Lo primero que se debe tener en cuenta a la hora de elegir un fluido hidráulico, es la misión que tiene que realizar, y sus características físico químicas.
15.1 Selección del fluido en función de su misión
15.1.1 Transmitir potencia
A este fin todos los fluidos serían validos (excepto los gases por ser compresibles), siempre que su viscosidad sea la adecuada a la aplicación.
El capítulo anterior incluía los principales tipos de fluidos hidráulicos y sus ventajas e inconvenientes, así como la relación de aplicaciones recomendadas para cada uno de ellos.
Para cumplir esta misión el fluido deberá fluir fácilmente a través de los conductos internos de los componentes. Una resistencia excesiva a su circulación produciría considerables pérdidas de carga y consiguientemente un incremento en la potencia necesaria para el funcionamiento del equipo.
15.1.2 Lubricar el sistema
Esta es una de las principales misiones de fluido, y razón por la cual dejó de usarse agua para los circuitos hidráulicos.
La gráfica del capítulo anterior comparaba las características de la lubricación para cada tipo de fluido.
Se podría resumir que la lubricación es la capacidad del fluido de formar una película sobre las superficies, y hacer que esta película facilite el desplazamiento de esta superficie sobre otras, evitando en lo posible el contacto directo entre estas. En función de esta definición la lubricación puede ser:
a) Lubricación hidrostática: es aquella en que se presuriza el fluido para separar las superficies en movimiento, creando un cojín hidrostático entre ellas. Por ejemplo: el apoyo de la cabeza del pistón sobre el plato inclinado en las bombas de pistones (fig. 15.1).
b) Lubricación hidrodinámica: como en el caso anterior, la película de fluido tiende a mantener separadas las superficies, sólo que en este caso no lo hace por la presión aplicada sobre el mismo, sino por la presión generada por el movimiento (fuerza centrífuga) del mismo. Un
ejemplo es el de un cojinete en el cual el lubricante, gracias a la fuerza centrífuga producida por el giro de las superficies a lubricar, genera una presión que tiende a separar las superficies y a introducirse entre las mismas.
C a b e za d e l p istó n F lu id o p re s u riza d o P la to In c lin a d o P
Fig. 15.1 Lubricación hidrostática
c) Lubricación untuosa: es la capacidad del fluido a mantenerse en contacto con las superficies sin necesidad de fuerzas externas. Este tipo de lubricación es muy importante en componentes que trabajen a muy bajas velocidades y en sistemas que estén parados durante largos períodos de tiempo ya que si la untuosidad del fluido es baja y con el tiempo este se desprende de las superficies, permitiendo el contacto entre estas al arrancar el circuito.
d) Lubricación extrema presión: es la capacidad del fluido a mantener la lubricación en aquellos casos en que hay contactos de las microcrestas de las superficies. Estos contactos (rozamientos) generan calor, que a su vez produce microsoldaduras entre las superficies (cuando éstas son muy notorias se produce el gripaje de las superficies en contacto). La lubricación en extrema presión es la que evita estos problemas, y se consigue aditivando el fluido con aditivos EP.
En el momento de la selección del fluido para una determinada aplicación se ha de distinguir la presión de trabajo del sistema con la aditivación extrema presión; así por ejemplo, un sistema trabajando a 250 kg/cm² con bombas y motores de engranajes no precisa aditivos EP, mientras que un sistema trabajando a 75 kg/cm² con bombas y motores de pistones sí precisará de un fluido EP.
15.1.3 Refrigerar
Es la capacidad del fluido de absorber el calor generado en determinados puntos del sistema para luego liberarlo al ambiente a través del depósito, manteniendo estable la temperatura del conjunto durante el normal funcionamiento del equipo.
15.1.4 Minimizar las fugas y las pérdidas de carga
En muchos puntos el fluido es el único elemento de estanqueidad entre las partes presurizadas y las no presurizadas del interior de un componente. En estos casos, la tolerancia mecánica de construcción y la viscosidad del propio fluido determinarán el nivel de fugas internas. La minimización de las pérdidas de carga ya se ha analizado.
15.1.5 Ser inerte a las juntas y sellantes
El fluido debe ser compatible con los elementos de estanqueidad que estén en contacto con él.
La mayoría de componentes hidráulicos tienen juntas internas de materiales cuya compatibilidad con el fluido debe ser determinada antes de la puesta en marcha del sistema; así pues este factor es importante en el momento de la selección de un fluido.
15.2 Selección del fluido según sus características
15.2.1 Factores de selección de la viscosidad
a) El tipo de bomba: sobre los diferentes tipos de bombas ya se ha hablado anteriormente. En el siguiente cuadro se analiza su relación con las temperaturas y las viscosidades a utilizar.
Tipo de bomba Grado ISO de viscosidad
32 46 68
Paletas 60º C 70º C 78º C
Pistones radiales 38º C 50º C 60º C
Pistones axiales 60º C 70º C 78º C
Engranajes 60º C 70º C 80º C
(*) Este cuadro ha sido tomado de las recomendaciones de Vickers.
b) La temperatura de operación: la temperatura de operación es la que tiene el fluido al entrar en la bomba. Dependiendo del tipo de bomba y de la temperatura de operación se obtiene el cuadro de viscosidades anterior.
Al considerar esta tabla de elección de viscosidades, se debe tener presente que son mínimas. Por debajo de ellas, las pérdidas en el interior de las bombas afectarían a su eficacia.
15.2.2 La mínima temperatura de arranque
Una vez establecida la viscosidad necesaria en régimen de trabajo, se ha de considerar la temperatura mínima a la que el sistema puede entrar en funcionamiento, es decir, la temperatura mínima a la que el sistema se podrá poner en marcha.
En general un aceite mineral no debe utilizarse a una temperatura inferior a 10º C por encima de su punto de congelación. Es decir: si un aceite tiene de punto de congelación -30º C, no se utilizará a temperaturas inferiores a -20º C
La máxima viscosidad con la que puede actuar una bomba es un dato de gran interés, puesto que tiene por finalidad el evitar los problemas debidos al funcionamiento en vacío y de cavitación (se bombea aire), lo que provoca un rápido desgaste de la bomba.
Siendo que la viscosidad de un fluido aumenta al disminuir la temperatura, y conociendo la viscosidad y el índice de viscosidad del fluido a emplear, mediante el diagrama viscosidad-temperatura (viscograma), se puede llegar a determinar la temperatura mínima de arranque.
Todo lo cual remite a la siguiente tabla:
Tipo de bomba Viscosidad máxima
1 mm²/s =1 cst
Paletas 860
Pistones radiales 860
Pistones axiales 1300
Engranajes 6000
Estos parámetros son generales. Obvia decir que cada fabricante tiene sus especificaciones particulares a las que siempre se debe atender. También se debe considerar que en minería, las bombas utilizadas suelen tener una mayor capacidad de arranque con viscosidades mayores (del orden de unos 1600 mm²/s).
15.3 Selección de otras propiedades
Una vez seleccionado el tipo de fluido y su viscosidad, quedan por determinar otros factores del mismo que pudieran afectar al funcionamiento del sistema bajo determinadas condiciones de trabajo; así por ejemplo, deberá considerarse la presencia de aditivos EP, aditivos que contengan ditiofosfato de zinc, aditivos antioxidantes, mejoradores del índice de viscosidad, etc., factores todos ellos relacionados con los componentes del sistema y sus condiciones de trabajo.