No permita que el fluido hidráulico incorrecto lo frene

La eficiencia de la transmisión de energía hidráulica se ve afectada por las pérdidas de flujo y presión dentro de la máquina. Las pérdidas de flujo debidas a fugas internas en las holguras de la bomba, la válvula y el motor reducen la cantidad de fluido disponible para generar el movimiento de la máquina. Las pérdidas de presión debidas a la fricción mecánica y de fluidos reducen las fuerzas lineales y de rotación disponibles para levantar o mover la carga útil. El efecto neto es que la pérdida de volumen reduce la eficiencia del sistema, mientras que la pérdida de presión aumenta el consumo de energía.

Prueba de eficiencia de fluidos

lubricantes petro canada y Instituto de Dinámica de Fluidos de la Escuela de Ingeniería de Milwaukee Investigue cómo el fluido hidráulico afecta la productividad de la máquina y el consumo de energía. La Escuela de Ingeniería de Milwaukee es una universidad privada y sede del Instituto de Energía de Fluidos, uno de los principales centros de América del Norte para la investigación académica de energía de fluidos.

En este estudio, se utilizó un dinamómetro hidráulico (que consta de una bomba de pistones axiales de desplazamiento variable Danfoss Serie 45 y un motor hidráulico de desplazamiento fijo Danfoss Serie 90) para evaluar la eficiencia del fluido. Esta combinación de bomba y motor es similar al sistema hidráulico de una unidad giratoria de una excavadora, un sistema de propulsión de una minicargadora o un cabrestante de una grúa hidráulica.

Se evaluaron dos fluidos: un fluido de una sola etapa a base de aceite mineral tradicional (3707) y el fluido de alto rendimiento Hydrex XV para todas las estaciones (3708) de Petro-Canada. Hydrex XV es un fluido hidráulico multigrado semisintético formulado con polímeros estables al cizallamiento y aditivos cuidadosamente seleccionados para maximizar la estabilidad de la viscosidad y la vida útil del fluido. Los fluidos se probaron a 50 °C, 60 °C, 80 °C y 90 °C. Las velocidades de la bomba hidráulica son de 800 rpm, 1200 rpm y 1800 rpm, mientras que la velocidad del motor hidráulico varía de 1 a 600 rpm. La presión del sistema se regula de 67 bar a 276 bar en intervalos de 34 bar mediante un control compensador electrohidráulico proporcional. Durante esta demostración, se recopilaron un total de 1782 puntos de datos para cada fluido.

El par motor hidráulico, el caudal de la bomba y las pérdidas de potencia del sistema son las características clave de rendimiento examinadas en este estudio. Estos tres parámetros cuantifican el aporte de energía que no produce trabajo.

Mayor fricción, mayor consumo de combustible

La pérdida de par del motor se determina a partir de la diferencia entre la salida de par teórica del motor y la salida de par medida. Las pérdidas de par a bajas velocidades se deben a la fricción entre las superficies en movimiento. A altas velocidades, se requiere una gran cantidad de aceite para hacer girar el motor hidráulico. Esto provoca un alto voltaje en la salida del motor, lo que reduce el par disponible para mover la carga.

Como se muestra en la Figura 1, la pérdida de par del Hydrex XV a 90 °C es un 10 % menor que la de una etapa única convencional. La reducción de las pérdidas de par en una prensa hidráulica puede aumentar la distancia que una minicargadora puede empujar su cucharón en una pila de grava, o la profundidad a la que un taladro horizontal puede empujar su barrena en el suelo.

1. Una comparación de las pérdidas de par del motor de pistones axiales muestra que las máquinas que usan aceite hidráulico de alta eficiencia Hydrex XV 3708 tienen una fricción más baja que las máquinas que usan aceite monogrado convencional 3707.

Menor flujo, menor eficiencia del sistema

La pérdida de flujo del dinamómetro se mide para la carcasa de la bomba, la válvula de compensación, la válvula de control direccional y el motor hidráulico. Estas pérdidas de flujo son el resultado del flujo impulsado por la presión a través de espacios hidrostáticos e hidrodinámicos dentro de la máquina. La pérdida hidrostática ocurre en las interfaces de espacio libre constante, como las válvulas direccionales y de control compensador de presión. Las pérdidas hidrodinámicas ocurren en las interfaces de espacio en movimiento, como entre el pistón y la pared del cilindro.

En ambos casos, el efecto de la pérdida de flujo es mayor cuando la máquina está operando a alta presión y alta temperatura. Como se muestra en la Figura 2, a 60 °C, 80 °C y 90 °C, la pérdida de flujo promedio para fluidos de una sola etapa es mayor que para Hydrex XV. La reducción de las pérdidas de flujo en la máquina puede aumentar la velocidad de apertura de zanjas de una retroexcavadora o reducir el tiempo que tarda un rociador agrícola en aplicar fertilizante.

2. Una comparación de las tasas de flujo de fugas internas muestra que las máquinas que usan aceite hidráulico de alta eficiencia transmiten un mayor flujo para mover los actuadores y realizan el trabajo más rápido que los sistemas que usan aceite convencional.

La pérdida de potencia es la diferencia entre la potencia de entrada y salida de una prensa hidráulica. Los sistemas hidráulicos están diseñados para minimizar las pérdidas de potencia con el fin de convertir la máxima cantidad de energía en trabajo. Por lo general, esto se logra mediante la detección de carga o el control del compensador de presión para regular la potencia de entrada a la bomba. La pérdida de potencia en el dinamómetro está determinada por la diferencia entre la potencia de entrada de la bomba y la potencia de salida del motor hidráulico.

Como se muestra en la Figura 3, a 276 bar, la pérdida de fluido de una sola etapa es mayor que la de Hydrex XV (3708) de Petro-Canada Lubricants. Estas pérdidas no solo reducen la producción de trabajo de la máquina, sino que también aumentan la temperatura del aceite, lo que a su vez aumenta los requisitos de refrigeración de la máquina. Dado que se requiere electricidad para accionar los ventiladores de refrigeración, el consumo de energía de la máquina también aumenta. Esta doble pérdida de eficiencia es como andar en bicicleta no solo cuesta arriba, sino también con una rueda pinchada.

3. Comparación de las pérdidas de potencia del sistema en máquinas hidráulicas que utilizan Hydrex XV (3708), que son más productivas, requieren menos combustible y funcionan a temperaturas más bajas que las máquinas que utilizan aceite convencional.

generalizar

El uso de Hydrex XV de bajo consumo aumenta el flujo del sistema hidráulico y la salida del par motor al mismo tiempo que reduce la pérdida y el consumo de energía, lo que le permite llegar a su destino más rápido con menos energía. En equipos móviles, esto inevitablemente reduce el consumo de combustible requerido para impulsar las funciones de control hidráulico de la máquina. En el siguiente video se muestra un ejemplo que muestra un ahorro de combustible del 5,5 % con Cruickshank Construction:

Estos beneficios son mayores cuando la máquina está trabajando duro y necesita más energía: bajo picos de carga y altas temperaturas. En el negocio de hoy en día, donde los equipos pesados ​​a menudo se llevan al límite, esto crea una importante oportunidad de ahorro de energía al seleccionar el fluido de alto rendimiento adecuado.

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