Una serie de conocimientos relacionados con el aceite hidráulico para maquinaria de construcción: análisis de contaminantes del aceite en el sistema hidráulico

Una serie de conocimientos relacionados con el aceite hidráulico para maquinaria de construcción: análisis de contaminantes del aceite en el sistema hidráulico

La contaminación del aceite tiene un impacto directo en la confiabilidad operativa del sistema y en la vida útil de los componentes.

Datos nacionales e internacionales muestran que las fallas del sistema se deben a los siguientes tres factores: el 15 % se debe a la obsolescencia del sistema, el 15 % a accidentes y el 70 % a la contaminación por aceite. Un análisis más detallado de este factor muestra que el 20 % se debe a la corrosión y el 50 % al desgaste mecánico. Esto se debe principalmente a la presencia de diversas partículas sólidas, agua y aire en el aceite.

1. Clasificación de los contaminantes del aceite del sistema hidráulico

Los contaminantes del sistema se pueden dividir en los siguientes según la forma en que se presentan:

Contaminantes sólidos como virutas de cobre, polvo de hierro, finos minerales, polvo

Contaminantes líquidos como el agua

Contaminantes gaseosos como el aire, el cloro y el monóxido de carbono.

Los tres estados de contaminantes antes mencionados pueden transformarse entre sí cuando el entorno cambia, y estos contaminantes también producen reacciones químicas cuando ejercen fuerzas mecánicas.

1) Partículas sólidas

Las partículas sólidas son el factor número uno que causa el desgaste mecánico y son el principal objeto de la investigación sobre el control de la contaminación.

Las partículas sólidas son sustancias que se miden en micrones, el tamaño de partícula más pequeño visible a simple vista es de 40 μm, y algunos de los diferentes tipos de rangos de tamaño de partículas sólidas diminutas se muestran en la siguiente tabla:

Como se puede observar en el ejemplo anterior, la contaminación por partículas sólidas en el aceite, invisible a simple vista, es abundante. Para la detección de estas partículas sólidas, existen las normas internacionales NASA1638.

NAS 1638 es una especificación de limpieza propuesta por la NASA en 1964, que todavía se utiliza en la actualidad y es ampliamente reconocida por industrias de todo el mundo.

2) Oxidación del aceite

La oxidación del aceite es la principal causa del descarte de aceite lubricante. La parte oxidada del aceite lubricante usado representa entre el 4 % y el 5 % del total. Los componentes generados por la oxidación pueden separarse mediante la purificación de la centrífuga de vacío. Sin embargo, al oxidarse, el aceite ya se pierde tras su purificación. Mediante la purificación en línea y en tiempo real, los contaminantes del aceite oxidado pueden eliminarse en cualquier momento para garantizar su máximo aprovechamiento.

El agua y el aire presentes en el aceite, así como la energía térmica, son condiciones necesarias para su oxidación, y las partículas metálicas presentes en el aceite desempeñan un importante papel catalítico en dicha oxidación. Estudios experimentales demuestran que, cuando el aceite contiene partículas metálicas y agua simultáneamente, su velocidad de oxidación aumenta considerablemente, y la acción catalítica del hierro y el cobre la multiplica por más de 10 y 30, respectivamente.

Cuando institutos de investigación de todo el mundo estudian los efectos de la contaminación en la vida, los resultados varían considerablemente, debido principalmente a factores como el entorno laboral, la composición de los contaminantes y la dureza de las partículas. En general, según la norma NAS1638, el nivel de contaminación se reduce en un nivel, la vida útil se duplica y viceversa. Suponiendo que la vida útil de una máquina es de 10 años con un nivel de contaminación de 7 (NAS1638), la misma máquina reduce el nivel de contaminación del aceite en varios niveles, y su vida útil cambia drásticamente.

3) aire

El aire puede estar presente en el aceite en dos formas: disuelto o libre. El aire disuelto en el líquido tiene un menor impacto en el sistema, pero una vez separado del líquido, se convierte en una burbuja, lo que reduce el rendimiento, la fiabilidad y la vida útil de los componentes del sistema. Los riesgos específicos del aire libre en el líquido para el sistema son los siguientes:

※El aire puede producir cavitación, lo que agrava la erosión y el daño de la superficie del material del componente;

※ Hace que la respuesta de funcionamiento del equipo sea lenta e inestable y aumenta el consumo de energía;

※Acelera la oxidación del aceite, reduce el rendimiento de lubricación y aumenta el valor ácido del aceite;

※Reducir el módulo elástico volumétrico y la rigidez del aceite;

※Aumenta el ruido del funcionamiento del equipo;

※ Aumenta la temperatura y aumenta la fuga.

4) Humedad

El agua también puede estar presente en el aceite en dos formas: disuelta o libre. El agua es un contaminante grave en el sistema y a menudo no se le presta suficiente atención. El mayor peligro del agua para el sistema es la corrosión, además de la producción de óxidos, suciedad y geles.

La corrosión del agua puede reducir las propiedades superficiales de los componentes y permitir que partículas de óxido ingresen al sistema; La interacción del agua y los aditivos producirá sustancias nocivas y acelerará el deterioro del aceite;

La síntesis de productos ácidos a partir de agua y óxidos conduce a cambios en las propiedades del fluido; el agua mezclada con el aceite puede emulsionar el aceite y reducir sus propiedades lubricantes; a bajas temperaturas, la congelación del agua también puede provocar fallas en el sistema, que pueden verse afectadas como pequeñas partículas de arena o pequeñas partículas de metal, bloqueando el canal de flujo y los orificios, dañando la superficie y haciendo que los componentes no funcionen.

El agua promueve el crecimiento de microorganismos; La coexistencia de agua y partículas metálicas acortará significativamente el tiempo de oxidación del aceite y aumentará el número de acidez del aceite en uso.

2. La fuente de los contaminantes

Hay tres aspectos principales de cómo estos diversos contaminantes pueden ingresar al sistema:

Uno de ellos son los contaminantes residuales del nuevo sistema, que quedan en el sistema cuando se ensamblan los componentes y las tuberías.

En segundo lugar, se genera en el proceso de desgaste mecánico y oxidación del aceite en la obra;

El tercero es ingresar al sistema en el uso y mantenimiento de los equipos.

3. El mecanismo de generación de contaminantes

Desde la perspectiva de la fuente de contaminantes, excluyendo los factores inevitables en el mantenimiento y operación, los contaminantes más importantes se generan debido al desgaste mecánico y la abrasión química durante el funcionamiento del equipo.

El desgaste mecánico se puede dividir en: desgaste abrasivo, desgaste adhesivo y daño por fatiga.

La abrasión química se puede dividir en: corrosión química y deterioro de fluidos.

Generación de material particulado:

Desgaste mecánico

Uno de los desgastes abrasivos: el desgaste por fricción

Durante la fricción de piezas mecánicas, las partículas de tamaño similar o ligeramente mayor al espacio dinámico son las más peligrosas, ya que cortan el material de la superficie. Esto provoca que el tamaño del espacio cambie y se produzcan más partículas. Como se muestra en la figura a continuación.

Desgaste abrasivo 2: desgaste por erosión

Cuando el medio fluye, especialmente a alta velocidad, las partículas impactan el borde y la superficie de la pieza a alta velocidad, provocando el desprendimiento del material superficial debido al efecto del momento, lo que altera la forma de la pieza y el espacio entre ellas, generando simultáneamente más partículas. Como se muestra en la figura a continuación.

Desgaste adhesivo

Las cargas pesadas, las bajas velocidades o la baja viscosidad del aceite pueden reducir el espesor de la película, lo que provoca un contacto directo entre metales y la adhesión de ciertas superficies elevadas. Cuando las caras adyacentes se mueven, estos puntos de unión se cortan y producen partículas metálicas. Como se muestra en la figura a continuación.