A medida que el clima se vuelve más frío, probablemente no se preocupe demasiado por el aumento de la temperatura del aceite, pero la verdad es que cualquier sistema hidráulico industrial que funcione por encima de los 140 grados está demasiado caliente.Tenga en cuenta que la vida útil del aceite se reduce a la mitad por cada 18 grados por encima de los 140 grados.Los sistemas que funcionan a altas temperaturas pueden formar lodo y barniz, lo que puede provocar que los tapones de las válvulas se peguen.
Las bombas y los motores hidráulicos evitan más aceite a altas temperaturas, lo que hace que la máquina funcione a una velocidad más lenta.En algunos casos, las altas temperaturas del aceite provocan una pérdida de potencia, lo que hace que el motor de accionamiento de la bomba consuma más corriente para hacer funcionar el sistema.Las juntas tóricas también se endurecen a temperaturas más altas, lo que provoca más fugas en el sistema.Entonces, ¿qué controles y pruebas se deben realizar a una temperatura del aceite superior a 140 grados?
Cada sistema hidráulico genera una cierta cantidad de calor.Aproximadamente el 25% de la energía eléctrica absorbida se utilizará para compensar las pérdidas de calor en el sistema.Siempre que el petróleo se transporta de regreso al depósito y no realiza ningún trabajo útil, se libera calor.
Las tolerancias en bombas y válvulas suelen estar dentro de las diez milésimas de pulgada.Estas tolerancias permiten que pequeñas cantidades de aceite pasen continuamente por alto los componentes internos, lo que provoca un aumento de la temperatura del fluido.A medida que el aceite fluye a través de las líneas, encuentra una serie de resistencias.Por ejemplo, los reguladores de flujo, las válvulas proporcionales y las servoválvulas controlan el caudal de aceite restringiendo el flujo.A medida que el aceite pasa a través de la válvula, se produce una "caída de presión".Esto significa que la presión de entrada de la válvula es mayor que la presión de salida.Siempre que el aceite fluye de una presión más alta a una presión más baja, el aceite libera y absorbe calor.
Durante el diseño inicial del sistema, las dimensiones del tanque y del intercambiador de calor fueron diseñadas para eliminar el calor generado.El depósito permite que algo de calor escape a través de las paredes a la atmósfera.Cuando tiene el tamaño adecuado, el intercambiador de calor debería eliminar el equilibrio térmico, permitiendo que el sistema funcione a temperaturas de aproximadamente 120 grados Fahrenheit.
Figura 1. La tolerancia entre el pistón y el cilindro de una bomba de desplazamiento con presión compensada es de aproximadamente 0,0004 pulg.
El tipo de bomba más común es la bomba de pistón con presión compensada.La tolerancia entre el pistón y el cilindro es de aproximadamente 0,0004 pulgadas (Figura 1).Una pequeña cantidad de aceite que sale de la bomba supera estas tolerancias y fluye hacia la carcasa de la bomba.Luego, el aceite regresa al tanque a través de la línea de drenaje del cárter.En este caso, el chorro de drenaje no realiza ningún trabajo útil, por lo que se convierte en calor.
El flujo normal de la línea de drenaje del cárter es del 1% al 3% del volumen máximo de la bomba.Por ejemplo, una bomba de 30 GPM (gpm) debe tener de 0,3 a 0,9 GPM de aceite regresando al tanque a través del drenaje del cárter.Un aumento brusco de este flujo dará como resultado un aumento significativo de la temperatura del aceite.
Para probar el flujo, se puede injertar una línea en un vaso de tamaño y tiempo conocidos (Figura 2).No sostenga la línea durante esta prueba a menos que haya verificado que la presión en la manguera esté cerca de 0 libras por pulgada cuadrada (PSI).En su lugar, asegúrelo en un recipiente.
También se puede instalar permanentemente un medidor de flujo en la línea de drenaje del cárter para monitorear el flujo.Esta inspección visual se puede realizar periódicamente para determinar la cantidad de derivación.La bomba debe reemplazarse cuando el consumo de aceite alcance el 10% del volumen de la bomba.
En la Figura 3 se muestra una bomba típica de desplazamiento variable con presión compensada. Durante el funcionamiento normal, cuando la presión del sistema está por debajo del ajuste del compensador (1200 psi), los resortes mantienen el plato cíclico interno en su ángulo máximo.Esto permite que el pistón se mueva completamente hacia adentro y hacia afuera, permitiendo que la bomba entregue el máximo volumen.El flujo en la salida de la bomba está bloqueado por el carrete compensador.
Tan pronto como la presión aumenta a 1200 psi (fig. 4), el carrete compensador se mueve, dirigiendo el aceite hacia el cilindro interior.Cuando el cilindro está extendido, el ángulo de la arandela se acerca a la posición vertical.La bomba suministrará tanto aceite como sea necesario para mantener la configuración del resorte de 1200 psi.El único calor generado por la bomba en este punto es el aceite que fluye a través del pistón y la línea de presión del cárter.
Para determinar cuánto calor generará una bomba cuando esté compensada, utilice la siguiente fórmula: Caballos de fuerza (hp) = GPM x psi x 0,000583.Suponiendo que la bomba entrega 0,9 gpm y la junta de expansión está configurada a 1200 psi, el calor generado es: HP = 0,9 x 1200 x 0,000583 o 0,6296.
Siempre que el enfriador y el depósito del sistema puedan consumir al menos 0,6296 hp.calor, la temperatura del aceite no aumentará.Si la tasa de derivación aumenta a 5 GPM, la carga de calor aumenta a 3,5 caballos de fuerza (hp = 5 x 1200 x 0,000583 o 3,5).Si el enfriador y el depósito no pueden eliminar al menos 3,5 caballos de fuerza de calor, la temperatura del aceite aumentará.
Arroz.2. Verifique el flujo de aceite conectando la línea de drenaje del cárter a un recipiente de tamaño conocido y midiendo el flujo.
Muchas bombas con compensación de presión utilizan una válvula de alivio de presión como respaldo en caso de que el carrete compensador se atasque en la posición cerrada.La configuración de la válvula de alivio debe ser 250 PSI por encima de la configuración del compensador de presión.Si la válvula de alivio está configurada por encima del ajuste del compensador, no debe fluir aceite a través del carrete de la válvula de alivio.Por lo tanto, la línea del tanque a la válvula debe estar a temperatura ambiente.
Si el compensador se fija en la posición que se muestra en la fig.3, la bomba siempre entregará el volumen máximo.El exceso de aceite no utilizado por el sistema regresará al tanque a través de la válvula de alivio.En este caso se liberará mucho calor.
A menudo, la presión en el sistema se ajusta aleatoriamente para que la máquina funcione mejor.Si el regulador local con una perilla ajusta la presión del compensador por encima del ajuste de la válvula de alivio, el exceso de aceite regresa a través de la válvula de alivio al tanque, lo que hace que la temperatura del aceite aumente 30 o 40 grados.Si el compensador no se mueve o se coloca por encima del ajuste de la válvula de alivio, se puede generar mucho calor.
Suponiendo que la bomba tiene una capacidad máxima de 30 gpm y la válvula de alivio está configurada en 1450 psi, se puede determinar la cantidad de calor generado.Si se usara un motor eléctrico de 30 caballos de fuerza (hp = 30 x 1450 x 0,000583 o 25) para impulsar el sistema, 25 caballos de fuerza se convertirían en calor en ralentí.Dado que 746 vatios equivalen a 1 caballo de fuerza, se desperdiciarán 18.650 vatios (746 x 25) o 18,65 kilovatios de electricidad.
Es posible que otras válvulas utilizadas en el sistema, como las válvulas de drenaje de la batería y las válvulas de purga, tampoco se abran y permitan que el aceite pase por alto el tanque de alta presión.La línea del tanque para estas válvulas debe estar a temperatura ambiente.Otra causa común de generación de calor es pasar por alto los sellos del pistón del cilindro.
Arroz.3. Esta figura muestra una bomba de desplazamiento variable con presión compensada durante el funcionamiento normal.
Arroz.4. Preste atención a lo que sucede con el carrete compensador de la bomba, el cilindro interior y el plato oscilante a medida que la presión aumenta a 1200 psi.
El intercambiador de calor o el refrigerador deben tener soporte para garantizar que se elimine el exceso de calor.Si se utiliza un intercambiador de calor aire-aire, las aletas del enfriador deben limpiarse periódicamente.Es posible que sea necesario un desengrasante para limpiar las aletas.El interruptor de temperatura que enciende el ventilador del refrigerador debe estar configurado en 115 grados Fahrenheit.Si se utiliza un enfriador de agua, se debe instalar una válvula de control de agua en la tubería de agua para controlar el flujo a través de la tubería del enfriador hasta el 25% del flujo de aceite.
El depósito de agua debe limpiarse al menos una vez al año.De lo contrario, el limo y otros contaminantes cubrirán no solo el fondo del tanque, sino también sus paredes.Esto permitirá que el tanque actúe como una incubadora en lugar de disipar calor a la atmósfera.
Recientemente estuve en la fábrica y la temperatura del aceite en el apilador era de 350 grados.Resultó que la presión estaba desequilibrada, la válvula de alivio manual del acumulador hidráulico estaba parcialmente abierta y el aceite se suministraba constantemente a través del regulador de flujo, que accionaba el motor hidráulico.La cadena de descarga accionada por el motor funciona sólo de 5 a 10 veces durante un turno de 8 horas.
El compensador de la bomba y la válvula de alivio están configurados correctamente, la válvula manual está cerrada y el electricista desactiva la válvula de paso del motor, cortando el flujo a través del regulador de flujo.Cuando se revisó el equipo 24 horas después, la temperatura del aceite había bajado a 132 grados Fahrenheit.Por supuesto, el aceite ha fallado y es necesario lavar el sistema para eliminar los lodos y el barniz.La unidad también debe llenarse con aceite nuevo.
Todos estos problemas se crean artificialmente.Los manipuladores de manivela locales instalaron un compensador encima de la válvula de alivio para permitir que el volumen de la bomba regrese al depósito de alta presión cuando no hay nada funcionando en la pavimentadora.También hay personas que no pueden cerrar completamente la válvula manual, permitiendo que el aceite regrese al tanque de alta presión.Además, el sistema estaba mal programado, lo que provocaba que la cadena funcionara de forma continua cuando sólo necesitaba activarse cuando se iba a retirar la carga del apilador.
La próxima vez que tenga un problema térmico en uno de sus sistemas, busque aceite que esté fluyendo de un sistema de mayor presión a uno de menor.Aquí puedes encontrar problemas.
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Hora de publicación: 26 de mayo de 2023