Dado que los problemas globales hacen subir los precios, las mejoras de eficiencia son bienvenidas.
En el mundo de los lubricantes, es una práctica aceptada buscar oportunidades para maximizar la eficiencia.
En el sector de la automoción, y específicamente en los desarrollos de aceites para motores y transmisiones, la eficiencia ha sido la palabra más popular durante mucho tiempo.
Pero, ¿qué hay de la eficiencia en el mundo de los fluidos hidráulicos?
Esta no es un área de consideración tradicional cuando se trata de centrarse en la eficiencia, pero los fluidos hidráulicos eficientes son algo que podría y debería tenerse en cuenta en un mundo en el que nos preocupamos por los costos. Sin embargo, con los fluidos hidráulicos, la eficiencia no es tan fácil de lograr como con los fluidos más tradicionales.
En el caso de los aceites para motores y transmisiones, los factores principales a tener en cuenta son los factores de resistencia y la reducción de la fricción. Al centrarse en la reducción de la viscosidad y reducir el coeficiente de fricción, se puede lograr una reducción eficaz de la eficiencia.
En un sistema hidráulico, hay dos mecanismos que compiten entre sí y que deben tenerse en cuenta: en primer lugar, el mecanismo de eficiencia tradicional, en el que el objetivo es mover el fluido a través de la bomba con el mínimo esfuerzo. Esto se conoce como Eficiencia mecánica.
El segundo mecanismo a tener en cuenta es el trabajo real que realiza el fluido hidráulico. El fluido comienza en un sumidero y luego se bombea alrededor del sistema, haciendo funcionar los cilindros hidráulicos bajo presión a medida que avanza, antes de regresar al sumidero. El circuito hidráulico no es perfecto, se producen pérdidas de flujo en cualquier componente hidráulico y se producen fugas, lo que reduce la cantidad de fluido de trabajo que realmente regresa directamente al sumidero. Por cada diez litros de fluido bombeados al inicio del circuito, tal vez solo regresen nueve litros. Esto se conoce como Eficiencia volumétrica y, en este ejemplo, el sistema solo tiene una eficiencia del 90%.
Es necesario tener en cuenta estos dos mecanismos y un problema importante es que son contradictorios. Cuanto más baja es la viscosidad del fluido hidráulico, más eficiente es mecánicamente. Sin embargo, los fluidos de baja viscosidad se escapan fácilmente del sistema, mientras que los fluidos de alta viscosidad son más robustos en esta área. Esto se ilustra mejor en el gráfico siguiente, Figura 1, donde se puede ver que la viscosidad del fluido actúa de manera contradictoria en los dos mecanismos de eficiencia.
Figura 1 — Relación entre viscosidad y eficiencia Gráfico
La línea discontinua que se puede ver en el gráfico es la eficiencia general del sistema. Esto se puede determinar mediante el producto de la eficiencia volumétrica y la eficiencia mecánica
Eficiencia general = Eficiencia mecánica * Eficiencia volumétrica
La zona blanca del gráfico resalta la viscosidad óptima para que el fluido obtenga la máxima eficiencia.
Lo ideal es que maximizar la zona blanca obtenga un sistema más eficiente y permitirá a los propietarios y operadores reducir el costo de sus operaciones . Los fluidos hidráulicos tradicionales son formulaciones monógradas y tendrán un índice de viscosidad, VI, de alrededor de 95.
Aumentar el VI de una formulación aumentará el rango de operación del fluido y, en última instancia, aumentará la zona de operación óptima en términos de eficiencia. El aumento del VI reducirá el cambio de viscosidad en un rango de temperatura y se demuestra en el gráfico siguiente, Figura 2 .
La línea roja es un fluido tradicional y la línea verde es un fluido optimizado para un VI más alto. Cuanto más plana es la línea, más amplio es el rango de viscosidad optimizado.
Figura 2 — Gráfico del índice de viscosidad que muestra una posición optimizada entre la viscosidad y la temperatura
Cuando esto se traduce en el gráfico de eficiencia original, el efecto es que la curva volumétrica y la curva mecánica se acercan y, en última instancia, la zona de operación optimizada ahora se ensancha, lo que brinda al operador una mayor eficiencia en un rango de temperatura más amplio. Consulte la figura 3.
Crear un fluido hidráulico multigrado es bastante simple, pero es más costoso que el equivalente monógrado. Introducir un modificador de viscosidad polimérico y ajustar la mezcla de aceites base permitirá crear una norma ISO 32/46/68 multigrado según lo que necesite el equipo.
El coste del fluido puede ser mayor al principio, pero se ha calculado que la eficiencia podría mejorarse hasta un 28% y los costes de funcionamiento podrían mejorarse hasta un 2,7% en los equipos móviles y un 8,5% en los equipos estacionarios*.
En una época en la que cada centavo cuenta, vale la pena considerar seriamente la posibilidad de introducir un fluido hidráulico multigrado, ya que maximizará la eficiencia de su sistema y podría reducir significativamente los costos de funcionamiento.
Figura 3 — Gráfico de relación entre la viscosidad optimizada y la eficiencia
Artículo escrito por Andrew Gelder, gerente técnico de productos y ventas de lubricantes y energía de IMCD
Este artículo se publicó originalmente en la edición de enero de 2023 de la revista Lube Magazine del Reino Unido.