Los sistemas hidráulicos a menudo funcionan a temperaturas más altas durante el verano, especialmente en maquinaria de construcción, equipos agrícolas, máquinas de manejo de residuos, prensas hidráulicas, equipos de manejo de materiales y equipos industriales de funcionamiento continuo.
A medida que la temperatura ambiente aumenta, el sistema se vuelve menos capaz de liberar calor al aire circundante. Después de operar durante un período de tiempo, una máquina puede mostrar movimiento más lento, presión inestable, aumento de ruido, aceite espumoso, alarmas de temperatura o apagados automáticos.
El clima cálido, sin embargo, rara vez es la única causa del sobrecalentamiento del sistema hidráulico. La pérdida interna, la regulación de válvulas, el flujo de alivio continuo, la resistencia de las tuberías, la contrapresión de la línea de retorno y la fricción del actuador convierten la energía de entrada en calor.
Cuando el calor se genera más rápido de lo que se puede eliminar, la temperatura del aceite aumenta y puede afectar a todo el sistema hidráulico.
¿Por qué los sistemas hidráulicos se sobrecalientan más fácilmente en verano?
Los sistemas hidráulicos generan calor siempre que se pierde energía en lugar de convertirse en trabajo mecánico útil.
Las fuentes comunes de calor incluyen bombas desgastadas, válvulas con fugas, estrangulación excesiva, tuberías subdimensionadas, alta contrapresión, operación continua de válvulas de alivio y fricción mecánica.
En clima más fresco, el depósito, las tuberías y el enfriador pueden seguir liberando suficiente calor para mantener una temperatura de aceite aceptable. En verano, la diferencia de temperatura entre el aceite caliente y el aire circundante se vuelve menor, reduciendo la eficiencia de enfriamiento.
Por lo tanto, un sistema que funciona normalmente en primavera o otoño puede sobrecalentarse en verano incluso cuando su carga de trabajo permanece sin cambios.
La viscosidad del aceite hidráulico disminuye
La alta temperatura provoca que el aceite hidráulico se vuelva más delgado.
El aceite hidráulico debe transmitir presión mientras proporciona lubricación, sellado, enfriamiento y protección contra la corrosión. Cuando la viscosidad se vuelve demasiado baja, la película lubricante entre las superficies móviles se debilita.
Esto puede llevar a una mala lubricación de la bomba, un desgaste más rápido de la válvula, un aumento de la fricción y una mayor fuga interna. Algunas máquinas, por lo tanto, funcionan normalmente después del arranque pero se vuelven más lentas o débiles a medida que el aceite se calienta.
La selección de aceite debe considerar los requisitos de la bomba, la presión de trabajo, la temperatura ambiente, el ciclo de trabajo y la temperatura del aceite en funcionamiento real. Simplemente usar aceite más espeso puede crear problemas de arranque en frío o problemas de succión de la bomba.
Aumenta la pérdida interna
Las bombas hidráulicas, válvulas, motores y cilindros contienen espacios internos controlados.
Cuando el aceite caliente se vuelve más delgado, pasa más fácilmente de áreas de alta presión a áreas de baja presión. El resultado puede ser:
- Flujo de salida de la bomba reducido
- Movimiento más lento del cilindro hidráulico
- Velocidad de motor hidráulico más baja
- Fuerza o par reducido
- Mayor tiempo de acumulación de presión
- Rendimiento de mantenimiento de presión deficiente
- Desplazamiento de carga o hundimiento del cilindro
La fuga interna también crea calor adicional, produciendo un ciclo repetitivo:
Mayor temperatura → menor viscosidad → más fuga → menor eficiencia → más calor
Si este ciclo continúa, la máquina puede perder rendimiento o activar una alarma de alta temperatura.
La eficiencia del sistema y la estabilidad del control disminuyen
A medida que aumentan las fugas y las pérdidas de presión, menos de la potencia suministrada por el motor eléctrico o el motor llega al actuador.
Los síntomas típicos incluyen elevación más lenta, tiempos de ciclo de cilindro más largos, movimiento débil bajo carga, velocidad reducida del motor hidráulico, aumento de la corriente del motor y mayor consumo de combustible.
La alta temperatura del aceite también puede afectar las válvulas de presión, las válvulas de control de flujo, las válvulas direccionales, las válvulas proporcionales y las válvulas servo.
Los operadores pueden notar fluctuaciones de presión, velocidad inestable del actuador, retraso en la respuesta, movimiento a baja velocidad o diferencias claras entre el funcionamiento en frío y en caliente.
Las válvulas proporcionales y de servos son particularmente sensibles a la viscosidad del aceite, la limpieza y la temperatura. Cuando la alta temperatura se combina con la contaminación, el lodo o el barniz, la precisión del control puede deteriorarse aún más.
Aumenta el desgaste de la bomba y el riesgo de cavitación
Las bombas hidráulicas dependen del aceite para la lubricación, el sellado y la refrigeración.
Cuando el aceite se vuelve demasiado delgado, la película lubricante interna se debilita. La fuga de la bomba, la fricción y el desgaste pueden aumentar, reduciendo la producción y generando calor adicional.
Las condiciones de verano también pueden exponer problemas del lado de succión, tales como:
- Bajo nivel de aceite en el reservorio
- Filtros de succión bloqueados
- Tuberías de succión subdimensionadas
- Uniones sueltas que permiten la entrada de aire
- Diseño deficiente del reservorio
- Aceite espumoso o aireado
Los síntomas posibles incluyen un ruido agudo de la bomba, vibraciones, flujo pulsante, aceite espumoso y movimiento inestable del actuador.
La alta temperatura no siempre es la causa directa de la cavitación, pero puede hacer que un sistema de succión ya marginal sea más propenso a desarrollar problemas.
El aceite hidráulico, los sellos y las mangueras envejecen más rápido
El aceite hidráulico se oxida más rápido cuando permanece caliente durante largos períodos.
El aceite oxidado puede oscurecerse y producir un olor inusual, lodos, barniz, ácidos u otros depósitos. Estos productos pueden causar movimiento pegajoso de la válvula, pasajes bloqueados, obstrucción más rápida del filtro, menor eficiencia del enfriador y vida útil del aceite más corta.
Simplemente agregar aceite fresco puede no resolver el problema si el aceite degradado, la humedad, los lodos y la contaminación permanecen dentro del sistema.
La alta temperatura también afecta los sellos hidráulicos, los anillos en O y las mangueras. La exposición prolongada puede hacer que estos materiales se endurezcan, ablanden, se hinchen, agrieten o pierdan elasticidad.
Las fallas comunes incluyen:
- Fugas en el sello de la varilla del cilindro hidráulico
- Fugas en conexiones de bridas o colectores
- Anillos en O endurecidos o deformados
- Cubiertas de manguera agrietadas
- Hinchazón o ampollamiento de mangueras
- Filtraciones alrededor de conexiones de mangueras
Los componentes instalados cerca de motores, tubos de escape, hornos o materiales calientes pueden experimentar temperaturas mucho más altas que la temperatura promedio del aceite del depósito.
La capacidad de enfriamiento y del depósito puede ser insuficiente
Los intercambiadores de calor enfriados por aire se vuelven menos efectivos a medida que aumenta la temperatura ambiente.
El rendimiento de enfriamiento también puede verse reducido por aletas sucias, flujo de aire insuficiente, rotación incorrecta del ventilador, fallo del ventilador, mala ventilación, recirculación de aire caliente, acumulación dentro de un enfriador de agua o flujo insuficiente de agua de enfriamiento.
Sin embargo, instalar un enfriador más grande no siempre resuelve el sobrecalentamiento del sistema hidráulico.
Si el sistema produce calor excesivo debido al desgaste de la bomba, flujo de alivio continuo, estrangulación innecesaria o alta presión de retorno, se debe corregir primero la fuente de calor. Un enfriador más grande solo elimina el calor después de que ya se ha generado.
El diseño del depósito también importa. Un depósito que es demasiado pequeño puede no proporcionar suficiente tiempo para la dissipación de calor y separación de aire. Un mal baffle interno puede permitir que el aceite de retorno caliente fluya directamente hacia el puerto de succión de la bomba.
Un nivel bajo de aceite reduce aún más la cantidad de aceite disponible para absorber y liberar calor. También puede permitir que el aire entre en la línea de succión.
¿Por qué el sistema funciona normalmente cuando está frío pero falla cuando está caliente?
El calor del verano a menudo revela problemas que ya existen.
Una bomba desgastada aún puede proporcionar suficiente caudal con aceite frío y más espeso. Una válvula con fugas puede mantener presión cuando está fría, pero fugue excesivamente después de que el aceite se calienta. Un enfriador de tamaño insuficiente puede funcionar durante climas templados, mientras que un sello envejecido puede comenzar a filtrar solo después de que el sistema se calienta.
Por esta razón, la solución de problemas debe comparar condiciones de operación frías y calientes.
Las mediciones útiles incluyen:
- Presión de salida de la bomba y caudal real
- Tiempo de ciclo del cilindro hidráulico o motor
- Corriente del motor eléctrico
- Temperatura del aceite en el reservorio
- Temperatura de la bomba y el bloque de válvulas
- Temperatura de entrada y salida del enfriador
- Presión de la línea de retorno
- Rendimiento de retención de presión
Medir solo la temperatura externa del reservorio generalmente no es suficiente para ubicar la verdadera fuente de calor.
Cómo diagnosticar el sobrecalentamiento del sistema hidráulico
Una investigación práctica sobre el sobrecalentamiento debe responder tres preguntas.
¿Dónde se está generando el calor?
Verifica el desgaste de la bomba, la fuga interna de la válvula, el flujo de alivio continuo, la estrangulación excesiva, la alta resistencia de las tuberías, la presión de retorno y la fricción del actuador.
¿Puede el sistema eliminar el calor?
Inspecciona el enfriador, el ventilador de enfriamiento, la capacidad del reservorio, la ventilación del equipo, el suministro de agua de enfriamiento, las fuentes de calor externas y la limpieza del intercambiador de calor.
¿Qué cambia después de que el sistema se calienta?
Compara presión, caudal, velocidad de movimiento, rendimiento de retención, ruido, corriente del motor y tiempo de ciclo antes y después de que el sistema se calienta.
Estas comparaciones ayudan a determinar si el problema principal está relacionado con la bomba, el bloque de válvulas, el actuador, el aceite hidráulico, las tuberías, el reservorio o el sistema de enfriamiento.
Conclusión
El calor del verano puede causar una cadena de problemas de rendimiento y fiabilidad en los sistemas hidráulicos.
A medida que la temperatura del aceite aumenta, la viscosidad disminuye, la fuga interna aumenta y la eficiencia del sistema cae. El control de presión y caudal puede volverse inestable, mientras que las bombas, sellos, mangueras y el aceite hidráulico experimentan un desgaste y envejecimiento más rápidos.
Sin embargo, el sobrecalentamiento del sistema hidráulico no debe ser culpado automáticamente al clima caluroso o a la insuficiente capacidad del enfriador. La causa real puede ser el desgaste de la bomba, la fuga de válvulas, el flujo de alivio continuo, la pérdida de presión excesiva, la alta presión de retorno, el mal diseño del reservorio o el aceite contaminado.
La solución efectiva de problemas requiere identificar dónde se genera el calor, verificar si el sistema puede eliminarlo y comparar el rendimiento en condiciones de operación frías y calientes.
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Para una evaluación técnica, los clientes pueden proporcionar el esquema hidráulico, la presión de trabajo, el flujo de la bomba, la potencia del motor, la capacidad del reservorio, el ciclo de trabajo, la temperatura ambiente, la temperatura normal del aceite, la temperatura máxima del aceite y una descripción de los síntomas de sobrecalentamiento.
