Cómo el fluido hidráulico adecuado puede aumentar la eficiencia energética y el tiempo de actividad del equipo

Lauren Zunner. Evonik. Noria Latín América En el entorno empresarial actual, los equipos de fabricación están constantemente siendo llevados al límite, con la expectativa de funcionar continuamente para mantener las operaciones sin interrupciones. Los propietarios de maquinaria son cada vez más conscientes del costo total de propiedad, lo que ha llevado a impulsar máquinas que requieren poco mantenimiento y tienen alta confiabilidad, alta precisión, tiempos de ciclo cortos y bajo consumo de energía. En un estudio realizado en conjunto con Schoen + Sandt Machinery, un importante fabricante alemán de prensas hidráulicas, el impacto en la eficiencia energética de un fluido hidráulico de alto índice de viscosidad (IV) resultó en ganancias de hasta un 10 por ciento menos de consumo de kilowatts hora (kWh). Estos especialistas en máquinas hidráulicas no se detienen en el diseño y la fabricación de cortadoras hidráulicas y sistemas de control de primera línea, sino que también hacen un esfuerzo adicional para ayudar a obtener ahorros continuos a través de un menor consumo de energía, un mayor rendimiento a través de una mayor precisión de la máquina y confiabilidad de la máquina, con una vida útil prolongada.

La viscosidad tiene un gran impacto en la eficiencia y el consumo de energía.

En el mercado actual de máquinas de corte hidráulico, la eficiencia energética se ha vuelto casi tan importante como la innovación técnica. El fluido hidráulico transmite potencia, lo que lo convierte en uno de los componentes clave de un sistema hidráulico. El uso de un fluido hidráulico monogrado da como resultado una transferencia de calor deficiente, pérdidas de transmisión de potencia, capacidad de respuesta reducida a los controles y estrés oxidativo en el sistema hidráulico. Cuando el fluido hidráulico está frío, es espeso y su viscosidad es alta. Este aumento de la viscosidad crea altos niveles de fricción. Sin embargo, el fluido hidráulico caliente se adelgaza y su disminución de viscosidad puede provocar fugas de fluido y daños por desgaste. En cualquier caso, el desempeño sufre. Este tipo de fluido hidráulico en el que la viscosidad varía mucho según la temperatura se llama fluido monogrado. Las altas temperaturas son enemigas de la viscosidad estable. A medida que aumenta la temperatura, el líquido se adelgaza, creando contacto metal con metal en algunos casos. Este fluido de baja viscosidad causará un mayor desgaste, resultando en reparaciones costosas y tiempo de inactividad de la máquina. Los fluidos hidráulicos especialmente formulados para mantener un nivel óptimo de viscosidad en amplios rangos de temperatura se denominan multigrado. Los fluidos multigrado protegen las máquinas al equilibrar la eficiencia hidromecánica y volumétrica en el sistema.

Déjalo fluir

Sin un equilibrio, los sistemas hidráulicos pueden enfrentar el dilema de pérdidas hidromecánicas con un fluido a alta viscosidad y pérdidas de potencia volumétrica con un fluido a una viscosidad demasiado baja. Por un lado, la eficiencia mecánica del sistema hidráulico se beneficiaría de un fluido que es muy delgado y que fluye fácilmente. Sin embargo, un fluido demasiado delgado ofrece una eficiencia volumétrica deficiente, ya que las fugas internas consumen gran parte de la energía de la bomba y el fluido proporciona una lubricación deficiente. Por otro lado, un fluido espeso es bueno para la eficiencia volumétrica, ya que la pérdida por fugas internas de la bomba es mínima. Sin embargo, este fluido espeso sería difícil de fluir y da como resultado fricción hidrodinámica y pérdidas por agitación en el sistema. La elección fluida ideal es un compromiso.

Misión y maquinaria

La prueba de fluidos se realizó en una prensa hidráulica 6005BA con una fuerza de corte de 1,250 kilonewtons (kN). Dichas cortadoras hidráulicas con vigas retráctiles son prensas punzonadoras de uso múltiple para lotes pequeños y medianos para procesar materiales en hojas y rollos. Para la prueba, la potencia en kW, la presión de la bomba en bar, el aceite y la temperatura ambiente fueron los parámetros medidos para determinar la influencia de la viscosidad en el desempeño de la máquina. El fabricante del equipo original (OEM, por sus siglas en inglés) en este caso de estudio comparó dos fluidos hidráulicos multigrado con un aceite de referencia monogrado. El aceite de referencia era un fluido típico, con un grado de viscosidad común ISO 46 y un bajo índice de viscosidad que no estaba formulado para soportar cambios de temperatura en funcionamiento. El primer aceite de prueba, el fluido A, era el mismo que el fluido de referencia, excepto que había sido formulado con un alto índice de viscosidad y era capaz de estabilizar la viscosidad en un rango de temperatura. El segundo aceite de prueba, el fluido B, tenía un grado de viscosidad ISO de 32 y era un fluido hidráulico más delgado que también era capaz de estabilizar la viscosidad en un rango de temperatura gracias a su alto índice de viscosidad.

Fórmula para el éxito

El fluido multigrado A no mostró ninguna ventaja significativa en comparación con el fluido de referencia monogrado convencional. Esto puede explicarse por la influencia de la pérdida mecánica en la eficiencia general del sistema hidráulico que es mucho mayor que la ganancia de eficiencia de volumen. La elección de los fluidos contribuye a mejorar la confiabilidad y la productividad al tiempo que reduce el tiempo de inactividad del sistema y el costo total de propiedad. Por lo tanto, la viscosidad del fluido tiene un gran impacto en la eficiencia del sistema. El fluido multigrado B mostró ganancias de eficiencia de hasta un 10 por ciento en comparación con el fluido de referencia monogrado convencional. Cuando un sistema hidráulico está expuesto al calor y la presión, un fluido optimizado para la viscosidad, como el fluido B, transporta más energía de la bomba debido a la mayor viscosidad y a la menor pérdida de fugas. A temperaturas normales, fluye mejor y crea menos resistencia a la bomba.

Un enfoque en la confiabilidad y la eficiencia de los recursos

Probado en el laboratorio y corroborado por las pruebas del OEM y en el campo por los usuarios finales, el rendimiento y los ahorros se pueden predecir con confianza utilizando un fluido hidráulico ISO 32 formulado para resistir y estabilizar la viscosidad en un amplio rango de temperaturas. Las ganancias de eficiencia del 4 al 11 por ciento se han medido consistentemente en comparación con los fluidos de referencia monogrados, junto con beneficios adicionales como una temperatura más baja del aceite, protección del equipo e intervalos de drenaje más largos. No hay escasez de beneficios. Ahora existe la oportunidad de aumentar la confiabilidad, prolongar la vida útil de los sistemas hidráulicos, reducir el costo total de propiedad, extender los intervalos de drenado de aceite y convertirse en un pionero de la eficiencia energética.