Filtración Hidráulica

El aceite hidráulico realiza cuatro funciones básicas. Su función principal es generar fuerza y ​​movimiento al convertir el flujo en presión cerca del punto de uso. En segundo lugar, al ocupar el espacio entre las superficies metálicas, el fluido forma un sello que proporciona una barrera de presión y ayuda a excluir los contaminantes. Una tercera función, a menudo mal entendida, es la lubricación de superficies metálicas. La cuarta y última función proporcionada por el aceite hidráulico son los componentes del sistema de enfriamiento.

Si alguna de estas funciones se ve comprometida, el sistema hidráulico no funcionará según lo diseñado. Para empeorar las cosas, son posibles fallas repentinas y catastróficas. El tiempo de inactividad resultante puede costar fácilmente a las grandes plantas de fabricación miles de dólares por hora. El mantenimiento del aceite hidráulico ayuda a prevenir o reducir el tiempo de inactividad no planificado. Lo hace a través de un programa continuo para minimizar y eliminar los contaminantes.

Además de la interferencia humana, la fuente más común de daños en el sistema es la contaminación por fluidos. La contaminación puede ser en forma de partículas sólidas, agua, aire o productos químicos reactivos. Todos estos afectan la función de los fluidos de una forma u otra.

fuente de contaminantes

Los contaminantes ingresan a los sistemas hidráulicos de varias maneras. Pueden ser:
· Incorporado durante la fabricación y el montaje.
· se genera internamente durante el funcionamiento normal, y
· Ingerir desde fuera del sistema durante el funcionamiento normal.

Los contaminantes de la fabricación y el ensamblaje permanecerán en el sistema si no se eliminan adecuadamente. Estos contaminantes incluyen polvo, escoria de soldadura, partículas de caucho en mangueras y sellos, arena en fundiciones y virutas de metal en piezas maquinadas. Además, cuando el fluido se agrega inicialmente al sistema, puede haber una cierta cantidad de contaminación adherida. Típicamente, esta contaminación incluye varias partículas de polvo y agua.

Durante el funcionamiento del sistema, el polvo también puede ingresar a través de las tapas de los respiraderos, los sellos defectuosos y cualquier otra abertura. El funcionamiento del sistema también puede generar contaminación interna. Se trata de residuos de desgaste de componentes y subproductos químicos de la descomposición de fluidos y aditivos debido a reacciones térmicas o químicas. Estos materiales luego reaccionan con las superficies de los componentes, creando más contaminantes.

Interferencia de contaminantes

En términos generales, la interferencia de contaminantes se manifiesta como interacciones mecánicas o químicas con componentes, fluidos o aditivos de fluidos.

Las interacciones mecánicas (Figura 1) incluyen el bloqueo de canales por partículas sólidas duras o blandas y el desgaste entre las partículas y la superficie de la pieza.

Las reacciones químicas incluyen: oxidación u otras reacciones de oxidación, conversión de fluidos en compuestos no deseados, agotamiento de aditivos (a veces con subproductos nocivos) y producción de bioquímicos por microorganismos en el fluido.

Cualquiera de estas interacciones puede ser perjudicial. Sin medidas preventivas y regulación de fluidos, sus efectos negativos pueden escalar hasta el punto de fallar los componentes. Uno de los modos de falla más comunes es el desgaste excesivo debido a la pérdida de lubricación.

Lubricación y desgaste

Las presiones requeridas por los sistemas hidráulicos modernos requieren componentes robustos y perfectamente adaptados. El mecanizado de precisión deja espacios muy pequeños entre las piezas móviles. Por ejemplo, no es raro que el pistón y el orificio de una válvula de control coincidan e instalen dentro de una tolerancia mecánica de ±0,0002 pulgadas (dos milésimas de pulgada). En unidades métricas, esto es aproximadamente 5 µm (millonésimas de metro). En las unidades electrohidráulicas modernas, las tolerancias pueden ser más estrictas y la holgura puede ser inferior a 1 mm. El acabado de la superficie de los cojinetes y engranajes de alta presión da como resultado holguras de rodadura tan pequeñas como 0,1 µin.

Se espera que el aceite hidráulico forme una película lubricante para mantener separadas estas piezas delicadas. Idealmente, la película de aceite es lo suficientemente gruesa para llenar completamente los espacios entre las partes móviles, Figura 2. Esta condición se denomina lubricación hidrodinámica o de película completa y da como resultado bajas tasas de desgaste. Cuando la tasa de desgaste se mantiene lo suficientemente baja, es probable que el componente alcance su expectativa de vida esperada, posiblemente millones de ciclos de presurización.

El grosor real de la película lubricante depende de la viscosidad del fluido, la carga aplicada y la velocidad relativa de las dos superficies dinámicas. En muchas aplicaciones, las cargas mecánicas son tan altas que exprimen el lubricante en una película muy delgada, de menos de 1 µin. Grueso. Esto es elastohidrodinámica (EHD) o lubricación de película delgada. Si la carga llega a ser lo suficientemente alta, la membrana será perforada por la irregularidad de las dos partes móviles. El resultado es la lubricación límite.

Los diseñadores de componentes y sistemas intentan evitar la lubricación límite asegurándose de que el fluido tenga la viscosidad adecuada. Sin embargo, la viscosidad varía con la temperatura del fluido. Además, las cargas y las velocidades pueden variar ampliamente durante los ciclos operativos normales. Por lo tanto, la mayoría de los componentes hidráulicos funcionan solo con lubricación límite, al menos parte del tiempo. Cuando esto sucede, partes de las superficies móviles entran en contacto entre sí y se desprenden del metal base. Las partículas resultantes luego ingresan al flujo de fluido y se propagan por todo el sistema. Si no se eliminan por filtración, pueden reaccionar con otras partes metálicas, creando más desgaste.

Los químicos de fluidos intentan continuamente minimizar los posibles problemas de lubricación mejorando los fluidos con aditivos. La adición de mejoradores del índice de viscosidad (VI) ayuda a mantener la viscosidad estable frente a los cambios de temperatura. Los aditivos antidesgaste aumentan la resistencia de la película. Si se van a aplicar cargas muy pesadas, el fluido debe contener aditivos de presión extrema (EP) que reaccionan con las superficies metálicas para formar una película protectora dura. Para fluidos en sistemas circulantes, se pueden agregar agentes antiespumantes, desemulsionantes, agentes de limpieza o agentes dispersantes. Los inhibidores de herrumbre y antioxidación (OI) se utilizan en la mayoría de los fluidos hidráulicos porque el aire y el agua siempre están presentes en cierta medida.

abrasión por partículas

Los síntomas de desgaste son un rendimiento degradado del sistema y una vida útil más corta de los componentes. En una bomba, el desgaste puede detectarse primero como una disminución del caudal. Esto se debe a que el desgaste abrasivo aumenta el tamaño del juego interno. Esta condición, a veces llamada aumento del deslizamiento, significa que la bomba es menos eficiente de lo que era cuando era nueva. Cuando se reduce el flujo de la bomba, los sistemas de fluidos pueden volverse lentos, como lo demuestran los movimientos más lentos del actuador hidráulico. La presión también puede reducirse en ciertos puntos del sistema. Eventualmente, la bomba puede fallar catastróficamente de repente. En casos extremos, esto puede suceder a los pocos minutos del inicio inicial del sistema.

En las válvulas, el desgaste aumenta las fugas internas. El efecto de esta fuga en el sistema depende del tipo de válvula. Por ejemplo, en las válvulas que se usan para controlar el flujo, el aumento de las fugas generalmente significa un aumento del flujo. En las válvulas diseñadas para controlar la presión, el aumento de las fugas puede reducir la presión del circuito establecida por la válvula. La alteración del ensuciamiento en la Figura 3 puede hacer que los componentes de la válvula y la bomba de flujo variable se vuelvan viscosos y no funcionen correctamente. La operación inestable se manifiesta por fluctuaciones en el flujo y la presión, lo que resulta en un movimiento errático del actuador.

contaminación del agua líquida

El agua en los fluidos a base de aceite es tan dañina como la contaminación por partículas. Y la repelencia al agua es muy difícil de lograr. Debido a su afinidad por otros líquidos, el agua está presente en cierta concentración en la mayoría de los sistemas hidráulicos. La naturaleza higroscópica de los líquidos les permite absorber una cierta cantidad de agua con solo entrar en contacto con el aire húmedo. A medida que se produce la condensación en el depósito, que posteriormente se mezcla con el líquido base, se puede agregar más agua al sistema. El agua puede incluso entrar con el aceite nuevo. Los tambores almacenados verticalmente al aire libre pueden acumular agua de lluvia alrededor de los tapones. A medida que cambia la temperatura ambiente, se introduce algo de humedad en el barril. Eventualmente, cuando el depósito se llena con ese balde, esa agua llega al sistema.

Además de estos fenómenos naturales, existen algunas fuentes de agua relacionadas con los sistemas y el mantenimiento. En aplicaciones de máquinas herramienta, grandes cantidades de refrigerante a base de agua pueden ingresar al sistema hidráulico a través de tapas de ventilación y sellos imperfectos. Los intercambiadores de calor desgastados y dañados pueden permitir que el agua de enfriamiento se filtre al sistema de aceite a través de sellos y líneas rotas, y viceversa.

Cada fluido tiene su propia saturación de agua. Por debajo del nivel de saturación, el agua se disolverá completamente en el otro fluido. Para fluidos hidráulicos a base de aceite, la saturación a temperatura ambiente puede estar entre 100 y 1000 partes por millón (0,01 % a 0,1 %). A temperaturas más altas, la saturación es mayor.

Por encima de los niveles de saturación, el agua es arrastrada, lo que significa que viene en gotas relativamente grandes. Esto también se llama agua libre. A veces, estas gotitas se combinan y se depositan en el fondo del depósito. En otras ocasiones, debido a la agitación u otra acción de mezcla, el agua no disuelta se emulsiona, dejándola en forma de gotitas de agua muy finas suspendidas en el aceite.

Efectos mecánicos del agua.

Cuando la concentración de agua en el aceite hidráulico alcanza el 1 % o el 2 %, puede afectar la respuesta del sistema hidráulico. Si el agua cambia la viscosidad del aceite hidráulico, las características de trabajo del sistema hidráulico cambiarán. La respuesta deficiente del sistema puede ser la primera señal de que hay agua presente cuando el flujo de agua es alto.

La cavitación es otro síntoma de agua en los fluidos. Debido a que el agua tiene una presión de vapor más alta que los hidrocarburos líquidos, incluso pequeñas cantidades de agua en solución pueden causar cavitación en las bombas y otros componentes. Esto sucede cuando el agua se evapora en un área de baja presión de un componente, como el lado de succión de una bomba. Después de la vaporización, las burbujas colapsan violentamente sobre la superficie del metal en estas regiones. Cuando esto sucede, se puede escuchar un fuerte sonido característico de cavitación. El resultado es un daño por cavitación en las superficies internas de los componentes hidráulicos debido a la fatiga del metal.

emulsificación de agua en aceite

Diminutas gotas de agua pueden emulsionarse o suspenderse en fluidos a base de aceite. La evidencia de esto es cuando el líquido aparece turbio o lechoso. A veces, las emulsiones de aceite/agua son tan densas que es difícil separar los dos fluidos, incluso con la adición de un agente coalescente formulado para este fin. Si bien esto es deseable en fluidos hidráulicos de tipo emulsión, es altamente indeseable para fluidos comunes a base de aceite. Algunos aditivos fluidos promueven la emulsificación, mientras que otros (desemulsificantes) dificultan la emulsificación. La viscosidad de una emulsión acuosa puede ser muy diferente a la de su fluido base original. Como se mencionó anteriormente, una viscosidad más baja reduce el espesor de la película lubricante, lo que resulta en un mayor desgaste en las superficies de contacto dinámico.

Se pueden formar cristales de hielo si hay agua libre en el fluido hidráulico y el sistema está funcionando por debajo de 32°F. Estos cristales pueden bloquear los agujeros de los componentes y los espacios intersticiales. En los sistemas hidráulicos, esto dará como resultado una respuesta lenta o inestable.

Sin un análisis de fluidos para advertir de la presencia de agua y controles adecuados, los niveles de agua pueden aumentar hasta el punto en que aparecen estos y otros síntomas. Otros síntomas incluyen evidencia de productos de reacción química y eventual falla de los componentes.

reacción química causada por el agua

El agua reacciona con casi todo en el sistema hidráulico. El agua actúa como electrolito para conducir la electricidad entre diferentes materiales, favoreciendo la corrosión por la acción de la corriente eléctrica. Los signos más evidentes son herrumbre y otras oxidaciones en la superficie metálica. La superficie superior interior del depósito suele ser el primer lugar donde aparecerá el óxido, pero este óxido puede volverse imperceptible a menos que el depósito se vacíe y se abra para su mantenimiento. Además, el tiempo que tarda en oxidarse depende en parte del acabado original utilizado para proteger el metal utilizado para construir el depósito.

Desafortunadamente, el agua puede haber dañado otros componentes del sistema antes de que se descubriera que el depósito estaba oxidado. La inspección de rodamientos defectuosos y otros componentes puede provocar daños por corrosión. Las aleaciones de aluminio y zinc corroídas pueden tener una película de óxido blanco. Las superficies de cojinetes y engranajes de acero pueden mostrar signos de oxidación y picaduras.

La reacción del agua con inhibidores de oxidación produce ácido y precipita. Estos productos de reacción del agua también aumentan el desgaste y la interferencia. A altas temperaturas de funcionamiento (superiores a 140 °F), el agua puede reaccionar con los aditivos antidesgaste de tipo zinc, destruyéndolos de manera efectiva. Por ejemplo, el ditiofosfato de zinc (ZDTP) es un lubricante límite popular que se agrega a los fluidos hidráulicos para reducir el desgaste en bombas, engranajes y cojinetes de alta presión. Cuando dichos aditivos se agotan por reacción con el agua, el desgaste abrasivo se acelera rápidamente. La pérdida se manifiesta como una falla prematura de los componentes debido a la fatiga del metal y otros mecanismos de desgaste.

El agua a menudo puede actuar como un aglutinante, lo que hace que las partículas contaminantes más pequeñas se agrupen en masas más grandes. Estas sustancias pegajosas pueden ralentizar el carrete o hacer que se pegue en un lugar. O estos grumos pueden obstruir los orificios de los componentes. En cualquier caso, el resultado es un funcionamiento errático o un fallo completo del sistema.

crecimiento microbiano

Con el tiempo, la contaminación del agua puede provocar el crecimiento de microorganismos (formas de vida diminutas como bacterias, algas, levaduras y hongos) en los sistemas hidráulicos. La presencia de aire exacerba el problema. Los microbios varían en tamaño desde aproximadamente 0,2 a 2,0 µm para células individuales y hasta 200 µm para colonias. Si no se controlan, los microbios pueden alterar los sistemas hidráulicos del mismo modo que alteran los organismos vivos. En condiciones favorables, las bacterias pueden multiplicarse (automultiplicarse) lo más rápido posible cada 20 minutos. Este crecimiento exponencial puede formar una estructura similar a un cojín entretejido que requiere grandes fuerzas de corte para romperse. Esta resistencia rápidamente hace que el sistema de fluidos quede inoperable. Además de su volumen masivo, las bacterias producen ácidos y otros desechos que corroen la mayoría de los metales. Cuando esto sucede, el rendimiento del sistema de fluidos se degrada,

Evidencia de contaminación microbiana

El primer signo de contaminación microbiana puede ser el mal olor de los desechos microbianos y los productos de descomposición. La viscosidad del fluido puede aumentar debido a la masa de materia producida por estos organismos. Mientras tanto, el líquido puede tener una apariencia marrón similar a la mayonesa o una apariencia verde viscosa.

Desafortunadamente, cuando aparecen estos síntomas, los componentes del sistema y el propio líquido pueden estar gravemente dañados. Esto puede requerir una revisión importante o el reemplazo del sistema.

Un filtro seleccionado correctamente eliminará los microorganismos. Sin embargo, sin agregar biocidas (sustancias capaces de destruir estos organismos) al líquido, los microorganismos de rápido crecimiento pueden suponer una pesada carga para los filtros del sistema. Combinada con residuos de desgaste y productos de reacción química, la contaminación microbiana puede hacer que los cartuchos de filtro se obstruyan rápidamente, lo que requiere un reemplazo frecuente.

El agua y el aire son vitales para el crecimiento de microorganismos. Eliminar el agua y el aire de los fluidos minimiza los problemas microbianos. Pero algunos sistemas usan agua como fluido base y es difícil eliminar el aire del fluido en un sistema hidráulico en funcionamiento. En presencia de agua y aire, los microorganismos a menudo pueden encontrar algún componente fluido que facilite su crecimiento. Los biocidas se deben agregar al fluido cuando el agua no se puede controlar por exclusión o eliminación. Los biocidas utilizados junto con un filtro de absorción de agua correctamente seleccionado pueden ayudar a minimizar los subproductos de las reacciones químicas y la contaminación microbiana.

práctica de exclusión

La primera línea de defensa contra los contaminantes del fluido es evitar que ingresen al sistema hidráulico. Posteriormente, la eliminación de contaminantes antes de la puesta en marcha del sistema evita daños extensos que pueden ocurrir en las primeras etapas del ciclo de vida del sistema. A partir de entonces, un mantenimiento de rutina bien planificado mantendrá el fluido en óptimas condiciones. Estos son algunos pasos positivos iniciales que puede tomar:

  • Instale deflectores y el difusor de la línea de retorno al depósito, Figura 5, para evitar que la agitación incorpore aire al líquido.
  • Equipe el tanque con un respiradero con un elemento de filtro de aire que sea al menos 99% eficiente a 2 µm
  • Asegúrese de que todos los accesorios estén correctamente apretados (además de causar fugas, los accesorios sueltos pueden permitir que el polvo en el aire ingrese al sistema)
  • Lave completamente el sistema antes de ponerlo en servicio.
  • Prefiltre el fluido antes de llenar el depósito (debe estar tan limpio como sus especificaciones para el fluido del sistema)
  • Verifique los indicadores del filtro para asegurarse de que estén funcionando
  • Proteja los vástagos de los cilindros y los sellos con fuelles y fuelles
  • Reemplace el elemento del filtro antes de que se abra la válvula de derivación del filtro;De lo contrario, el sistema funcionará sin filtrar
  • Reemplace los sellos y mangueras desgastados de inmediato;Si no hace esto, los efectos negativos son los mismos que los accesorios sueltos.
  • Se realiza una buena limpieza cada vez que se abre un sistema para mantenimiento;proteger los componentes de reemplazo de la contaminación, y
  • Analizar periódicamente los fluidos para detectar problemas como sobrecalentamiento, fugas de agua, bloqueo de intercambiadores de calor, descomposición de aditivos, etc.

mecanismo de eliminación

Una vez que la contaminación está en el fluido, se puede reducir y controlar mediante sedimentación, desgasificación (por ejemplo, en líquidos aireados), filtración/separación y desplazamiento del fluido. Los primeros dos mecanismos, sedimentación y desgasificación, ocurren naturalmente, pero sus efectos pueden mejorarse controlando el entorno del fluido a través del diseño del sistema. Los dos últimos también requieren la participación humana, de nuevo durante el diseño del sistema o en las actividades de mantenimiento posteriores a la instalación.

Para que se produzca la sedimentación, el contaminante debe ser más denso que el fluido que lo transporta. Cuanto menor es la densidad de una partícula contaminante, más flotante es en el fluido. La tasa de flujo del fluido también ayuda a determinar qué tan rápido se asentarán los contaminantes. Si la velocidad del flujo proporciona suficiente sustentación para vencer la gravedad, los contaminantes transportados por el fluido permanecerán en suspensión. Si el flujo es turbulento, es más probable que los contaminantes permanezcan en suspensión.

Como se mencionó anteriormente, el acumulador se puede diseñar con deflectores y difusores de línea de retorno para reducir la velocidad del fluido lo suficiente como para permitir que se asienten las partículas más grandes. Por otro lado, si los contaminantes se van a transportar a los filtros para su eliminación, deben permanecer suspendidos. Esto es especialmente importante en líneas de fluidos y ensambles donde la sedimentación de partículas puede conducir a índices de eliminación de contaminantes impredecibles o interferencias de ensuciamiento entre partes móviles. Por lo tanto, los diseñadores de sistemas quieren un nivel razonable de turbulencia en el sistema hidráulico para que las partículas más pequeñas permanezcan suspendidas. Esto se aplica tanto a los embalses como a cualquier otro lugar del sistema. Un fondo de tanque cónico ayudará a prevenir la acumulación de partículas contaminantes más pequeñas porque su área de superficie inferior se reduce y tiende a amplificar los efectos de la turbulencia.

La desgasificación se puede considerar como lo opuesto a la sedimentación. Si la turbulencia del fluido es lo suficientemente baja como para evitar la mezcla, el aire disuelto puede salir de la suspensión y ascender a la superficie del líquido. Que el aire realmente abandone el líquido depende de la tensión superficial relativa y la presión parcial del aire y el líquido. Cuanto menor sea la turbulencia en el yacimiento, más probable es que los contaminantes abandonen el fluido por desgasificación o sedimentación.

Los mecanismos naturales, como la sedimentación y la desgasificación, no pueden por sí mismos reducir la contaminación a niveles aceptables. En ausencia de dispositivos de filtración y separación, la única opción es cambiar el fluido regularmente. Incluso con una filtración adecuada, la rehidratación no se puede posponer para siempre. Esto es ciertamente cierto para los lubricantes automotrices y apunta a un hecho básico sobre la vida útil del fluido. Existe una compensación económica entre el costo de comprar, instalar y dar servicio a los filtros y separadores versus el costo de cambiar el fluido hidráulico con más frecuencia.

Objetivos de regulación de fluidos

El propósito de la regulación del aceite hidráulico es reducir los costos operativos generales. Si el sistema puede cumplir o superar los estándares mínimos de limpieza de fluidos, se pueden lograr uno o más de los siguientes objetivos intermedios:

  • Requisitos de mantenimiento reducidos para sistemas de fluidos y componentes.
  • Mejorar el rendimiento del sistema y sus fluidos
  • Asegurar la calidad del producto final a través de una mejor operación de la máquina, y
  • Mejore la seguridad y/o reduzca el riesgo de lesiones personales (por ejemplo, eliminando la necesidad de mantenimiento en o alrededor del equipo operativo).

El acondicionamiento adecuado de fluidos aumenta el tiempo medio entre fallas de los componentes hidráulicos. No obstante, este beneficio debe equilibrarse adecuadamente con el costo de comprar filtros, reemplazar los elementos del filtro y mantener el equipo de filtración. El diseño cuidadoso del sistema de filtración y la selección de componentes ayudarán a minimizar estos costos. La mejor manera de optimizar el equilibrio beneficio/costo es seguir una buena práctica en la selección de filtros, elementos y medios filtrantes. Un proceso general se ilustra en el diagrama de flujo de especificación del filtro, Figura 5.

Se deben responder muchas preguntas sobre la eliminación de contaminantes:

  • ¿Qué tan limpio debe estar el fluido?
  • ¿Qué tamaño de partículas se deben eliminar?
  • ¿Cuántas partículas en un rango de tamaño determinado deben eliminarse?
  • ¿Qué tan eficiente debe ser el medio filtrante en términos de porcentaje de eliminación y capacidad de retención de suciedad para un rango de tamaño dado?
  • ¿Se estabilizará la contaminación del fluido a niveles aceptables para una combinación dada de filtro y medios?

Sensibilidad del componente

Como muestra el diagrama de flujo, los especificadores deben comprender la susceptibilidad de los componentes hidráulicos a los contaminantes de varios tamaños y concentraciones. Los diseñadores y usuarios han observado que algunos componentes son más sensibles a los contaminantes que otros. Por ejemplo, es posible que hayan visto una bomba fallar rápidamente, mientras que otra estuvo en el mismo sistema durante meses. También pueden haber notado que las presiones y los caudales más altos tienden a desgastar todos los componentes más rápido. Aquellos que están particularmente atentos pueden haber notado que cuanto mayor es la concentración de contaminantes del aire alrededor del sistema, antes fallan. Estos factores juntos afectan la vida útil del componente.

Otro punto es que los medios filtrantes con poros pequeños son generalmente más caros y deben reemplazarse con más frecuencia que los medios más gruesos. Por razones económicas prácticas, los diseñadores deben encontrar un compromiso entre el costo de la costosa filtración ultrafina y el costo de la falla temprana de los componentes. El compromiso es simplemente mantener el fluido lo más limpio posible, no tan limpio como sea posible.

Los diseñadores tienden a confiar en su propia experiencia y en la información de los fabricantes de componentes para determinar qué tan limpio está el fluido hidráulico. Algunos fabricantes conservadores asumen los peores escenarios y especifican niveles de contaminación aceptables muy bajos para sus componentes. Otros toman una ruta intermedia y especifican la limpieza para condiciones más o menos promedio.

otras fuentes

Las recomendaciones del fabricante pueden mejorarse con información obtenida de otras fuentes. Por ejemplo, los OEM y los laboratorios de investigación han emprendido proyectos para analizar la susceptibilidad de las bombas, válvulas y otros componentes a los contaminantes. Como resultado, se han publicado pautas y estándares para la limpieza de fluidos hidráulicos. Estas pautas intentan correlacionar varios factores, tales como:

  • Lubricidad de fluidos (por ejemplo, los fluidos a base de agua son menos lubricantes que los aceites)
  • Abrasividad de contaminantes comunes en sistemas hidráulicos
  • Ciclo de trabajo del sistema y tasa de ciclo (la alta presión y la alta tasa de ciclo, además de los contaminantes, pueden causar una falla por fatiga temprana)
  • costo de reemplazo de piezas
  • Diseñar objetivos de vida basados ​​en el tiempo medio hasta el fallo (MTBF);Un objetivo común hoy es 10.000 horas o más, y
  • Grado de riesgo asociado con fallas relacionadas con la contaminación (el alto riesgo de lesiones personales o el alto costo de pérdida de producción indica la necesidad de fluidos más limpios).

Tanto las variables del fluido como las del sistema afectan la susceptibilidad de los componentes a la contaminación. Esta sensibilidad se refleja finalmente en el rendimiento del sistema, Figura 6.

La Organización Internacional de Normalización (ISO) recomienda niveles de limpieza para varios componentes, consulte la tabla a continuación. Estos niveles se expresan de acuerdo con los estándares industriales aceptados durante los últimos 20 años. Muchos diseñadores de sistemas de alimentación de fluidos utilizan estas recomendaciones como regla general. Muchos especificadores ahora aceptan y utilizan ISO 4406 (consulte la tabla en la página A/99) como una forma de especificar la limpieza del fluido requerida para sus sistemas.

Importancia de los registros

No obstante, las pautas del fabricante de componentes y de la industria aún deben modificarse en función de la experiencia. Esto requiere recopilar suficientes datos operativos y de mantenimiento de suficientes sistemas durante el tiempo suficiente para brindar confianza en la toma de decisiones. Los datos recopilados deben incluir los resultados del análisis periódico de fluidos del sistema. Las categorías de datos recopilados pueden incluir:

variable fluida – El caudal, la presión, la temperatura y la viscosidad del ramal del bucle con los componentes más sensibles o caros.

Análisis de fluidos – Recuentos de partículas en varios rangos de tamaño (p. ej., 2, 5, 15, 25, 50 y 100 µm), análisis espectroquímico (p. ej., metales y otros contaminantes más probables) y contenido de agua (porcentaje en volumen).

filtrar información – el tipo y fabricante de filtros y componentes que brindan protección a los circuitos que recopilan otros datos;El rendimiento del elemento filtrante se clasifica en función de la relación beta y la capacidad de retención de suciedad.

datos de mantenimiento – el sistema de fechas se pone en uso;Fechas e instrucciones para realizar el mantenimiento de rutina (incluidos los componentes de reemplazo);Lea los indicadores de estado del filtro (por ejemplo, «reemplazo requerido» o «bypass»);Fecha y descripción de la falla del componente, incluido el nombre y modelo del fabricante;El análisis del modo de falla (p. ej., fractura, corrosión, desgaste, etc.) también será muy útil para determinar si la contaminación es un factor en alguna falla.

Las bases de datos de PC y los programas de análisis estadístico también se pueden usar para correlacionar las fallas con los niveles de contaminación de fluidos. Esto creará un mapa de tolerancia a la contaminación de los componentes más sensibles. También permite el cálculo de MTBF para componentes específicos, ciertas ramas del circuito o el sistema completo.

Obviamente, estos son datos que el usuario tiene que recopilar. Aún así, los fabricantes pueden monitorear los reclamos de garantía como una oportunidad para capturar algunos de estos datos y obtener una imagen más clara de las sensibilidades de los componentes. Esto sólo puede cubrir los primeros o dos años de servicio. Las relaciones cercanas con los clientes y distribuidores pueden brindar la oportunidad de recopilar datos similares durante un período de tiempo más largo al solicitar piezas de repuesto.

descriptor de partículas

La contaminación por partículas se puede caracterizar por los siguientes factores de identificación.

aglomeración La tendencia de las partículas a unirse. Este comportamiento es a menudo perjudicial en el control de la contaminación de fluidos.

compactación El grado de acumulación en el proceso de sedimentación. Las condiciones de limo se exacerban a medida que disminuye el espacio vacío y aumenta la densidad aparente.

enfoque El peso por unidad de volumen de fluido o el número de partículas más grandes que un tamaño dado por unidad de volumen de fluido.

densidad Masa de partículas por unidad de volumen. La densidad afecta la velocidad a la que las partículas se asientan en un fluido.

dispersión Las partículas tienden a perman

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