LABORATORIO DE POTENCIA FLUIDA INTRODUCION ALA HIDRÁULICA & FILTROS Y LUBRICANTES
JOSE ANGEL BARBOSA GARCIA
1203578
BRIGRADA: 507
MC. FRANCISCO JAVIER GUEVARA CASTILLO
Ciudad Universitaria San Nicolas de los Garza a 29 de agosto del 2013
INTRODUCCIÓN A HIDRÁULICA La hidráulica es la ciencia de las fuerzas y movimientos transmitidos por líquidos los sistemas hidráulicos están compuestos por los siguientes elementos: 1. Motor. 2. Bomba. 3. Válvula limitadora de presión. 4. Acoplamientos. 5. Filtro. 6. Sistema de refrigeración. 7. Sistema de calefacción. Además de estos elementos los sistemas hidráulicos disponen de unidades de mantenimiento, control y seguridad. Los sistemas hidráulicos a excepción de aquellos que trabajan con bombas manuales son accionados por motores eléctricos ó de combustión. Los motores eléctricos se utilizan principalmente en sistemas hidráulicos estacionarios, mientras que los motores de combustión suelen usarse en sistemas hidráulicos móviles. Los motores hidráulicos son componentes del grupo de accionamiento concretamente de elementos de trabajo (actuadotes) ellos transforman energía hidráulica en energía mecánica y generan movimientos rotativos. Los motores hidráulicos tienen los mismos parámetros característicos que las bombas, aunque en el caso de los motores hidráulicos no se aplica el término volumen desplazado se utiliza el termino volumen absorbido y se indica en cm. cúbicos por giro.
(a) FUNCIONES Y TIPOS DE LUBRICANTES
●Sellar el espacio entre piezas: Dado que las superficies metálicas son irregulares a nivel microscópico, el
lubricante llena los huecos. En los motores de explosión este sellado evita fugas de combustible y gases de escape y permite un mejor aprovechamiento de la energía. ●Mantener limpio el circuito de lubricación: En el caso de los lubricantes líquidos estos arrastran y diluyen la
suciedad, depositándola en el filtro. ●Contribuir a la refrigeración de las piezas: En muchos sistemas, de hecho, el lubricante es además el agente
refrigerante del circuito. ●Transferir potencia de unos elementos del sistema a otros: Tal es el caso de los aceites hidráulicos. ●Neutralizar los ácidos que se producen en la combustión. ●Proteger de la : El lubricante crea una pelícorrosióncula sobre las piezas metálicas, lo que las aísla del aire y el
agua, reduciendo la posibilidad de corrosión.
TIPOS DE LUBRICANTES Aceites Minerales: Los aceites minerales proceden del Petróleo, y son elaborados del mismo después de múltiples procesos en sus plantas de producción, en las Refinarías. El petróleo bruto tiene diferentes componentes que lo hace indicado para distintos tipos de producto final, siendo el más adecuado para obtener Aceites el Crudo Parafínico.
Aceites Sintéticos: Los Aceites Sintéticos no tienen su origen directo del Crudo o petróleo, sino que son creados de Sub-productos petrolíferos combinados en procesos de laboratorio. Al ser más larga y compleja su elaboración, resultan más caros que los aceites minerales. Son de máxima calidad, especialmente diseñado para vehículos con tratamientos de gases de escape y para cumplir los más exigentes requisitos de los motores de vehículos más actuales. Dentro de los aceites Sintéticos, estos se pueden clasificar en: ●OLIGOMEROS OLEFINICOS ●ESTERES ORGANICO ●POLIGLICOLES ●FOSFATO ESTERES
Grasas lubricantes: Las grasas son usadas en aplicaciones donde los lubricantes líquidos no pueden proveer la protección requerida. Es fácil aplicarlas y requieren poco mantenimiento.
(b) ¿Qué es friccion? Rozamiento de dos superficies cuando al menos una de ellas está en movimiento ¿Qué es lubricación de película llena o gruesa? Se garantiza que el espesor de la película sea suficiente para no permitir el contacto de superficies metálicas ¿Qué es lubricación con película mezclada? una mezcla inestable de lubricación limítrofe e hidrodinámica( que varia en el cambio de la capa de lubricante constantemente) ¿Qué es una lubricación de frontera? Es cuando la capa del lubricante ya no esta en lubricación fluida y están mas cerca los metales entre si y puede provocar averias o el desgaste de los metales y se puede cobatir usando un aditivo.
(c) PROPIEDADES EL ACEITE 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. ÍNDICE DE VISCOSIDAD. Se entiende como índice de viscosidad, el valor que indica la variación de viscosidad del aceite con la temperatura. Siempre que se calienta un aceite, éste se vuelve más fluido, su viscosidad disminuye; por el contrario, cuando el aceite se somete a temperaturas cada vez más bajas, éste se vuelve más espeso o sea su viscosidad aumenta. Viscosidad .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. Viscosidad cinemática La viscosidad cinemática se define como la resistencia a fluir de un fluido bajo la acción de la gravedad.
UNTUOSIDAD. La untuosidad es la propiedad que representa mayor o menor adherencia de los aceites a las superficies metálicas a lubricar y se manifiesta cuando el espesor de la película de aceite se reduce al mínimo, sin llegar a la lubricación límite. PUNTO DE COMBUSTIÓN. Si prolongamos el ensayo de calentamiento del punto de inflamación, notaremos que el aceite se incendia de un modo más o menos permanente, ardiendo durante unos segundos, entonces es cuando se ha conseguido el punto de combustión. PUNTO DE CONGELACIÓN. Es la temperatura a partir de la cual el aceite pierde sus características de fluido para comportarse como una sustancia sólida.
(d) TIPOS DE ADITIVOS UTILIZADOS. DETERGENTES. Utilizados en aceites de motores, supapel es químico (neutralizante) y físico-Químico (dispersante) ANTIOXIDANTES DE ALTAS TEMPERATURAS. Su finalidad consiste en disminuir la oxidación de un aceite y proteger las piezas que están en movimiento (cojinetes) con aditivos de extrema presión. ESPESANTES. Actúan sobre las curvas de viscosidad a diferente temperatura. ANTIESPUMANTES. Estos productos tienen la propiedad de impedir la formación de una espuma establecuando el aceite es agitado en contacto con el aire. DISPERSANTES. Mantiene los residuos procedentes de la combustión sin aglomerarse y sinque se depositen en el motor. REPELENTES DEL AGUA. Proveen propiedades al aceite de repelencia del agua AGENTES ALCALINOS. Neutralizan los ácidos presentes en el aceite formando sales inertes que previenen la oxidación del propio aceite
SELECCIÓN DE LOS ACEITES LUBRICANTES ●Buscar la información en el catálogo del fabricante sobre
la viscosidad y demás propiedades físico--químicas. ●Convertir la viscosidad del aceite a cSt, a cualquier
temperatura. (Establecer el grado ISO). ●Hallar el grado ISO, teniendo en cuenta la viscosidad y la
temperatura de operación. ●Buscar en el catálogo de fabricantes el aceite requerido
teniendo en cuenta las propiedades físico--químicas y el equipo que se va a lubricar.
●VELOCIDAD, para velocidades bajas el aceite debe ser más viscoso
y viceversa. ●CARGA, para cargas bajas el aceite debe ser liviano y para altas
cargas el aceite debe ser de alta viscosidad. ●TEMPERATURA, es el factor que más afecta la viscosidad del aceite
y se deben emplear aceites de alta viscosidad para altas temperaturas y de baja viscosidad para temperaturas bajas
(e) EN GENERAL, UN FLUIDO HIDRÁULICO TIENE 4 FUNCIONES PRIMARIAS 1. TRANSMITIR POTENCIA: a este fin todos los fluidos serían válidos (excepto los gases por ser compresibles), siempre que su viscosidad sea la adecuada a la aplicación. Para cumplir esta función el fluido deberá fluir fácilmente a través de los conductos internos de los componentes. Una resistencia excesiva a su circulación produciría considerables pérdidas de carga y consiguientemente un incremento en la potencia necesaria para el funcionamiento del equipo. 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 película sobre las superficies, y hacer que esta película 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: a)Hidrostática: es aquella en que se presuriza el fluido para separar las superficies en movimiento, creando un cojín hidrostático entre ellas. b)Hidrodinámica: en este caso la película de fluido separa a las superficies por la presión generada por el movimiento (fuerza centrífuga) del mismo.
c)Untuosa: cuando el fluido es capaz de mantenerse en contacto con las superficies sin necesidad de fuerzas externas. d)De extrema presión: cuando el fluido es capaz de mantener la lubricación en aquellos casos en que 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 equipo. 4. SELLAR LOS ESPACIOS LIBRES ENTRE ELEMENTOS: Por ejemplo, el fluido hidráulico debe ubicarse entre los espacios existentes dentro del sistema cilindro-émbolo o pistón . Derivados del petróleo. . Aceites Hidráulicos .Resistentes al fuego . Mezclas de agua y glicol . Mezclas de aceite en agua . Mezclas de agua en aceite . Fluidos sintéticos resistentes al fuego . Aceites vegetales . Aceites de colza o canola . Poli-glicol . Agua
(f) CAVITACIÓN EFECTOS La cavitación es un fenómeno que se produce siempre que la presión en algún punto o zona de la corriente de un líquido desciende por debajo de un cierto valor mínimo admisible. Cuando un líquido fluye a través de una región donde la presión es menor que su presión de vapor, él liquido hierve y forma burbujas de vapor. Estas burbujas son transportadas por el líquido hasta llegar a una región de mayor presión, donde el vapor regresa al estado líquido de manera súbita, implotando bruscamente las burbujas El fenómeno puede producirse lo mismo en estructuras hidráulicas estáticas (tuberías, Venturis, etc.), que en máquinas hidráulicas (bombas, hélices, turbinas). Por los efectos destructivos que en las estructuras y m áquinas hidráulicas mal proyectadas o mal instaladas
RESISTENCIA DE LOS MATERIALES Los materiales empleados en las piezas de maquinaria que van a estar sujetas a cavitación durante su operación son principalmente hechas de acero, especialmente martensítico el cual ofrece un mejor comportamiento de resistencia a la cavitación al tener una mayor dureza que las demás fases que pueden tener los aceros, y dado el mecanismo de microchorros visto anteriormente esta mayor resistencia a la indentación puede permitirle al acero resistir mejor al fenómeno
MEDIOS PARA EVITARLA La protección contra la cavitación debe comenzar con un diseño hidráulico adecuado del sistema, de tal manera que se eviten en lo posible las presiones bajas. Cuando sea inevitable la presencia de la cavitación , el efecto sobre las superficies se puede reducir mediante el recubrimiento de materiales especiales de alta resistencia.
(g) ¿QUÉ ES UN FLITRO? Un filtro esta formado esencialmente por un medio filtrante, un sistema de alimentación y descarga además de un equipo adecuado para impulsar la mezcla heterogenea atraves del medio filtrante
VIDA DE OPERACIÓN Un filtro medianamente pequeño puede ser usado si la vida total destinada del sistema filtro valvula actua con frecuencia y el sistema es parado y arrancado frecuentemente sin servicio. Un filtro grande es requerido por que el sistema es probable que genere mas contaminantes, donde la vida del servicio del filtro es relativamente corta, la sedimentación ó lodo en la valvula pueden ya no ser un problema mayor por que esta es el resultado de acomulacion gradual de pequeñas partículas y por consiguiente llega a ser una función de tiempo. esto quiere decir que al cambiar de filtro se limpian algunas impurezas , pero no todas.
FACTORES DE SELECCIÓN ●Nivel de filtracion ●Capacidad de flujo ●Rangos de presion ●Rangos de presion diferencial ●Puntos de instalacion y configuracion del circuito ●Caracteristicas del fluido ●Removimientos de contaminacion ●Servicialidad ●Aparatos adicionales ●Medio ambiente (temperatura y vibracion)
(h) METODOS DE FILTRACION ●filtración a presión normal: si el aumento de presión conlleva un aumento significativo del caudal o
velocidad de filtración, es un indicio de la formación de una torta granulada Filtración al vacio es un método físico que se utiliza para separar mezclas heterogéneas de un sólido en un solvente o mezcla de reacción líquida. ●
(i) GRADOS DE FILTRACIÓN Tamizado o cribado. Se utiliza para separar dos sólidos en los cuales sus partículas tienen un tamaño diferente. El sólido cuyas partículas tienen menor tamaño pasan por el tamiz o criba y las del otro sólido no pasan.
Decantación y sedimentación Se trata de una operación, basada en la diferencia de densidades de los componenetes: El componente más denso se deposita en el fondo del recipiente utiizado. Se utiliza para mezclas de dos líquidos inmiscibles o de un sólido insoluble en un líquido
Separación magnética.( Imantación ) Es una operación en la que se separa un componente sólido con propiedades magnéticas (ferromagnético) que es atraido por un imán o electroimán, de otro sólido que no tiene estas propiedades magnéticas.
Centrifugación El método es similar a la decantación, que está destinada a la separación de componentes de mezclas heterogéneas. Normalmente se separa un sólido en suspensión de un líquido haciendo girar a gran velocidad el recipiente que contiene la mezcla dentro de la centrifugadora.
Evaporación Consiste en calentar la mezcla hasta el punto de ebullición de uno de los componentes, y dejarlo hervir hasta que se evapore totalmente.
(j) CAUSAS POSIBLES DE LA CONTAMINACION DEL ACEITE ●El principal problema para la vida útil es la contaminación por tierra o polvo. ●El segundo contaminante que reduce la vida útil del motor es el agua. ●El tercero el combustible viene contaminado con varios elementos ●El cuarto el aceite del motor muchas veces se contamina con otros aceites.
(k) TIPOS DE FILTROS FILTRO DE IMPULSIÓN O DE PRESIÓN: Los filtros de presión ayudan al resguardo de aquellos componentes sensibles o frágiles, como por ejemplo las válvulas. FILTRO DE RETORNO: Su propósito consiste en controlar aquellas partículas desarrolladas a parir del contacto con los elementos movibles propios del dispositivo. FILTRO DE VENTEO, RESPIRACIÓN O DE AIRE: con la finalidad de impedir la entrada de elementos contaminantes procedentes del aire. FILTRO DE RECIRCULACIÓN: su función es eliminar aquellos elementos sólidos depositados en el sector hidráulico FILTRO DE SUCCIÓN o STRAINERS: son creados para impedir el ingreso de corpúsculos hacia las bombas. FILTRO DE LLENADO: tienen como propósito imposibilitar la entrada de elementos contaminantes que se hayan ubicado en el contenedor.
(l) ¿Cómo saber que un filtro se encuentra sucio? ●checando la varilla del aceite observado el color, o lor y viscosidad del aceite ●Al momento de que en el sistema se empiezan a crear burbujas o pequeñas disfunciones en el sistema. ●los de gasolina cuando empieza a jalonear el carro perder potencia se oberva que el filtro esa de otro color
(m) ¿Qué es una malla? y su relación con la medida micrón Las mallas son tejidos metálicos de cualquier tipo de acero inoxidable que sirve como un filtro o un tipo de filtro que requieren los sistemas hidráulicos. El tamaño red de un malla es una medida del número de hoyos en un filtro por una determinada área. En los Estados Unidos, el área estándar es una pulgada cuadrada (6,45 cm^2). Los micrones son una medida de longitud igual a una millonésima parte de un metro. Las partículas pequeñas se miden por lo general en micrones, por ello es necesario convertir de micrón al correspondiente tamaño de red cuando necesitas determinar qué tamaño de filtro necesitas para usarlo para la captura de partículas específicas.
