Un sistema hidráulico destinado a un servicio de alta temperatura no puede ser aprobado solo a través de una prueba corta y descargada a temperatura ambiente.
Los componentes individuales pueden cumplir con sus calificaciones de presión y temperatura, pero el sistema ensamblado puede comportarse de manera diferente después de varias horas de operación. A medida que el aceite se calienta y se vuelve más delgado, la fuga interna puede aumentar, la salida de la bomba puede disminuir, la velocidad del actuador puede cambiar y el rendimiento de retención de carga puede deteriorarse. Un enfriador que parece adecuado durante la puesta en marcha también puede no ser capaz de mantener una temperatura de aceite estable durante el ciclo de producción real.
Por lo tanto, la validación debe llevarse a cabo en el sistema hidráulico completo bajo condiciones cercanas a la aplicación real.
La prueba debe confirmar cuatro puntos:
- El sistema alcanza una temperatura de operación estable.
- La presión, el flujo y el movimiento permanecen aceptables cuando el aceite está caliente.
- El sistema de enfriamiento puede eliminar el calor generado durante la operación continua.
- La operación a alta temperatura no causa pérdida permanente de rendimiento.
Establecer una línea base en estado frío
Antes de la prueba de calor, registre el rendimiento del sistema a una temperatura ambiente conocida con el aceite cerca de su temperatura de inicio normal.
La línea base debe incluir:
- Presión de salida de la bomba y caudal real
- Configuración de la válvula de alivio
- Velocidad del actuador y tiempo completo de ciclo
- Presión de la línea de retorno principal
- Caída de presión en el filtro
- Rendimiento de retención de carga
- Corriente del motor o carga del motor
- Fugas externas, ruido y vibración
También se debe registrar la temperatura ambiente, la temperatura del aceite del reservorio, la temperatura de salida de la bomba y las temperaturas de entrada y salida del enfriador.
Cualquier condición anormal encontrada en esta etapa debe ser corregida antes de la prueba a alta temperatura. Los problemas existentes, como excesiva presión de retorno, funcionamiento inestable de la válvula, bajo rendimiento de retención o fugas externas, generalmente se agravan a medida que aumenta la temperatura del aceite.
Los datos en estado frío proporcionan la referencia para evaluar los cambios en estado caliente.
Reproducir el ciclo de trabajo real
El ciclo de prueba debe representar cómo funcionará realmente la máquina.
Hacer funcionar la bomba sin carga durante unos minutos puede confirmar la función básica, pero no valida el diseño térmico. La prueba debe incluir la secuencia de movimiento real, cargas del actuador, niveles de presión, velocidades, funciones simultáneas, períodos de inactividad y tiempo de retención de presión.
Por ejemplo, si dos cilindros normalmente operan juntos, también deben operar juntos durante la prueba. Si el equipo mantiene una carga a alta presión durante varios minutos, esa condición debe ser incluida.
El tiempo de operación continua es igualmente importante. Una máquina diseñada para operar durante varias horas no puede ser validada por una prueba corta que finaliza antes de que el reservorio, el colector de válvulas y el enfriador alcancen sus temperaturas normales de funcionamiento.
La prueba debe continuar hasta que:
- La temperatura del aceite se estabilice;
- Se complete la duración de operación especificada;
- Se alcance un límite de temperatura o rendimiento definido; o
- Se requiera una parada por una condición anormal.
Confirmar el equilibrio térmico
Durante la operación, bombas, válvulas, filtros, tuberías y actuadores convierten parte de la energía de entrada en calor.
Se alcanza un equilibrio térmico cuando la generación de calor del sistema es aproximadamente igual al calor removido a través del reservorio, las tuberías, el enfriador, el aire o el agua de enfriamiento. En este punto, la temperatura del aceite debe estabilizarse dentro del rango permitido de los componentes del aceite y del sistema.
Las temperaturas deben registrarse a intervalos regulares en varias ubicaciones:
- Embalse
- Salida de la bomba
- Línea de retorno principal
- Entrada del enfriador
- Salida del enfriador
- Carcasa de la bomba
- Múltiple de válvulas
- Enclosure de la máquina
La temperatura del reservorio muestra el estado general del sistema, pero también son necesarias mediciones locales. Una sección de válvula puede funcionar mucho más caliente que el reservorio debido a la estrangulación o fugas internas.
La velocidad de aumento de la temperatura también es importante. Un sistema que se calienta gradualmente y se estabiliza puede ser aceptable. Un aumento rápido puede indicar un flujo de alivio continuo, estrangulación excesiva, alta presión de retroceso, filtración restringida o baja eficiencia de la bomba.
Si la temperatura sigue aumentando sin una tendencia estabilizadora clara, la generación de calor es mayor que la capacidad de enfriamiento disponible.
Comparar el rendimiento en frío y en caliente
La temperatura por sí sola no demuestra si el sistema es fiable.
A medida que disminuye la viscosidad, puede aumentar la fuga interna a través de la bomba, válvulas, cilindros, motores y válvulas de control de carga. El sistema puede mantenerse por debajo de la temperatura de alarma mientras su rendimiento operativo ya se ha deteriorado.
Repita las mediciones principales después de que el sistema alcance su condición normal de operación en caliente:
- Flujo de bomba a la misma presión y velocidad
- Presión de salida de la bomba y presión del actuador
- Presión de retorno principal
- Velocidad del actuador
- Tiempo total del ciclo
- Corriente del motor o carga del motor
- Decaimiento de presión durante la retención
- Desplazamiento de carga o cilindro
Una reducción significativa en el flujo de la bomba puede indicar una menor eficiencia volumétrica.
Si la presión de salida de la bomba es mucho más alta que la presión de carga del actuador, puede perderse energía a través de válvulas, tuberías, filtros o el circuito de retorno.
Si la presión del sistema se mantiene normal pero el movimiento del actuador se vuelve más lento, la fuga interna puede haber aumentado en la bomba, válvula de control, cilindro o motor hidráulico.
Los límites de aceptación deben definirse antes de la prueba. Confirmar solo que “la máquina aún opera” no es suficiente.
Probar la retención de carga con aceite caliente
Las pruebas de retención de carga deben llevarse a cabo después de que el aceite alcance su temperatura de funcionamiento normal.
Esto es particularmente importante para sistemas de elevación, sujeción, prensado y posicionamiento. Un cilindro que sostiene correctamente con aceite frío puede desviarse después de que el aceite se vuelva más delgado.
Registrar:
- Presión de retención inicial
- Presión después del tiempo de retención especificado
- Movimiento del cilindro o carga
- Frecuencia de reinicio de la bomba
- Temperatura de la válvula y el actuador
- Fugas externas
La caída de presión por sí sola puede no identificar el problema exacto porque la compresión del aceite, la expansión de las mangueras y el cambio de temperatura pueden influir en la presión. El desplazamiento real de carga es a menudo una medida más útil.
Si la bomba se reinicia frecuentemente para restaurar la presión, puede existir una fuga interna en el cilindro, la válvula direccional, la válvula de retención o la válvula de contrapeso.
Si la bomba opera continuamente a alta presión durante la retención, el circuito mismo puede estar produciendo calor innecesario. Puede ser necesario un acumulador, un bloqueo hidráulico, una válvula de contrapeso o un sistema de bomba controlada por interruptor de presión.
Evaluar el rendimiento de enfriamiento
Un ventilador giratorio no confirma que el enfriador esté dimensionado correctamente.
El rendimiento de enfriamiento debe evaluarse bajo carga normal después de que el aceite alcance una temperatura suficientemente alta.
Para un sistema refrigerado por aire, verifique:
- Temperatura del aceite en la entrada y salida del enfriador
- Caída de presión en el lado del aceite
- Dirección y velocidad de rotación del ventilador
- Flujo de aire a través del enfriador
- Limpieza de las aletas
- Temperatura del aire de entrada
- Recirculación de aire caliente
Para un sistema refrigerado por agua, también verifique la temperatura de entrada del agua de enfriamiento, el flujo y la temperatura de salida.
Una caída de temperatura a través del enfriador muestra que se está produciendo transferencia de calor. Sin embargo, si la temperatura del reservorio sigue aumentando, el enfriador está eliminando menos calor del que genera el sistema.
Antes de instalar un enfriador más grande, verifique fuentes de calor evitables como el flujo continuo de alivio, el estrangulamiento excesivo de la válvula, las fugas internas y la alta presión de retorno.
También se debe considerar la reserva de enfriamiento. Un sistema probado en un taller a 25°C puede no mantenerse estable en un entorno de verano a 40°C.
Verificar alarmas y protección
La monitorización y protección de la temperatura deben ser probadas como parte del sistema hidráulico completo.
Las lecturas del sensor deben compararse con una referencia calibrada siempre que sea posible. La prueba debe verificar:
- Temperatura de arranque del ventilador de refrigeración
- Operación de la válvula de agua de refrigeración
- Advertencia de alta temperatura
- Funcionamiento a carga reducida o de menor capacidad
- Apagado por sobretemperatura
- Reinicio seguro después de la refrigeración
- Respuesta a un sensor fallido o desconectado
Los ajustes de alarma y apagado deben basarse en el límite de temperatura continua más bajo entre el aceite, la bomba, los sellos, las mangueras, las bobinas del solenoide, el motor y los componentes eléctricos.
Una alarma ajustada demasiado baja puede causar interrupciones innecesarias. Una alarma ajustada demasiado alta puede permitir la oxidación del aceite, daños en los sellos o fugas excesivas antes de que se active la protección.
Enfriar y volver a probar
Después de la ejecución a alta temperatura, permita que el sistema se enfríe de acuerdo con el procedimiento normal de apagado. Luego repita las mediciones de referencia principales.
Verifique si:
- El flujo de la bomba vuelve cerca del valor original
- La presión permanece estable
- La velocidad del actuador y el tiempo de ciclo se recuperan
- El rendimiento de retención permanece sin cambios
- Han aparecido nuevas fugas
- Las válvulas o actuadores muestran atascos
- El ruido o la vibración han aumentado
- El color del aceite, el olor o la espuma han cambiado
Si el sistema no regresa cerca de su rendimiento original en estado frío, la operación a alta temperatura puede haber causado degradación del aceite, desgaste de la bomba, daños en los sellos, atascos de válvulas o fugas permanentes.
Completar la prueba en caliente sin apagado no significa que el sistema haya pasado si queda algún deterioro permanente después.
Preparar un informe de prueba de ingeniería
El informe final debe contener datos medidos en lugar de solo una declaración de “aprobado”.
Debería registrar:
- Tipo de aceite y grado de viscosidad
- Temperatura ambiente
- Presión de trabajo, flujo y carga
- Secuencia de ciclos y frecuencia
- El tiempo de operación continuo
- Temperatura en cada punto de medición
- Temperaturas de entrada y salida del enfriador
- Flujo de bomba fría y caliente
- Variación del tiempo de ciclo
- Decaimiento de la presión de retención y movimiento de carga
- Corriente del motor
- Fugas, ruido y vibración
- Resultados de alarma y apagado
- Resultados de inspección de enfriamiento
Los gráficos de temperatura frente al tiempo son especialmente útiles porque muestran si el sistema alcanza el equilibrio térmico. Las tendencias de flujo, tiempo de ciclo y corriente del motor pueden revelar pérdidas de rendimiento a medida que el aceite se calienta.
Conclusión
Un sistema hidráulico de alta temperatura es confiable solo cuando el sistema completo continúa funcionando correctamente después de calentarse.
La validación debe reproducir las condiciones ambientales reales, presión, flujo, carga, ciclo de trabajo, tiempo de retención y duración de operación continua. Las tendencias de temperatura deben evaluarse junto con el flujo de la bomba, la velocidad del actuador, la presión de retorno, la retención de carga y la potencia de entrada.
Un sistema exitoso debe alcanzar una temperatura de funcionamiento estable, mantener un rendimiento aceptable del aceite caliente, operar correctamente sus funciones de enfriamiento y protección, y volver cerca de su condición original después de enfriarse.
Si la temperatura del aceite sigue subiendo, el flujo cae significativamente, los componentes locales se sobrecalientan o la retención de carga se deteriora, se debe revisar el circuito hidráulico, la selección de bomba y válvula, la tubería, el reservorio y el sistema de enfriamiento.
Ajustar la configuración de alarma o instalar un enfriador más grande puede ocultar el síntoma, pero no verifica que el diseño sea confiable.