ue esté sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de este. Los fluidos hidráulicos son un grupo e&tenso de sustancias !ue se usan en má!uinas y e!uipos para transferir presión de un punto a otro. %ienen muchos usos diferentes, incluso como l!uidos en transmisiones automáticas de vehculos, l!uidos de frenos y servodirección. Los fluidos hidráulicos también se usan en tractores y otras ma!uinarias agrcolas, vehculos para levantar cargas, niveladoras y en otras ma!uinarias. En la industria, se usan en má!uinas para empujar, elevar, tirar, dar vuelta y sostener cosas. Este trabajo hará énfasis en el desarrollo de los aceites hidráulicos. La evolución !ue se va produciendo en los sistemas hidráulicos, con un creciente grado de sofisticación y rendimiento de los e!uipos, ha llevado consigo !ue las condiciones de servicio de los fluidos hidráulicos sean cada vez más severas y es de esperar !ue esta tendencia siga en el futuro. 'or lo tanto, las e&igencias demandadas a los fluidos hidráulicos actuales son muy superiores a las del pasado y la elección del tipo adecuado resulta cada vez más crtica y de vital importancia para obtener el rendimiento deseado. (na vez escrito algunas caractersticas y aplicaciones !ue demandan el uso de dicho fluido recalcamos su importancia y su posterior estudio.
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CONCEPTOS PREVIOS
La hidráulica es una de las formas más versátiles y fle&ibles !ue ha inventado el hombre para transmitir energa. Los sistemas hidráulicos sencillamente, convierten la energa de una forma a otra para desempe)ar labores "tiles. En las má!uinas este se traduce en el uso de la energa de un motor diesel o gasolina en potencia hidráulica. 'or ejemplo* se usa la energa hidráulica para elevar y descender el cucharón de un cargador o la hoja topadora de un tractor, también se usa para inclinar hacia el frente o atrás y para accionar implementos !ue rotan, agarran, empujan, jalan y desplazan cargas de un lugar a otro. +tra aplicación importante es accionar los cilindros de la dirección y el sistema de frenos.
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%ransmisión de grandes fuerzas en espacios reducidos. Es posible el almacenamiento de energa. 1ácil regulación de fuerzas y velocidades. $ontrol a distancia de los elementos de mando mediante electroválvulas. 1iabilidad y larga duración de los elementos por la autolubricación. 8
'rotección contra sobrecargas mediante limitadores de presión.
DESVENTAJAS
En caso de avera y rotura de conducciones las altas presiones pueden provocar accidentes graves. Es más lenta y sucia !ue la neumática. 'osibilidad de impactos bruscos en los cilindros al final de la carrera 2 golpe de ariete3.
FLUIDOS
MECANICA HIDRAULICA
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ACEITES HIDRAULICOS
Las caractersticas de los aceites hidráulicos tienen la mayor influencia en el rendimiento y duración de cual!uier sistema hidráulico pues resulta primordial utilizar fluidos limpios y de alta calidad para lograr un funcionamiento eficiente del sistema. En la b"s!ueda de ese rendimiento óptimo se han utilizado varios tipos de fluidos a lo largo de la historia, los cuales van desde el agua hasta los modernos compuestos cuidadosamente preparados !ue además de poseer un fluido base contienen aditivos especiales !ue ayudan a obtener fluidos hidráulicos con las caractersticas necesarias para cumplir una tarea especfica.
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PROPIEDADES DE LOS ACEITES HIDRÁULICOS.
En general, un fluido hidráulico tiene 4 funciones primarias*
1. Transmitir potencia
este fin todos los fluidos seran válidos 2e&cepto los gases por ser compresibles3, siempre !ue su viscosidad sea la adecuada a la aplicación. 'ara cumplir esta función el fluido deberá fluir fácilmente a través de los conductos internos de los componentes. (na resistencia e&cesiva a su circulación producira considerables pérdidas de carga y consiguientemente un incremento en la potencia necesaria para el funcionamiento del e!uipo. 2. Lubricar las partes en movimiento
Esta es una de las principales misiones del fluido, y razón por la cual dejó de usarse agua para los circuitos hidráulicos. La lubricación es la capacidad del fluido de formar una pelcula sobre las superficies, y hacer !ue esta pelcula facilite el desplazamiento de esta superficie sobre otras, evitando en lo posible el contacto directo entre estas. En función de esta definición la lubricación puede ser* Hidrostática*
es a!uella en !ue se presuriza el fluido para separar las superficies en movimiento, creando un cojn hidrostático entre ellas. Hidrodinámica *
en este caso la pelcula de fluido separa a las superficies por la presión generada por el movimiento 2fuerza centrfuga3 del mismo. Untuosa: cuando
el fluido es capaz de mantenerse en contacto con las superficies sin necesidad de
fuerzas e&ternas. De extrema presión: cuando el fluido es
capaz de mantener la lubricación en a!uellos casos en !ue hay contactos de las microcrestas de las superficies.
3. Disipar calor o refrigerar
El fluido debe ser capaz de absorber el calor generado en determinados puntos del sistema para luego liberarlo al ambiente a través del depósito, manteniendo estable la temperatura del conjunto durante el normal funcionamiento del e!uipo. 4. Sellar los espacios libres entre elementos
'or ejemplo, el fluido hidráulico debe ubicarse entre los espacios e&istentes dentro del sistema cilindro5 émbolo o pistón. En la práctica, no e&iste alg"n fluido !ue cumpla con todas estas funciones completamente ya !ue para ello se estara trabajando con un fluido totalmente ideal. 'or ello, al dise)ar cual!uier sistema de transmisión de potencia fludica se deberá seleccionar el fluido hidráulico cuyas propiedades sean las mejores para la aplicación particular deseada. 5. Protección frente a la corrosión
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El fluido deben impedir el ata!ue !umico del agua de condensación y de ciertos aditivos del mismo sobre los elementos del circuito, y cuya proporción va aumentando a medida !ue el fluido se va o&idando. 6E7(E6898E-%+0 #E L+0 $E8%E0 :8#6(L8$+0 •
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Es la caracterstica más importante de un fluido, por medio de la cual se obtiene su capacidad fsica de lubricación. 0e puede definir como la resistencia interna !ue ofrecen entre s las moléculas al deslizarse unas sobre otras. Esta definición viene a ser la e&presión de la Ley de 0ir 8saac -e;ton, formulada en <==>, por la !ue se determina la necesidad de emplear una fuerza para vencer la resistencia de fluencia de un l!uido, !ue es similar a la resistencia al deslizamiento de un sólido. La fluencia de un l!uido se denomina laminar cuando el deslizamiento de las láminas l!uidas !ue conforman el fluido en movimiento se comporta como las láminas 2cartas3 de una baraja, al deslizarse unas sobre otras. 0i éstas se deslizaran sin ning"n rozamiento 2en el caso de láminas l!uidas3, el fluido sera perfecto, es decir, sin viscosidad. $uando e&iste frotamiento entre láminas vecinas aparece la viscosidad. En estado de reposo no se distingue un l!uido perfecto de uno viscoso. La viscosidad se manifiesta si se le provoca un movimiento interno mediante alg"n medio* escurrimiento, cada de un cuerpo pesado o ascensión de uno ligero en el seno del l!uido, etc., en donde el fluido opone una resistencia al deslizamiento interno de sus moléculas. La viscosidad depende fundamentalmente de la naturaleza o base del lubricante 2 nafténica, parafnica, mi&ta, etc.3, como también de la temperatura y la presión, siendo estos dos "ltimos parámetros los !ue más afectan al aceite. •
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0e define como un coeficiente !ue permite juzgar el comportamiento de la viscosidad de un fluido? está en función de la elevación o disminución de la temperatura a !ue está sometido el fluido. En el lenguaje com"n, la denominación 0..E., seguida de un n"mero, se utiliza corrientemente para designar el ndice de viscosidad de un aceite. $uanto mayor sea el ndice de viscosidad, tanto menor será la variación de la viscosidad de éste con las variaciones de temperatura . •
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0e denomina as a la temperatura en la !ue los vapores de la superficie del fluido se inflaman al contacto con una llama, y !ue desaparece al retirar la llama. 0i se sigue subiendo la temperatura, se llegará a un punto en el !ue el aceite seguirá ardiendo después de retirar la llama* es el punto de combustión. 0i se calienta el fluido hasta la temperatura adecuada, se llega a un punto en el !ue el aceite comienza a arder espontáneamente, sin necesidad de acercarle ninguna llama* es el punto de autoignición o punto de autoinflamación, el cual es muy superior a los anteriores. (n descenso acusado del punto de inflamación indica una contaminación con disolventes, gasolinas, gasóleo, etc., y también viene acompa)ado por un descenso de la viscosidad. Este caso suele ser raro en fluidos hidráulicos, pero frecuente en aceites de motor. Es importante el dato del punto de inflamación puesto !ue da una idea sobre la seguridad de la utilización de un fluido, tanto en cuanto a riesgo de fuego, como de volatilidad y evaporación 2humos3. •
'(-%+ #E $+-@EL$8+-
Esta caracterstica es una de las más importantes cuando los sistemas hidráulicos se destinan a trabajar a temperaturas ambiente muy bajas. En efecto, desde !ue se pone en marcha el motor de la má!uina, el fluido debe estar en condiciones de circular inmediatamente a través de las tuberas. 'ara obtener el punto de congelación o de coagulación de un aceite, se puede obtener por enfriamiento 2descenso de la temperatura3 o por calentamiento progresivo. Los aceites sometidos a un descenso gradual de temperatura llegan a un punto en el !ue comienzan a enturbiarse debido a la formación de microcristales de parafina. esta temperatura se le denomina punto de niebla 2cloud point3. pesar de !ue el fluido a"n mantiene su 12
movilidad, este punto debe tenerse en cuenta en ciertas aplicaciones tales como compresores frigorficos, puesto !ue a partir de este punto pueden e&istir dificultades con las válvulas y discontinuidad de pelcula lubricante. 0i se contin"a bajando la temperatura, los cristales de parafina aumentarán de tama)o, hasta llegar a un punto en el !ue el fluido no presenta movilidad alguna* es el punto de congelación. En general un aceite mineral no debe utilizarse a una temperatura inferior a
8-#8$E #E -E(%6L8$8+-
8ndica un estado de degradación del fluido. Los aceites hidráulicos poseen, inicialmente, una determinada acidez !ue proviene del propio aceite base 2mnima y prácticamente despreciable3 y de los aditivos !ue conlleva. $on el uso, al estar sometido a presiones y temperaturas elevadas, los aceites pueden sufrir un proceso de o&idación, el cual va a degenerar en una acidificación. Esta acidez proveniente de la o&idación !ue, a su vez, va a producir un ata!ue corrosivo a las piezas del sistema. Los aceites minerales, por su propia naturaleza, son resistentes a la o&idación. Los restantes fluidos se comportan de diversas maneras. -o obstante, todos los buenos fluidos hidráulicos llevan incorporados aditivos antio&idantes con el fin de retardar al má&imo este efecto. (n incremento del ndice de acidez del orden del
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Los aditivos anticorrosivos combaten la acción de la humedad y el ó&ido sobre los órganos pilotos de un circuito. Estos aditivos se interponen entre las superficies metálicas y el agua. :ay !ue reconocer !ue por muy bien !ue esté concebido un circuito, igual entrará el agua. 0e ha observado !ue los circuitos de funcionamiento intermitente se ven más afectados por esta acción !ue los sistemas de funcionamiento continuo. (n fluido hidráulico, además de presentar una gran resistencia a o&idarse, debe poseer cualidades protectoras para el sistema. El fluido deberá proteger de la corrosión al acero y a los metales amarillos 2latón, bronce3 !ue pudiera tener el sistema, as como su inercia frente a los materiales sellantes 2juntas3, manguitos y latiguillos.
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CLASIFICACION DE LOS ACEITES HIDRAULICOS
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COMPOSICION DE LOS ACEITES HIDRAULICOS
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