¿Alguna vez ha tenido problemas con los fallos de los sistemas hidráulicos? En las dos últimas décadas de experiencia, he observado que el 60% de los fallos de los sistemas hidráulicos se deben a recortes en las tuberías de suministro de fluidos. La tubería hidráulica adecuada es más que un simple componente.
¿Qué son los tubos hidráulicos? Los tubos hidráulicos son soportes para el transporte de aceite hidráulico y la transmisión de potencia de precisión. Suelen estar hechos de tubos de acero de precisión sin soldadura y pueden soportar entornos de alta presión. Conectan principalmente bombas, válvulas, cilindros, actuadores, etc.
Veinte años de experiencia en el sector me han enseñado la importancia de las tuberías en los sistemas hidráulicos. Por muy avanzados que sean los cilindros, las válvulas y las bombas hidráulicas, su rendimiento está limitado por las tuberías hidráulicas.
Como suelen decir los expertos cardiovasculares: "Tu vida depende del vaso sanguíneo más frágil". Tubos hidráulicos son similares a los vasos sanguíneos del cuerpo humano, y lo mismo ocurre en el campo hidráulico. Las tuberías del sistema hidráulico no desempeñan funciones de apoyo, sino que determinan el éxito o el fracaso del sistema.
¿Qué tipo de tubería se utiliza en hidráulica?
Si alguna vez ha visto un mal funcionamiento de un sistema hidráulico debido a la no selección de la tubería correcta.He visto líneas de producción enteras cerradas porque alguien utilizó el material de la tubería equivocada.
El uso principal de las tuberías del sistema hidráulico debe ser tuberías estructurales sin soldadura. Entre ellos, los tubos de acero al carbono estirados en frío son los más populares. En comparación con las tuberías soldadas, las estructuras sin soldadura son más estables y seguras. Aunque los tubos soldados son relativamente baratos, los extremos soldados son propensos a agrietarse bajo alta presión, lo que representa un peligro para la seguridad.
En 2018, visité a un pequeño fabricante de maquinaria en Vietnam. Utilizaban tuberías hidráulicas con materiales no coincidentes. Tras medio mes de uso, los accesorios reventaron, provocando peligrosas fugas y costosos tiempos de inactividad. Elegir la tubería adecuada no es solo una cuestión técnica, sino también de seguridad y costes.
¿Cuáles son los 2 tipos de grados de tubería que pueden utilizarse para tuberías hidráulicas?
En aplicaciones reales, hay fabricantes que ahorran dinero en tuberías y provocan fallos en los equipos. Por ejemplo, en un entorno de aplicación de alta presión, se selecciona una tubería de bajo estándar, lo que provoca el fallo de todo el sistema hidráulico.
Existen dos tipos principales de tubos hidráulicos:
Tubos de acero sin soldadura estirados en frío de precisión (como ASTM A179/A179M o EN 10305) y tuberías hidráulicas de alta presión (como ASTM A519 o EN 10297).
El primero proporciona una consistencia dimensional precisa para aplicaciones estándar, mientras que el segundo ofrece una excelente resistencia a la alta presión para sistemas de más de 5.000 PSI.
Por ejemplo, entiendo:
Para la maquinaria agrícola, la mayoría de la cual tiene una presión inferior a 4000 PSI, utilizando precisión tubos sin soldadura estirados en frío es suficiente. Las tolerancias de alta precisión garantizan una instalación correcta. Una superficie interior lisa puede reducir la resistencia.
Pero para la maquinaria pesada de construcción, se recomienda utilizar tuberías hidráulicas más resistentes a la alta presión. Estas tuberías requieren más fases de procesamiento y pruebas rigurosas. Garantizan dimensiones de mayor precisión y mayor resistencia mecánica. Son más caras, pero su uso es seguro, tienen un bajo índice de averías y pueden ahorrar dinero a largo plazo.
Existen diferencias significativas en el proceso de producción de tubos de diferentes grados. Los tubos de precisión estándar suelen fabricarse con tecnología de estirado en frío, utilizando moldes para estirar el metal y conseguir el tamaño deseado; los tubos de alta presión requieren procedimientos de procesamiento más complejos, como el alivio de tensiones y diversos procesos de tratamiento térmico, para optimizar la microestructura del material.
Muchos compradores también pasan por alto la clave de la certificación positiva de materiales. Suelo recordar a los clientes que pueden solicitar a la fábrica un certificado de fábrica, y los tubos hidráulicos de precisión deben tener un certificado IATF 16949. De hecho, hay muchos productos de calidad inferior en el mercado, y he visto demasiados tubos falsificados con especificaciones falsificadas entrando en el mercado. Por ejemplo, una vez tuve contacto con un gran fabricante de equipos que tuvo que retirar un lote de 50 aparatos debido a problemas con los tubos suministrados por el proveedor durante el funcionamiento real.
Además, el entorno también es un factor a tener en cuenta a la hora de seleccionar los materiales. Los requisitos inmediatos de presión no son elevados, pero si el equipo tiene que estar en un entorno corrosivo durante mucho tiempo, es necesario mejorar el rendimiento de resistencia a la corrosión.
¿Cuál es la diferencia entre manguera hidráulica y tubo?
El debate entre mangueras y tuberías surge en casi todos los proyectos en los que trabajo. El mes pasado, un cliente insistió en utilizar tuberías en una excavadora móvil y luego se preguntó por qué se estropeaba el sistema.
Las tuberías hidráulicas son tubos metálicos rígidos que proporcionan la máxima capacidad de presión y durabilidad para aplicaciones fijas, mientras que las mangueras hidráulicas son conductos flexibles fabricados con elastómeros y refuerzos que permiten el movimiento entre componentes. Las tuberías ofrecen mejores índices de presión y longevidad, mientras que las mangueras se adaptan a la articulación de la máquina y al aislamiento de las vibraciones.
En el diseño de sistemas hidráulicos reales, la selección de tuberías duras y blandas debe tener en cuenta múltiples factores. He participado en el diseño de sistemas hidráulicos, desde maquinaria agrícola sencilla hasta equipos de ingeniería de gran carga, y he desarrollado un método práctico de toma de decisiones.
Cuando el sistema tiene elevados requisitos de capacidad de presión, estabilidad de caudal o vida útil, las tuberías rígidas suelen ser una mejor opción. Su estructura rígida puede mantener la estanqueidad del sistema en condiciones de alta presión, alta temperatura o vibración, reduciendo el riesgo de fugas. Puede entenderse de la siguiente manera: Las tuberías hidráulicas rígidas son como el tronco principal de un sistema, proporcionando canales estables y eficientes para el transporte de fluidos.
La manguera desempeña el papel de "junta móvil" en el sistema hidráulico. La manguera puede utilizarse como articulación para permitir el funcionamiento de las distintas piezas del equipo mecánico. Por ejemplo, entre un tractor y sus accesorios, o entre la cabina y la pluma de una excavadora. Esta combinación con la manguera puede cooperar mejor con el equipo mecánico.
Para más información sobre mangueras hidráulicas, consulte "Mangueras hidráulicas explicadas"
En el diseño de sistemas hidráulicos, hay una diferencia significativa en la estructura entre la tubería y la manguera. El tubo hidráulico estándar integra una estructura de acero sin costuras. El grosor de la pared de todo el tubo es uniforme y consistente. Las mangueras hidráulicas son estructuras compuestas en capas, que suelen constar de tres capas: un tubo interior de caucho sintético, una capa intermedia de refuerzo (trenzado de alambre o capa en espiral) y una capa protectora exterior.
Los tubos de precisión pueden soportar presiones más elevadas, algunos de los cuales soportan presiones de trabajo superiores a 700 bares. Mientras tanto, su pared interior lisa reduce significativamente la resistencia del fluido, minimizando la pérdida de energía y los problemas de generación de calor. La excelente conductividad térmica que aportan los materiales metálicos ayuda a disipar el calor y refrigerar el aceite hidráulico.
Por supuesto, las mangueras también tienen sus propias ventajas. Su buena flexibilidad le permite absorber eficazmente las vibraciones mecánicas y las fluctuaciones de presión, protegiendo componentes clave como el cuerpo de la bomba. En equipos complejos, la ventaja de flexibilidad de la instalación de mangueras es obvia y, en muchos casos, permite una rápida sustitución in situ sin necesidad de herramientas especiales.
Tras décadas de experiencia sobre el terreno, he aprendido que los mejores sistemas utilizan ambos componentes de forma estratégica. Un cliente fabricante redujo las reclamaciones de garantía de sus equipos en 30% después de que rediseñáramos su sistema para utilizar tuberías rígidas para las líneas de presión principales y mangueras de alta calidad solo donde la flexibilidad era absolutamente necesaria.
¿Cuál es el acabado estándar de los tubos hidráulicos?
Durante una visita a una fábrica, las tuberías hidráulicas se oxidan con frecuencia. La causa del problema no es el material, sino los defectos del proceso de tratamiento de la superficie, lo que hace que la capacidad anticontaminación de la tubería sea insuficiente.
La superficie interior debe garantizar la suavidad y la rugosidad de la superficie (＜1,6um) . Garantizar una resistencia al fluido reducida. El tratamiento de la superficie exterior de las tuberías hidráulicas suele ser galvanizado, fosfatado, pintura en spray y grabado al ácido para evitar la corrosión.
Los ingenieros suelen pasar por alto el verdadero valor del proceso de tratamiento superficial de las tuberías de los sistemas hidráulicos. Incluso las diferencias de tratamiento superficial a nivel de micras pueden afectar a la fiabilidad y el rendimiento de todo el sistema hidráulico.
Cuando el tratamiento de la pared interior no está a la altura, se desencadenan una serie de reacciones en cadena:
- El rendimiento de la dinámica de fluidos se deteriora y se producen turbulencias
- La eficiencia del sistema de transmisión de energía se reduce significativamente
- La acumulación de calor por fricción provoca un aumento anormal de la temperatura del aceite
- Los defectos microscópicos de la superficie se convierten en puntos de acumulación de contaminantes
- El riesgo de corrosión localizada aumenta considerablemente
Conseguir el acabado interno ideal de los tubos hidráulicos requiere una serie de delicados pasos de procesamiento. Tras el trefilado o laminado, los tubos hidráulicos de alta calidad se someten a un riguroso proceso de limpieza. Los tubos especiales también necesitan un tratamiento de decapado o pulido mecánico para que la pared interior alcance el mejor estado.
El método de tratamiento de la superficie exterior de los tubos debe determinarse en función de las necesidades reales. Si se encuentra en un entorno interior a temperatura constante, sólo se necesita una limpieza sencilla y un tratamiento con aceite antioxidante. Esto garantiza la seguridad del almacenamiento y facilita la instalación posterior.
Pero en condiciones de trabajo más severas, como el galvanizado, es una buena elección. Soporta mejor los entornos corrosivos en general. Si las condiciones de trabajo son especialmente duras, hay que considerar el revestimiento de resina epoxi.
Durante el proceso de mecanizado de precisión, el tratamiento del extremo del tubo es especialmente crítico. Todas las incisiones deben ser planas y cuadradas, y los bordes deben desbarbarse a fondo. Esto puede garantizar el sellado de las piezas de conexión y evitar que entren contaminantes en el tubo durante el montaje. A menudo recalco al equipo que la fiabilidad de los sistemas hidráulicos suele reflejarse en el control de estos detalles.
Conclusión
Las tuberías hidráulicas son los héroes entre bastidores. A la hora de elegir, hay que tener en cuenta el nivel de presión, las condiciones reales de trabajo y las condiciones ambientales. Tanto si elige tubos de acero sin soldadura como mangueras flexibles, el material adecuado y la buena calidad son factores importantes para determinar la estabilidad del sistema.
