Seis razones por las que la demanda de cobre está configurada para elevarse

Este artículo apareció en Hydraulics & Pneumatics y se ha publicado aquí con permiso.

Los entornos operativos y las demandas de aplicación para mangueras hidráulicas son vastos y variados. Desde quitanieves en los fríos inviernos canadienses hasta el cálido funcionamiento interior de maquinaria industrial, las mangueras hidráulicas realizan un gran número de funciones de las que depende el mundo moderno.

Cada una de estas aplicaciones de mangueras tiene una cosa en común: el fallo no es una opción. Las mangueras poco confiables pueden costar a las empresas millones de dólares en tiempo de inactividad en equipos críticos. Una manguera fallida en un autobús de tránsito puede dejar a docenas de pasajeros durante horas. Peor aún, una falla en la manguera puede dañar gravemente a los operadores y trabajadores. Por estas razones, las mangueras hidráulicas están lejos de ser una mercancía. Son responsables de la operación segura de innumerables aplicaciones en todo el mundo, y dado lo diferentes que son todas estas aplicaciones, no todas las mangueras deben fabricarse de la misma manera.

El rendimiento de la manguera depende en gran medida de de qué esté hecho el caucho, de los estándares bajo los que se formuló el caucho y de la capacidad de la formulación para ofrecer el rendimiento necesario para una aplicación específica. La formulación de goma puede ser el factor más importante en el rendimiento de la manguera, pero hay otros.

Las mangueras hidráulicas vienen en una variedad de formulaciones y tipos para manejar todas las necesidades de diseño de las aplicaciones hidráulicas exigentes de hoy en día.

Demandas en mangueras

Mientras que las diferentes aplicaciones tienen diferentes demandas, las características generales de rendimiento de una manguera dada generalmente se dividen en varias categorías: temperatura, flexibilidad, resistencia a la intemperie, resistencia a la abrasión y durabilidad.

Temperatura. Las mangueras hidráulicas pueden hacer frente a un rango de temperaturas en sus entornos operativos. En muchos sistemas hidráulicos, el aumento de la demanda de más potencia, velocidad y caudal ha aumentado las temperaturas del sistema. Los caudales más altos aumentan la fricción, lo que lleva a temperaturas de fluido más altas. Las mangueras de hoy deben soportar estas temperaturas más altas.

Flexibilidad. Esta es una medida de cuánta fuerza se necesita para doblar una manguera y es importante por varias razones. En primer lugar, las mangueras deben ser lo suficientemente flexibles para cumplir con los criterios de diseño del OEM y ser capaces de doblarse y caber en espacios compactos. En segundo lugar, la flexibilidad es importante para las preocupaciones ergonómicas. Un técnico de montaje que pasa las mangueras por el bastidor de un vehículo, por ejemplo, podría fatigarse si las mangueras son extremadamente difíciles de doblar. Finalmente, si una pieza de equipo requiere una manguera para moverse durante la operación, esa manguera debe tener la flexibilidad adecuada al tiempo que mantiene la durabilidad.

Resistencia a la intemperie. Las mangueras hidráulicas a menudo están expuestas a la luz solar directa o al ozono. La exposición continua a estas condiciones degrada los compuestos de caucho, lo que puede provocar grietas en mangueras que no se han formulado pensando en la protección contra la intemperie.

Resistencia a la abrasión. Una vez en servicio, las mangueras entran regularmente en contacto con otras piezas de equipo o peligros ambientales. El roce o raspado continuo contra otras superficies erosiona la cubierta de la manguera, lo que puede provocar corrosión o fatiga en las capas de refuerzo de la manguera y, eventualmente, fallas en la manguera. Por ejemplo, las mangueras hidráulicas de los equipos forestales se cepillan regularmente contra troncos y ramas de árboles. Debido a que la abrasión es el modo de falla más común para mangueras, una alta resistencia al desgarro es crítica.

Durabilidad. Una larga vida útil es importante para las mangueras hidráulicas, especialmente en aplicaciones en las que el tiempo de inactividad debido a una manguera rota puede costar millones de dólares en pérdidas. La longevidad es a menudo una función de la capacidad de la manguera para soportar altas presiones, siendo la presión dinámica la más desafiante. En aplicaciones con una presión de subida y bajada continua, la fatiga conduce a fallas. Estas aplicaciones de impulso requieren mangueras hechas de compuestos duraderos que resistan la fatiga.

Los proveedores de caucho prueban sus materiales para asegurarse de que cumplen con especificaciones exigentes. Aquí el caucho se prueba de estiramiento.

La formulación es clave

Cada una de estas características de la manguera está influenciada por lo que entra en la goma de la que está hecha la manguera (la formulación), así como por cómo se construye la manguera. Los compuestos de caucho pueden contener de 5 a 30 ingredientes, y cada uno desempeña un papel específico.

Varios estándares de la industria ayudan a garantizar un nivel mínimo de rendimiento en mangueras hidráulicas (SAE e ISO, por ejemplo), pero simplemente proporcionan una base de referencia. Los fabricantes de mangueras con formulaciones de caucho avanzadas y experiencia en construcción pueden ayudar a los fabricantes de equipos originales a obtener un rendimiento de mangueras que va más allá de los estándares de la industria, lo que ayuda a aumentar la longevidad y el tiempo de actividad.

Formular caucho para un conjunto particular de atributos de rendimiento puede ser complicado. Por ejemplo:

  • Una química que le da al caucho un nivel deseado de flexibilidad puede reducir la resistencia a la abrasión.
  • Las especificaciones que requieren un cierto nivel específico de dureza del caucho pueden no abordar una alta resistencia al desgarro.
  • Una mezcla de polímeros que permite que una manguera resista altas temperaturas puede ser incompatible con algunos medios de sistema o fluidos hidráulicos.

Es importante encontrar el equilibrio químico y polimérico adecuado para una aplicación de manguera crítica; esto requiere un alto nivel de conocimientos y experiencia en formulación, junto con el proceso de desarrollo adecuado.

Incluso cuando una formulación es correcta, una manguera es tan buena como los materiales con los que está hecha. Es por eso que el abastecimiento y suministro de materias primas son críticos para la calidad de las mangueras. Los buenos fabricantes de mangueras saben exactamente de dónde vienen sus materias primas y si sus proveedores les envían constantemente materias primas de alta calidad. También controlan estrictamente sus procesos de fabricación y tienen estrictos programas de trazabilidad. Con la trazabilidad, los fabricantes pueden identificar fallas en la producción o el suministro después de una falla en la manguera y, con suerte, evitar fallas similares en el futuro.

Conseguir la mezcla correcta

Las características de rendimiento y las materias primas de calidad son importantes, pero la mejor formulación de caucho es más que solo las propiedades químicas que contiene.

Cuando una manguera necesita atributos de rendimiento específicos, los fabricantes de equipos originales deben trabajar en estrecha colaboración con un fabricante de mangueras; puede marcar la diferencia. Con las necesidades de rendimiento y la intención de aplicación del OEM en la mano, un fabricante debe ser capaz de adaptar una formulación de goma y una construcción de manguera desde cero para obtener el rendimiento adecuado.

Por ejemplo, los fabricantes de mangueras de primer nivel trabajan en estrecha colaboración con los clientes para entregar mangueras con necesidades de aplicación específicas. El proceso generalmente comienza revisando las necesidades del cliente y desarrollando prototipos de lotes pequeños para garantizar que el caucho tenga los atributos de rendimiento adecuados. Después de que las pruebas de vida útil acelerada en los laboratorios del fabricante verifican el rendimiento, el cliente prueba la manguera en el campo para asegurarse de que resiste las condiciones del mundo real. Una vez que se determina la mezcla correcta, se puede aumentar la producción a gran escala utilizando materiales de origen revisados para que las mangueras lleguen a las manos del cliente cuando se necesiten.

Es un proceso riguroso y valioso. Las mangueras hidráulicas deben proporcionar un rendimiento seguro y confiable en condiciones cada vez más severas en una gran cantidad de aplicaciones importantes en todo el mundo. No hay lugar para el compromiso.

Christopher Schwab es el gerente sénior de productos para Mangueras Hidráulicas de Goma y Accesorios de Eaton, y Aaron Clark es el gerente de ciencia de materiales y químico jefe de Eaton.

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