La alta temperatura rara vez daña solo una parte de un sistema hidráulico. En la mayoría de los casos, el primer cambio ocurre en el aceite hidráulico. A medida que el aceite se calienta, su viscosidad disminuye, la película lubricante se vuelve más delgada y aumenta la fuga interna. Si la temperatura se mantiene alta, la oxidación se acelera y el aceite comienza a formar barniz, lodo y otros depósitos.
El resultado es una reacción en cadena. Las bombas y motores pierden eficiencia volumétrica, las válvulas se vuelven menos estables, los cilindros sostienen cargas de manera menos efectiva, los sellos y mangueras envejecen más rápido, y los filtros se restringen más frecuentemente. Un componente puede ser reemplazado, pero si la fuente de calor original permanece, a menudo regresa el mismo fallo.
Por lo tanto, una inspección de alta temperatura no debe comenzar preguntando solo, “¿Qué parte ha fallado?” Una mejor pregunta es, “¿Qué cambio en la condición del aceite o eficiencia del sistema inició el patrón de fallo?”
El aceite hidráulico suele ser el punto de partida
El aceite hidráulico hace más que transmitir presión. Lubrica superficies en movimiento, sella cilindros internos, elimina calor, protege componentes metálicos y lleva contaminantes hacia los filtros.
Cuando la temperatura del aceite aumenta, la viscosidad disminuye. Por debajo del rango recomendado para la bomba y las válvulas, la fuga a través de los espacios internos aumenta y la película lubricante se vuelve menos confiable. La alta temperatura también acelera la oxidación, reduciendo la vida del aceite y creando depósitos que afectan los pasajes estrechos de válvulas y los elementos del filtro.
Por lo tanto, la temperatura del aceite debe evaluarse junto con la viscosidad. Una temperatura aceptable para un fluido puede ser inadecuada para otro, razón por la cual las especificaciones de la bomba normalmente incluyen ambos límites. Danfoss, por ejemplo, afirma que los requisitos de temperatura y viscosidad del fluido deben satisfacerse al mismo tiempo, en lugar de considerarse como límites separados.
Los signos de deterioro incluyen oscurecimiento, olor a quemado, espuma persistente, barniz, corta vida del filtro y una diferencia creciente entre el rendimiento en frío y en caliente. Reemplazar el aceite sin encontrar la fuente de calor generalmente proporciona solo una mejora temporal.
Las bombas, válvulas y motores pierden eficiencia antes de fallar
Las bombas, válvulas de control y motores hidráulicos contienen espacios internos muy ajustados. Su rendimiento depende de que el aceite mantenga una viscosidad suficiente.
Una bomba aún puede generar presión cuando está caliente pero entregar menos flujo. Verificar solo el manómetro de presión puede ser engañoso. Una mejor prueba es comparar el flujo de la bomba a la misma velocidad y presión con aceite frío y caliente. Si el flujo en estado caliente disminuye significativamente, o el flujo de drenaje del caso aumenta, la fuga interna está aumentando.
Una carcasa de bomba que se calienta más que las tuberías cercanas puede indicar fuga interna, malas condiciones de entrada, carga excesiva o desgaste. La lectura se vuelve útil cuando se compara con el flujo, el volumen de drenaje del caso, el vacío de entrada y la presión del sistema.
Las válvulas muestran un patrón similar. El aceite delgado se filtra más fácilmente a través de los espacios de carrete, poppet y asiento. El resultado puede ser una mala retención de presión, velocidad inestable del actuador o respuesta direccional más lenta. Las válvulas proporcionales y servo son más sensibles porque pequeños orificios de control también pueden verse afectados por barniz y contaminación.
Los motores hidráulicos pueden perder par o velocidad a medida que aumenta la fuga. La operación a baja velocidad y alta carga es particularmente exigente porque el motor depende de una película de aceite estable mientras las cargas de contacto internas permanecen altas. La temperatura excesiva del aceite también se menciona en Danfoss como una posible causa del aumento de la fuga interna en motores y válvulas.
Si varios actuadores se vuelven más lentos después de la fase de calentamiento, verifique primero la bomba y el bloque de válvulas principal. Es poco probable que varios cilindros o motores desarrollen la misma falla al mismo tiempo.
Los cilindros, sellos y mangueras muestran fugas y envejecimiento del material
Los cilindros hidráulicos se ven afectados tanto por el aceite caliente como por el cambio en las propiedades del sello.
A medida que la viscosidad disminuye, la fuga a través del sello del pistón se vuelve más notable. Un cilindro que sostiene correctamente cuando está frío puede comenzar a desviarse cuando está caliente. Sin embargo, la desviación del cilindro no prueba automáticamente la falla del sello del pistón.
Compare la disminución de presión con el movimiento carga real, luego aísle el cilindro del circuito de control donde el diseño de la máquina lo permita. Si el cilindro se mantiene después del aislamiento, el problema es más probable que esté en el circuito de la válvula.
La fuga de sellos en la varilla a menudo empeora cuando la alta temperatura se combina con carga lateral, una superficie de varilla dañada, un exceso de holgura en la guía o presión de retorno. El calor puede no ser la causa original, pero reduce el margen disponible para el sello y hace que el desgaste existente sea más visible.
Los sellos y las juntas tóricas no deben seleccionarse solo por la clasificación de temperatura máxima. La compatibilidad del fluido, la presión, la velocidad, el acabado de la superficie, la holgura de extrusión y el tiempo de exposición continua también son importantes. Un sello puede sobrevivir a un pico corto pero endurecerse, ablandarse, encogerse o perder elasticidad durante la operación continua. Las temperaturas elevadas del fluido pueden reducir la lubricidad y la vida del sello incluso cuando los componentes individuales tienen clasificaciones aparentemente adecuadas.
Las mangueras tienen la misma limitación. La temperatura local de la manguera cerca de un motor, tubo de escape o furnia puede ser mucho más alta que la temperatura del aceite del reservorio. La alta presión y la alta temperatura juntas pueden acortar la vida de la manguera. La inspección debe incluir endurecimiento, agrietamiento, ampollas, hinchazón, decoloración y deformación cerca de los acopladores.
La temperatura máxima publicada de la manguera no debe considerarse como un objetivo continuo recomendado. Parker señala que la combinación de alta temperatura y alta presión puede reducir la vida de la manguera.
Los filtros, enfriadores y reservorios a menudo se ven afectados de manera indirecta
Los filtros no suelen dañarse directamente por el calor. Se ven afectados por lo que el calor le hace al aceite.
Los productos de oxidación, los lodos y el barniz cargan el elemento del filtro y aumentan la presión diferencial. Luego, una válvula de derivación puede abrirse, permitiendo que el aceite contaminado circule. El desgaste resultante aumenta la fuga interna y genera más calor.
Por lo tanto, un intervalo de servicio de filtro inusualmente corto debe tratarse como una condición del sistema, no solo como un problema de filtro. La condición del aceite, la limpieza del reservorio, el rendimiento del respiradero y la temperatura de operación deben revisarse. La limpieza del fluido hidráulico está directamente relacionada con la confiabilidad del sistema, la eficiencia y la vida útil de los componentes.
Los enfriadores también pueden parecer el componente fallido cuando el problema real se encuentra en otro lugar. Un enfriador de aire bloqueado, una dirección incorrecta del ventilador, una mala ventilación, la recirculación de aire caliente, un flujo de agua insuficiente o escala interna reducirán el rechazo de calor. Un enfriador aún puede mostrar una caída de temperatura de entrada a salida y, sin embargo, ser demasiado pequeño para la carga de calor real.
Si la temperatura del reservorio continúa aumentando, se deben verificar el flujo de alivio a largo plazo, la estrangulación de la válvula, la fuga de la bomba y la alta contrapresión de retorno antes de instalar un enfriador más grande. La capacidad del enfriador depende del flujo de aceite y de la diferencia de temperatura entre el aceite y el medio de enfriamiento, no simplemente del flujo máximo de la bomba hidráulica.
El reservorio apoya la disipación de calor, la liberación de aire y el asentamiento de contaminantes. Unas malas deflectores, una alta velocidad de retorno, un bajo nivel de aceite o el aceite de retorno caliente ingresando a la zona de succión pueden reducir la estabilidad. Un respiradero bloqueado o inadecuado puede causar fluctuaciones de presión e introducir polvo o humedad.
Los componentes eléctricos pueden alcanzar su límite primero
Las unidades de potencia hidráulica a menudo colocan el motor, las bobinas del solenoide, los sensores, los relés y el controlador dentro del mismo recinto que los componentes hidráulicos.
En un gabinete cerrado, la temperatura del aire alrededor del equipo eléctrico puede ser más alta que la temperatura del aceite del reservorio. El aceite puede seguir estando por debajo de su nivel de alarma mientras que una bobina del solenoide o un devanado del motor están ya cerca de su límite continuo.
Los síntomas incluyen operación intermitente de la válvula, deriva del sensor, disparos térmicos del motor, desclasificación del controlador o alarmas repetidas durante ciclos largos.
Verifique la temperatura del recinto, la ventilación, el rendimiento del ventilador, la corriente del motor, la clasificación de servicio de la bobina y las fuentes de calor externas. Agregar un ventilador no ayudará si el aire caliente descargado permanece atrapado dentro del recinto.
Cómo identificar el componente que realmente está siendo afectado
Comparar el rendimiento en estado frío y caliente es uno de los métodos de diagnóstico más útiles.
| Condición observada | Mediciones a realizar | Componentes a inspeccionar primero |
|---|---|---|
| El flujo disminuye después del calentamiento | Flujo de bomba a velocidad y presión iguales; flujo de drenaje del caso | Bomba |
| Varios actuadores reducen la velocidad | Flujo de bomba, caída de presión de la válvula principal, presión de retorno | Bloque de bomba y válvula principal |
| Un cilindro deriva | Decaimiento de presión, movimiento del cilindro, prueba de aislamiento | Sello del cilindro y válvula de retención de carga |
| La presión es alta pero la presión de carga útil es más baja | Presión antes y después de válvulas, filtros y componentes de retorno | Bloque de válvulas, tuberías, filtros |
| El aumento de fugas externas ocurre cuando está caliente | Temperatura local, presión de retorno, estado de sellos y mangueras | Sellos, mangueras, accesorios |
| Los filtros se obstruyen repetidamente | Presión diferencial, estado del aceite, inspección del reservorio | Aceite, reservorio, respiradero |
| El enfriador tiene una caída de temperatura pero el aceite sigue calentándose | Flujo de aire o flujo de agua, carga térmica, pérdidas del sistema | Eficiencia del enfriador y del circuito |
| Los disparos eléctricos ocurren antes de la alarma de aceite | Temperatura del gabinete, corriente del motor, temperatura de la bobina | Motor, bobinas, ventilación del recinto |
Las mediciones de temperatura deben tomarse bajo cargas comparables. Un componente que es más caliente que las partes cercanas puede tener fugas excesivas, restricciones o fricción, pero la temperatura por sí sola no es suficiente.
La presión, el flujo, la corriente del motor, el volumen de drenaje del caso, la presión diferencial del filtro y el movimiento real del actuador proporcionan la evidencia necesaria para localizar la falla. Comparar el comportamiento de la máquina antes y después del calentamiento generalmente es más útil que confiar en una lectura de temperatura o reemplazar primero el componente más caliente.
Conclusión
Las altas temperaturas a largo plazo normalmente crean una pérdida de margen operativo en todo el sistema en lugar de un fallo aislado.
El proceso a menudo comienza con una menor viscosidad del aceite y una oxidación más rápida. Las bombas, válvulas y motores pierden eficiencia; los cilindros y circuitos de retención de carga tienen más fugas; los sellos y mangueras se envejecen más rápido; los filtros recogen productos de oxidación; y los enfriadores y reservorios luchan por mantener el equilibrio térmico.
Reemplazar el componente dañado visiblemente sin corregir la fuente de calor a menudo conduce a fallas repetidas.
Una inspección profesional debe comparar el rendimiento en frío y en caliente, verificar el estado del aceite, medir el flujo de la bomba y el drenaje del caso, verificar las pérdidas de presión en la válvula y la línea de retorno, inspeccionar la retención de carga, evaluar el rendimiento del enfriador y confirmar que los componentes eléctricos no están funcionando en aire caliente atrapado.
El objetivo no es solo identificar lo que la alta temperatura ha dañado. Es determinar por qué el sistema se calentó y qué cambio de rendimiento apareció primero. Esa es la información necesaria para prevenir que la misma falla regrese.
