Tipos de aceites hidráulicos: HL, HLP, HVLP, HLPD y HFDU, cuál usar en cada sistema

Los aceites hidráulicos minerales se dividen en tres clases de la norma alemana DIN 51524: HL (protege contra oxidación y corrosión), HLP (con aditivo antidesgaste, el estándar de la industria) y HVLP (un HLP cuya viscosidad varía menos con la temperatura). El HLPD es un HLP detergente que mantiene agua y suciedad en suspensión. El HFDU, de base éster (aceite sintético hecho de ácidos y alcoholes), sirve donde hay riesgo de incendio. Elija la clase por la condición que más castiga al sistema y el grado por la temperatura.

El aceite hidráulico funciona como el líquido de frenos del automóvil: el pie empuja el fluido, y el fluido empuja la pastilla. En la fábrica, la bomba empuja el aceite, y el aceite mueve el cilindro de la prensa o el motor de la inyectora. Los aceites hidráulicos industriales se diferencian entre sí por la aditivación, y cada aditivo existe para evitar una falla específica del circuito.

¿Qué aceite hidráulico usar en cada sistema?

Use HLP en la mayoría de las máquinas industriales y cambie de clase solo cuando una condición domine: una gran variación de temperatura pide HVLP, poca agua sin drenaje pide HLPD y riesgo de fuego pide HFDU. En la columna de la línea, el número ISO VG es el grado de viscosidad: el espesor del aceite a 40 °C, explicado justo debajo del cuadro.

La clase define la química; el grado ISO VG define el espesor del aceite. El ISO VG es la viscosidad cinemática media a 40 °C, en cSt (centistokes, la unidad de esa medida), con una tolerancia de 10% hacia arriba o hacia abajo según la ISO 3448: un ISO VG 68 queda entre 61,2 y 74,8 cSt a 40 °C. Los grados ISO VG 32, 46 y 68 atienden la mayor parte de los sistemas hidráulicos industriales, casi siempre en aceite HLP. Cuanto más caliente trabaja el sistema, mayor el grado necesario para mantener la película de aceite. Cuanto más fría la partida y más alta la rotación, menor el grado, para no dificultar la succión de la bomba. En caso de duda, vale el grado indicado por el fabricante de la bomba.

¿Para qué sirve el aceite hidráulico?

El aceite hidráulico transmite potencia: lleva la presión de la bomba hasta los actuadores, que son los cilindros y motores hidráulicos. Al mismo tiempo, hace otros cuatro trabajos:

• lubrica las piezas que se deslizan dentro de la bomba, las válvulas y los cilindros;

• retira calor del circuito y lo descarga en el depósito;

• protege las partes metálicas contra la corrosión;

• arrastra contaminantes (partículas, agua, aire) hasta el filtro y el depósito.

Cada clase de aceite hidráulico refuerza uno de esos trabajos, y la Figura 1, más abajo, muestra en qué punto del circuito actúa cada propiedad. En la transmisión automática del automóvil, el fluido también trabaja como hidráulico, pero con exigencias de fricción propias: ese caso está en el artículo sobre el fluido hidráulico ATF.

¿Qué significa cada sigla de la DIN 51524?

En las clases minerales, cada letra agrega una propiedad a la anterior: H de hidráulico, L de protección contra la oxidación y la corrosión, P de aditivo antidesgaste, V de alto índice de viscosidad y D de detergente.

HL: circulación y cojinetes

Donde la solicitación principal es circulación y lubricación de cojinetes, la clase HL exige protección contra la oxidación y contra la corrosión. Oxidación es el envejecimiento del aceite por el oxígeno y el calor, que espesa el aceite y forma borra.

HLP: presión severa

El HLP es el aceite HL con aditivo antidesgaste, según la DIN 51524 parte 2, y atiende a la gran mayoría de los sistemas industriales, incluidas las bombas bajo presión severa.

HVLP: variación de temperatura

La viscosidad de todo aceite baja con el calor y sube con el frío. El índice de viscosidad (IV) mide cuánto varía: cuanto mayor el IV, menor la variación. Un aceite mineral convencional, hecho con aceite base de los Grupos I y II (la clasificación de aceites base del Instituto Americano del Petróleo, en la API 1509), tiene IV entre 80 y 120. La línea Supra HP está formulada con alto índice de viscosidad. En la práctica, el HVLP sigue siendo bombeable en el arranque en frío y mantiene la película de aceite en régimen caliente, donde un HLP común quedaría demasiado espeso en el frío o demasiado fino en el calor.

HLPD: poca agua, sin drenaje

El aditivo detergente y dispersante mantiene el agua finamente emulsionada (mezclada en gotas muy pequeñas) y los contaminantes en suspensión hasta el filtro, en lugar de dejarlos decantar en el depósito y en las válvulas. Es la elección cuando entra poca agua, por condensación o por salpicadura de fluido de corte en una máquina herramienta, y el depósito no se drena con frecuencia. La DIN 51524 no define el HLPD: la letra D viene de la DIN 51502, la norma de las siglas de lubricantes, y el aceite HLPD suele cumplir los requisitos del HLP de la parte 2, con excepción de la demulsibilidad (capacidad de separar el agua), porque por diseño mantiene el agua dispersa. La línea Supra AWD tiene una aditivación libre de cenizas (sin aditivo metálico, como el zinc), según el boletín técnico.

Hay límites. Por encima de cerca de 0,1% de agua, el HLPD pierde protección y envejece más rápido. Como lleva la suciedad hasta el filtro en lugar de dejarla en el fondo del depósito, conviene verificar si el área de filtro da abasto. Cuando entra mucha agua, el camino es otro: HLP con buena demulsibilidad y drenaje en el fondo del depósito, porque separar el agua y drenarla es mejor que convivir con ella.

¿Por qué la bomba hidráulica pierde rendimiento con el aceite equivocado?

Porque el aceite equivocado llega a la bomba por dos caminos. Con un grado de viscosidad demasiado bajo para la temperatura de trabajo, el aceite pasa por las holguras internas y la bomba entrega menos caudal desde el primer día. Con aceite sin aditivo antidesgaste en una bomba de presión alta, la película de aceite se rompe y el metal se desgasta, y la holgura crece con el tiempo. En el otro extremo, un aceite demasiado espeso en el arranque en frío dificulta la succión y puede causar cavitación: con la presión baja en la succión, se forman burbujas de vapor y de aire, que implosionan cuando llegan al lado de presión de la bomba y arrancan material de las piezas. La secuencia del desgaste es conocida:

1. La presión alta adelgaza la película de aceite entre paleta y anillo, o entre pistón y camisa, hasta el límite, lo que lleva al contacto metal con metal en los puntos críticos de la bomba.

2. El contacto arranca material de paletas, placas y pistones (desgaste adhesivo), lo que lleva a partículas metálicas circulando en el aceite.

3. El desgaste aumenta la holgura interna, lo que lleva a una fuga interna: parte del aceite vuelve del lado de presión al lado de succión.

4. La fuga interna reduce el rendimiento volumétrico (la bomba entrega menos caudal con la misma rotación) y se convierte en calor.

5. El sistema se vuelve lento antes de romperse, y la producción perdida cuesta muchas veces más que la diferencia de precio entre los aceites.

El aditivo antidesgaste interrumpe esa secuencia en el primer paso. Reacciona con el metal caliente en el punto de contacto y forma una película química de sacrificio exactamente donde se rompe la película de aceite, y es ella la que se desgasta en lugar de la pieza.

Cómo se ve esto en su fábrica: el cilindro tarda más en cerrar la prensa con el mismo ajuste, el aceite del depósito trabaja más caliente de lo normal y el filtro se satura antes del plazo, con partículas metálicas brillantes en el elemento.

Figura 1. El camino del aceite en el circuito hidráulico: la bomba aspira el aceite del depósito y lo envía bajo presión a la válvula direccional, que conecta la presión (P) con la cámara del fondo del cilindro (A) y la cámara del vástago (B) con el retorno (T); el retorno pasa por el filtro y vuelve al depósito, y la válvula de alivio protege la línea de presión. En cada punto, la propiedad de la clase que trabaja allí: antidesgaste en la bomba (HLP), demulsibilidad y antiespuma en el depósito, detergencia hasta el filtro (HLPD), índice de viscosidad en todo el circuito (HVLP) y resistencia al fuego cerca de una fuente caliente (HFDU).

¿Cuándo usar un fluido hidráulico resistente al fuego?

Use un fluido resistente al fuego cuando una fuga bajo presión pueda encontrar una superficie caliente o una llama, como cerca de un horno, una lingotera (el molde donde solidifica el acero líquido) o una máquina de fundición a presión. Un agujero pequeño en una manguera de alta presión pulveriza el aceite en niebla, y la niebla de aceite mineral se inflama con facilidad. En esos puntos, el fluido resistente al fuego existe para reducir el riesgo de incendio.

La norma ISO 6743-4 separa esos fluidos en dos grupos, y la ISO 12922 trae los requisitos de cada uno:

• con agua: HFAE y HFAS (agua con poco aceite o aditivo), HFB (emulsión de agua en aceite) y HFC (agua y glicol);

• sin agua: HFDR (éster fosfato) y HFDU (otros sintéticos, en general ésteres).

El HFDU trabaja sin agua, por lo que dispensa el control del contenido de agua que piden los fluidos acuosos y lubrica de forma más cercana a la de un aceite antidesgaste. Resistente al fuego quiere decir que el fluido arde con más dificultad que el aceite mineral; sigue siendo combustible, y la propia ISO 12922 trata a la mayoría de los HFDU como fluidos "menos inflamables". La protección del punto caliente sigue siendo necesaria.

El Supra HFDU FR 68 de Kelpen Oil está formulado con ésteres orgánicos, totalmente libre de agua y de aceite mineral, y fue desarrollado para sustituir aceites hidráulicos antidesgaste minerales en aplicaciones con riesgo de incendio. El boletín registra protección contra la corrosión y desempeño antidesgaste. Según el boletín, también puede usarse donde la protección del medio ambiente es una exigencia del proceso. Convertir un sistema de aceite mineral a HFDU pide drenaje, limpieza del circuito y verificación de los sellos con el Equipo Técnico de Kelpen Oil.

¿Cuál es el mejor aceite hidráulico?

El mejor aceite hidráulico es el que corresponde a la condición dominante del sistema: HLP para presión, HVLP para variación de temperatura, HLPD para poca agua sin drenaje y HFDU para riesgo de incendio, siempre en la viscosidad que pide la temperatura de operación. Por eso, la pregunta solo tiene respuesta cuando viene acompañada de otra: ¿qué condición castiga más a su sistema? Presión, temperatura variable, agua o fuego. Cada respuesta lleva a una sigla diferente.

Dentro de la misma clase, la sigla garantiza el mínimo de la norma. Dos aceites HLP 68 de fabricantes diferentes no son automáticamente equivalentes: la norma define el mínimo, y el ensayo muestra el resultado real. En la misma máquina, otros puntos piden otro aceite: la caja de engranajes, por ejemplo, usa aditivo de extrema presión (EP), tema del artículo sobre qué aceite usar en un reductor industrial.

¿Qué exige la DIN 51524 y cómo lo verifica Kelpen Oil?

La DIN 51524 define una batería de ensayos. Un HLP comprueba, entre otros requisitos, protección antidesgaste (la norma pide ensayo de engranajes FZG y ensayo de bomba de paletas), demulsibilidad, comportamiento de la espuma y protección anticorrosiva. En el laboratorio propio en Arujá (SP), ningún lote de la línea Supra se libera sin aprobación, y parte de esos comportamientos se mide allí: demulsibilidad, espuma, corrosión en lámina de cobre y viscosidad.

Un cuidado al leer el informe: el resultado se interpreta según la clase del aceite.

• Demulsibilidad: el mismo ensayo (NBR 14172) tiene lectura opuesta. En el HLP, el agua debe separarse del aceite en poco tiempo. En el HLPD, el agua queda dispersa por diseño. Un HLPD leído con el criterio del HLP parece reprobado sin estarlo; un HLP que dejó de separar el agua pasa inadvertido si se lee como HLPD.

• Aditivo antidesgaste: el ICP, espectrómetro que mide elementos químicos en partes por millón (NBR 14786), acompaña el fósforo y el zinc, elementos del aditivo antidesgaste clásico de los HLP (el ditiofosfato de zinc). Un tenor que cae en el aceite en uso sugiere consumo del aditivo o dilución con otro aceite. Zinc que aparece en un sistema abastecido con aceite libre de cenizas puede venir de mezcla con otro producto o de desgaste de piezas de latón; el tenor de cobre, que acompaña el desgaste del latón, ayuda a separar un caso del otro.

El mismo laboratorio atiende a empresas externas: cualquier empresa puede enviar el hidráulico que usa hoy, de cualquier fabricante, y recibir un informe técnico con viscosidad, contenido de agua, acidez y contaminación por partículas. Es un servicio de pago, y es la forma más rápida de descubrir si el problema del sistema está en el aceite o en otro lugar.

Preguntas frecuentes

¿Qué significa AW en el aceite hidráulico? AW viene del inglés anti-wear, antidesgaste: indica que el aceite tiene aditivo contra el desgaste. "AW 68" es un nombre comercial; lo que garantiza los ensayos es la clase de la norma, como HLP según la DIN 51524 parte 2.

¿El aceite hidráulico HM es lo mismo que el HLP? Corresponden en la función. La clasificación ISO 6743-4 y la especificación ISO 11158 llaman HM al aceite con antidesgaste y HV al antidesgaste con alto índice de viscosidad; la DIN 51524 los llama HLP y HVLP. La "L" de "L-HM 46" indica la clase de los lubricantes en la ISO. Cada norma tiene sus propios ensayos, así que vale la que cita el manual de la máquina.

¿Se pueden mezclar aceites hidráulicos de clases diferentes? No se recomienda. Un HLP mezclado con un HLPD tiende a perder la capacidad de separar el agua, y aditivaciones diferentes pueden formar depósitos en el filtro. Al cambiar de clase, drene el sistema y, si hay borra, haga antes la limpieza con aceite de flushing.

¿El aceite hidráulico biodegradable es lo mismo que el HFDU? No necesariamente. La biodegradabilidad se clasifica por la ISO 15380 (categorías HETG, HEPG, HEES y HEPR); la resistencia al fuego, por la ISO 6743-4 y la ISO 12922. Un fluido de éster puede reunir las dos propiedades, pero cada una se comprueba con un ensayo propio.

Glosario

• ISO VG: grado de viscosidad del aceite, igual a la viscosidad media a 40 °C, en cSt (ISO 3448).

• Índice de viscosidad (IV): número que muestra cuánto cambia la viscosidad con la temperatura; cuanto mayor, menor el cambio.

• Aditivo antidesgaste (AW): compuesto que forma una película de sacrificio en el metal donde se rompe la película de aceite.

• Demulsibilidad: capacidad del aceite de separar el agua, que entonces decanta en el fondo del depósito.

• Detergencia y dispersancia: capacidad del aceite de mantener la suciedad y el agua en suspensión, sin depositarse en el circuito.

• Rendimiento volumétrico: caudal que la bomba entrega de hecho, comparado con el caudal teórico a la misma rotación.

• Flushing: lavado del circuito con aceite de limpieza antes de cargar el aceite nuevo.

• Éster: base sintética usada en fluidos resistentes al fuego y en fluidos para aplicaciones con exigencia ambiental.

Hable con el Equipo Técnico

El Equipo Técnico de Kelpen Oil evalúa el tipo de bomba, la presión de trabajo, la temperatura de arranque y de régimen, la presencia de agua, el historial de contaminación y el riesgo de fuego, y confirma la clase y el grado adecuados para cada sistema. Si el aceite ya está en uso, el laboratorio de Arujá (SP) realiza el análisis del aceite en uso, como servicio de pago. Guarde este artículo o envíelo a quien se ocupa del mantenimiento hidráulico en su empresa.