Cómo Definir el Rango Óptimo de Viscosidad en Operación para un Sistema Hidráulico

Nov. 21, 2013

Autor: Comunicación Noria

Última actualización: 05/15/24

El más importante ejercicio en mantenimiento proactivo que usted puede hacer para un sistema hidráulico es definir su ventana de temperatura de operación (VTO) y asegurarse de que el sistema siempre operará dentro de esa ventana. 

La temperatura de operación es inversamente proporcional a la viscosidad del aceite. Así que, si la temperatura es muy alta para el grado de viscosidad del aceite que está siendo utilizado, habrá una pérdida de la película lubricante, lo que puede resultar en desgaste adhesivo y rayado de la superficie. Si por el contrario, la temperatura de operación es muy baja para el grado de viscosidad que está siendo utilizado en el sistema hidráulico, puede ocurrir cavitación, lo que generaría daños mayores a los componentes – catastróficos en los casos más severos. 

Dentro de los extremos permisibles de viscosidad requeridos para mantener una adecuada película lubricante para los componentes de los sistemas hidráulicos y prevenir la cavitación, existe un rango más cerrado donde se reducen las pérdidas de potencia a través del fluido, la fricción mecánica y las fugas internas, dando como consecuencia la maximización en la transferencia de potencia. 

Si la ventana de temperatura de operación de este sistema hidráulico se mantiene dentro de ese rango óptimo, los ciclos de trabajo del sistema son más rápidos (se incrementa la productividad) y se disminuye el consumo de energía (diésel o electricidad). De ahí que, definir el rango óptimo de viscosidad de operación del sistema (y operarlo dentro de ese rango), es el objetivo final de este ejercicio. 

Tabulación de datos

Antes de seleccionar el grado de viscosidad del aceite (e índice de viscosidad) para un sistema hidráulico operando en un clima en particular, es esencial tabular los datos de viscosidad óptima y permisible para cada tipo de bomba y actuador utilizado en el sistema hidráulico. 

Tenga en cuenta que la mayor preocupación nuestra en los sistemas hidráulicos son las bombas y los actuadores (motores hidráulicos), ya que estos tienen contactos lubricados más críticos y más severamente cargados.  

También es importante tener en cuenta que el rango óptimo y permisible de viscosidad recomendado puede variar ampliamente dependiendo del diseño y construcción de la bomba o el actuador. 

Por ejemplo, considere un sistema hidráulico, el cual tiene instalada una bomba axial de pistones Bosch Rexroth A10VO140 y un actuador (motor hidráulico) de pistones radiales Hagglunds Compact CA50. 

De los datos del fabricante, la máxima viscosidad permisible para la bomba Bosch Rexroth es de 1,000 centiStokes en el arranque en frío y la mínima viscosidad permisible es de 10 centiStokes. El rango óptimo de viscosidad de operación recomendado es de 16 a 36 centiStokes. 

La máxima viscosidad permisible para el actuador Hagglunds es de 10,000 centiStokes y la mínima viscosidad permisible es de 20 centiStokes. El rango óptimo de viscosidad de operación recomendado es de 40 a 150 centiStokes. Esta información está tabulada en la Tabla 1. 

Observando la tabla, usted puede notar que los requerimientos de viscosidad para cada uno de estos componentes son muy diferentes. Esto es importante; porque para poder calcular la viscosidad exacta, necesitamos considerar la viscosidad máxima más baja y la viscosidad mínima más alta. 

Esto tendrá más sentido a medida que vayamos trabajando sobre el ejemplo. 

A mayor detalle

El actuador Hagglunds puede operar con una viscosidad máxima permisible de 10,000 centiStokes. Sin embargo, esto prácticamente destruiría la bomba Bosch Rexroth. Así que en esta columna, el valor más bajo de 1,000 centiStokes define la viscosidad. Este valor aparece resaltado en la tabla. 

La misma lógica aplica para la máxima viscosidad óptima. Aquí, 150 centiStokes es óptimo para el actuador Hagglunds, más no para la bomba Bosch Rexroth. De igual manera, 36 centiStokes es el más bajo de los dos valores, y por lo tanto, es el valor más crítico. 

Contrariamente, la bomba Bosch Rexroth está bien con una mínima viscosidad permisible de 10 centiStokes, pero el actuador Hagglunds no. Así que, el mayor de los dos valores, 20 centiStokes, es el valor crítico por definir. 

La misma lógica para la mínima viscosidad óptima. Aquí, 40 es el valor más alto de los dos, por lo tanto, este es el valor crítico por seleccionar. 

De tal manera que para este sistema hidráulico en conjunto, el rango de viscosidad permisible en operación es de 20 a 1,000 centiStokes. 

Nótese, sin embargo, que el valor mínimo de viscosidad óptima para el actuador Hagglunds de 40 centiStokes es mayor que el valor máximo de viscosidad óptima para la bomba Bosch Rexroth. 

No hay nada que podamos hacer al respecto. Esto significa que la bomba Bosch Rexroth deberá operar con una viscosidad que es ligeramente superior a su óptimo. Esto se debe a que la prioridad la tiene el actuador Hagglunds, el cual debe ser mantenido en óptimas condiciones de operación.  

Lo que se quiere es mostrar la importancia de hacer este ejercicio. Si nos limitamos a los valores de viscosidad recomendados para la bomba Bosch Rexroth y los aplicamos al sistema, es posible que la durabilidad del actuador Hagglunds se vea comprometida.

Siguiente paso

Habiendo recolectado, tabulado y analizado los datos anteriores, el próximo paso es considerar los posibles grados de viscosidad a utilizar. Esto requiere definir la temperatura a la cual corresponden cada uno de los valores de viscosidad resaltados en la Tabla 1, para poder seleccionar el grado de viscosidad e índice de viscosidad de un aceite en particular. 

Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.