Hidraulica

Efectos de la temperatura en circuitos hidráulicos
Porque se sobrecalientan los sistemas hidráulicos
El aumento de temperatura de un fluido hidráulico en operación, se debe a ineficiencias en el sistema, las cuales dan por resultado perdidas en la potencia suministrada que se transforman en calor. La carga de calor de un sistema hidráulico es igual a la pérdida total de potencia (PL) causadapor las ineficiencias del sistema y se puede expresar matemáticamente de la siguiente forma:
PLtotal = PLbomba + PLvalvulas + PLtuberias + PLactuadores
Si la potencia total perdida en forma de calor es mayor que la cantidad de calor disipada, eventualmente el sistema hidráulico se sobrecalentara.

Temperatura del fluido hidráulico – que tan caliente es ‘muy caliente’
Fluidos hidráulicosque presenten temperaturas por encima de los 180 [°F] o bien los 82 [°C], aceleran su degradación y provocaran que se dañen la mayoría de los compuestos con los que se fabrican los sellos. Por un lado, debe evitarse operar sistemas hidráulicos con temperaturas por encima de los 180 [°F], pero también, la temperatura de un aceite será demasiado alta, si la viscosidad cae por debajo del valor optimo,para el correcto desempeño de los componentes del sistema. Esto puede ocurrir mucho antes de los 180 [°F], dependiendo del grado de viscosidad del fluido que se esté utilizando.

Manteniendo estable la temperatura del fluido hidráulico
Para conseguir mantener estable la temperatura del fluido, la capacidad del sistema hidráulico para disipar calor, deberá ser mayor a la carga de calorgenerada por el mismo. Por ejemplo, un sistema con un suministro de potencia de 100 [Kw] y una eficiencia del 80%, tendrá que ser capaz de disipar como mínimo, una carga de calor de 20 [Kw]. Es importante notar, que un incremento en la carga de calor generada o una disminución en la capacidad del sistema hidráulico de disipar calor, alterara el balance y la estabilidad de temperatura.
Un ejemplo deproblema sería tener una unidad hidráulica impulsada por motor diesel que acciona una sierra para corte de tubería. La sierra está diseñada para trabajar bajo nivel de agua, conectada con mangueras de 710 [pies] de longitud. Los parámetros de operación de la sierra son de 24 [GPM] a 3,000 [PSI].que tiene una potencia de diseño de 37 [Kw] y tiene instalado un enfriador aire-aceite capaz de disipar 10[Kw] en condiciones ambiente, es decir, 27% de la potencia suministrada (10/37 x 100 = 27). Desde un punto de vista de diseño, esta capacidad de disipación es correcta. El desempeño en cuanto a los componentes de enfriamiento en el sistema, operaban dentro de los límites de diseño.

La caída de presión significa calor
Hasta este punto, es claro que el problema de sobrecalentamiento es causadopor una carga de calor adicional en el sistema. Esto debido a la excesiva longitud de las líneas de alimentación al actuador, calculando la caída de presión en ellas. La caída de presión teórica a través de 710 [pies] de manguera de ¾ [pulg] con un caudal de 24 [GPM] es de 800 [PSI], mientras que la caída de presión en la manguera de retorno cuyo diámetro es de 1 [pulg] es de 200 [PSI].
Lacarga de calor teórica producida en ambas líneas debida a esa caída de presión de 1,000 [PSI] es de 10.35 [Kw]. Esto significa, que la carga de calor en las líneas de alimentación al actuador es 0.35 [Kw] mayor que la capacidad de disipación del intercambiador de calor instalado en el sistema. Esto, combinado con la carga de calor normal del sistema por ineficiencia, es lo que provoca elsobrecalentamiento del sistema hidráulico.

Eliminando el Calor
Existen dos formas para resolver problemas de sobrecalentamiento en sistemas hidráulicos:
* Disminuir las cargas de calor
* Incrementar la capacidad de disipación de calor
Disminuir las cargas de calor es siempre la mejor opción, ya que esto incrementa la eficiencia del sistema hidráulico. En el ejemplo anterior, la carga de...