Fluido hidráulico

Un fluido hidráulico o líquido hidráulico es el medio por el cual se transfiere potencia en la maquinaria hidráulica . Los fluidos hidráulicos comunes se basan en aceite mineral o agua. ^[1] Algunos ejemplos de equipos que pueden utilizar fluidos hidráulicos son las excavadoras y retroexcavadoras , los frenos hidráulicos , los sistemas de dirección asistida , las transmisiones automáticas , los camiones de basura , los sistemas de control de vuelo de aeronaves , los elevadores y la maquinaria industrial .

Los sistemas hidráulicos como los mencionados anteriormente funcionarán de manera más eficiente si el fluido hidráulico utilizado tiene compresibilidad cero .

La función principal de un fluido hidráulico es transmitir potencia. Sin embargo, en uso, existen otras funciones importantes del fluido hidráulico, como la protección de los componentes de la máquina hidráulica. La siguiente tabla enumera las principales funciones de un fluido hidráulico y las propiedades de un fluido que afectan su capacidad para realizar esa función: ^[2]

El fluido hidráulico original, que data de la época del antiguo Egipto , era el agua . ^{[ cita requerida ]} A partir de la década de 1920, el aceite mineral comenzó a usarse más que el agua como aceite base debido a sus propiedades de lubricación inherentes y su capacidad para usarse a temperaturas superiores al punto de ebullición del agua. Hoy en día, la mayoría de los fluidos hidráulicos se basan en aceites minerales como base.

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

Se utilizan otros aceites base para aplicaciones especiales, como resistencia al fuego y aplicaciones a temperaturas extremas . Algunos ejemplos incluyen: éteres de glicol , ésteres de organofosfato , polialfaolefina , propilenglicol y aceites de silicona .

El NaK -77, una aleación eutéctica de sodio y potasio , se puede utilizar 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 volumétrico a 1000 °F (538 °C) es de 310 000  psi (2,14 GPa), más alto que el de un aceite hidráulico a temperatura ambiente. Su lubricidad es deficiente, por lo que las bombas de desplazamiento positivo no son adecuadas y se deben utilizar bombas centrífugas. La adición de cesio cambia el rango de temperatura útil a -95 a 1300 °F (−70 a 704 °C). La aleación NaK-77 se probó en sistemas hidráulicos y fluídicos para el misil supersónico de baja altitud . ^[3]

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), organofosfatos (por ejemplo, fosfato de tributilo ), siliconas, hidrocarburos aromáticos alquilados, polialfaolefinas (PAO) (por ejemplo, poliisobutenos ), inhibidores de corrosión (incluidos eliminadores de ácidos ), aditivos antierosión , etc.

Las aplicaciones sensibles al medio ambiente (por ejemplo, tractores agrícolas y dragado marino ) pueden beneficiarse del uso de fluidos hidráulicos biodegradables basados ​​en aceite vegetal de colza cuando existe el riesgo de un derrame de petróleo debido a una tubería rota. Por lo general, estos aceites están disponibles como aceites de especificación ISO 32, ISO 46 e ISO 68. Las normas ASTM ASTM-D-6006, Guía para la evaluación de la biodegradabilidad de fluidos hidráulicos y ASTM-D-6046, Clasificación estándar de fluidos hidráulicos para el impacto ambiental son relevantes.

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 funciona para proteger la bomba hidráulica. Vienen en múltiples grados de viscosidad que tienen diferentes aplicaciones. Por ejemplo, los aceites hidráulicos AW 46 se pueden usar para operar los sistemas hidráulicos en equipos todoterreno como camiones volquete, excavadoras y retroexcavadoras, mientras que los aceites hidráulicos AW 32 pueden ser más adecuados para aplicaciones en climas más fríos como en la bomba de una máquina quitanieves. ^[4]

Debido a que los sistemas hidráulicos industriales funcionan a cientos a miles de PSI y temperaturas que alcanzan cientos de grados Celsius, pueden producirse lesiones graves y muertes por fallas de los componentes y siempre se debe tener cuidado al realizar mantenimiento en los sistemas hidráulicos. ^[5]

La resistencia al fuego es una propiedad que poseen los fluidos especializados. El agua-glicol y el poliol-éster son algunos de estos fluidos especializados que poseen excelentes propiedades térmicas e hidrolíticas, que contribuyen a la resistencia al fuego. ^[6]

El líquido de frenos es un subtipo de fluido 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 compresible , lo que resulta en una falla del freno. ^[7] Los fluidos a base de éter de glicol 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.

El líquido de dirección asistida es un subtipo de líquido hidráulico. La mayoría son líquidos a base de aceite mineral o silicona, mientras que algunos utilizan líquido de transmisión automática , elaborado a partir de aceite base sintético. ^{[8] [9]} Las transmisiones automáticas utilizan líquidos por sus propiedades de lubricación, refrigeración e hidráulicas para acoplamientos viscosos .

El uso del tipo incorrecto de líquido puede provocar fallas en la bomba de dirección asistida. ^[8]

A mediados del siglo XX, a medida que el rendimiento de las aeronaves aumentó, la cantidad de fuerza necesaria 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; estas, a su vez, son operadas 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. Puede almacenarse en acumuladores para poner en marcha una unidad de potencia auxiliar (APU) que arranque automáticamente los motores principales del avión. Muchas aeronaves equipadas con la familia de cañones M61 utilizan energía hidráulica para accionar el sistema de cañón, lo que permite alcanzar cadencias de fuego altas y fiables.

La potencia hidráulica proviene de bombas accionadas directamente por los motores o de 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 Ram-Air Turbine (RAT) que está oculto debajo del fuselaje. ^[10] Esto proporciona energía eléctrica para las bombas hidráulicas y los sistemas de control cuando la energía ya no está disponible desde los motores. En ese sistema y otros, las bombas eléctricas pueden proporcionar redundancia y los medios para operar los sistemas hidráulicos sin que funcionen los motores, lo que puede ser muy útil durante el mantenimiento.

Fuente: ^{[11] [12]}

• HL: Con agentes para mejorar la protección contra la corrosión y la resistencia al envejecimiento. Se utiliza en sistemas hidráulicos que no plantean ningún requisito en cuanto a protección contra el desgaste.
• HLP: Con agentes para mejorar la protección contra la corrosión y la resistencia al envejecimiento. Adecuado para la mayoría de los campos de aplicación y componentes.
• HLPD: Como HLP pero también se utiliza en sistemas donde la contaminación sólida o líquida necesita mantenerse suspendida temporalmente.
• HVLP: Con agentes para mejorar la protección contra la corrosión, la resistencia al envejecimiento, reducir el desgaste por rozamiento en áreas de fricción mixta y mejorar el comportamiento de la viscosidad y la temperatura. Se utiliza en sistemas que funcionan en un amplio rango de temperaturas.
• HVLPD: Como HVLP pero también se utiliza en sistemas donde la contaminación sólida o líquida necesita mantenerse suspendida temporalmente.

Fuente: ^[11]

• Mil-PRF-5606 (originalmente Mil-H-5606): base mineral, inflamable, punto de inflamación bastante bajo, utilizable desde -65 °F (-54 °C) hasta 275 °F (135 °C), color rojo, desarrollado en la década de 1940 ^[13]
• MIL-PRF-6083: Se puede utilizar desde -54 °C hasta 135 °C "donde se requiere protección contra la corrosión y se ha determinado que no se puede utilizar el fluido hidráulico MIL-PRF-46170 (FRH). Esto incluye el uso en mecanismos de retroceso y sistemas hidráulicos para armas giratorias o dispositivos de puntería de equipos de artillería táctica y de apoyo, excepto vehículos/equipos blindados de combate que requieren FRH. El fluido hidráulico también se utiliza como fluido conservante para sistemas y componentes hidráulicos de aeronaves donde se utiliza MIL-H-5606 (OHA) o MIL-PRF-87257 como fluido operativo". ^[14]

Base de hidrocarburos sintéticos: 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. ^[13]

• Mil-H-83282: Base de hidrocarburo sintético, punto de inflamación más alto, autoextinguible, compatible con versiones anteriores a -5606, color rojo, clasificado para -40 °F (-40 °C).
• Mil-H-87257: Un desarrollo del fluido -83282 para mejorar su viscosidad a baja temperatura.

Fuente: ^{[11] [15]}

• UTTO: Es la abreviatura de “Universal Tractor Transmission Oil” (Aceite de transmisión universal para tractores). Es un aceite hidráulico que también se puede utilizar en las transmisiones y frenos húmedos de máquinas como los tractores.
• STOU: Es la abreviatura de “Super Tractor Oil Universal”. Es un aceite hidráulico que también se puede utilizar en el motor, las transmisiones y los frenos húmedos. Por lo tanto, su principal diferencia con el aceite UTTO es que también se puede utilizar como aceite de motor.

• Especificación militar de EE. UU. y la OTAN: MIL-H-8446
• Boeing Seattle-BMS3-11
• Boeing Long Beach - DMS2014
• Boeing Long Island-CDS5478
• Lockheed - LAC C-34-1224
• Industria Airbus - NSA307110
• Aeroespacial británico - BAC M.333.B
• Bombardero - BAMS 564-003
• SAE-Ac974
• SAE-AS1241
• Drol aéreo

Se requiere un cuidado especial y estricto al manipular el fluido hidráulico de las aeronaves, ya que es fundamental para la seguridad del vuelo que se mantenga libre de contaminación. También es necesario cumplir estrictamente con 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 los controles de mantenimiento pesado de las aeronaves (principalmente los controles C y D) para verificar la contaminación. ^[16]

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. ^[17]

Las propiedades del aceite hidráulico HLP 32 lo hacen ideal para lubricar máquinas herramienta. ^{[18] [19]}

• Dexrón
• Freno hidráulico
• Fusible hidráulico
• Hidráulica Internacional, INC.
• Suspensión hidroneumática - aplicación en automóviles
• Puntal oleodinámico : aplicación en aeronaves
• Ósmosis
• Drol aéreo

• Información y compra de fluido hidráulico de especificación militar (mil-spec)
• La información sobre energía hidráulica también está disponible en el sitio web de la Asociación Nacional de Energía hidráulica nfpa.com
• Investigación del USDA. Fluido hidráulico biodegradable de origen vegetal
• Aceites hidráulicos industriales
• Fluidos hidráulicos de aviación