Manguera hidráulica

Una manguera hidráulica es un componente flexible de los sistemas hidráulicos que transporta fluido hidráulico a alta presión entre los distintos componentes. Consiste en una manguera de varias capas con racores prensados en ambos extremos. Su flexibilidad permite el movimiento, la vibración y la compensación de los cambios de longitud entre componentes rígidos, lo que la distingue fundamentalmente de las tuberías.

Estructura de un conjunto de manguera hidráulica

Todas las mangueras hidráulicas siguen un principio de diseño multicapa que resiste diversas tensiones mecánicas y químicas. La estructura se divide en tres capas funcionales, cada una de las cuales desempeña una tarea específica.

Capa interior

La capa interior está en contacto directo con el fluido hidráulico, normalmente aceite mineral, pero también con fluidos especiales como los HFC o los HFD. Está compuesta por cauchos sintéticos resistentes al aceite, como el NBR (caucho nitrílico) o, para requisitos de temperatura más elevados, el FKM (caucho fluorado). La capa interior debe ser químicamente resistente al medio bombeado y, al mismo tiempo, tener una superficie lisa para minimizar la resistencia al flujo.

Capa de refuerzo (capa de soporte de presión)

La capa de refuerzo absorbe la carga de presión real. Está formada por alambre de acero que se enrolla alrededor de la capa interior, ya sea en forma de trenza o de espiral. El número de capas determina la presión nominal de la manguera hidráulica. Entre las capas individuales de alambre se colocan capas intermedias de caucho para reducir la fricción entre los alambres y proporcionar soporte entre las capas. Como alternativa, se utilizan fibras textiles o de aramida para presiones nominales más bajas.

Capa exterior (revestimiento)

La capa exterior protege los componentes que soportan la presión frente a influencias ambientales como el ozono, la radiación UV, la abrasión mecánica y los productos químicos. Está compuesta por caucho sintético resistente a la intemperie, a menudo CR (caucho de cloropreno). En entornos especialmente abrasivos, se pueden instalar mangueras protectoras adicionales o muelles protectores en espiral sobre la manguera.

Tipos de diseño y normas

Las mangueras hidráulicas se clasifican según el tipo de refuerzo y las normas de producto correspondientes. Estas normas definen los requisitos relativos a las presiones nominales, los rangos de temperatura y los ensayos de pulsos.

Mangueras trenzadas con alambre según la norma DIN EN 853

Las mangueras con una o dos capas de trenzado de alambre de acero se rigen por la norma DIN EN 853. Los tipos 1SN y 2SN cubren presiones nominales de hasta aproximadamente 225 bar, dependiendo del rango de diámetro nominal. Se caracterizan por su buena flexibilidad y se utilizan en aplicaciones con presiones de servicio moderadas, como en maquinaria agrícola o en las líneas de retorno de instalaciones industriales.

Mangueras de alambre de acero enrolladas en espiral según la norma DIN EN 856

Para presiones de servicio elevadas, de hasta 420 bar y superiores, se utilizan mangueras con cuatro o seis capas de alambre de acero enrolladas en espiral, tal y como especifica la norma DIN EN 856. Los tipos 4SP, 4SH y 6SP están diseñados para sistemas sometidos a pulsos de alta presión, como los que se dan en prensas, máquinas de moldeo por inyección y maquinaria de construcción. La construcción en espiral ofrece una mayor resistencia a la presión que las mangueras trenzadas, pero conlleva un radio de curvatura mínimo mayor y una menor flexibilidad.

Mangueras compactas según la norma DIN EN 857

La norma DIN EN 857 especifica mangueras con trenzados de alambre altamente flexibles (tipos 1SC y 2SC). Alcanzan presiones nominales de hasta 400 bar, al tiempo que mantienen un diseño compacto y un radio de curvatura reducido. Esta característica las hace especialmente adecuadas para aplicaciones hidráulicas móviles en las que se requieren espacios de instalación reducidos y movimientos giratorios frecuentes.

Clasificación de rendimiento según la norma ISO 18752

La norma ISO 18752 clasifica las mangueras hidráulicas por clases de rendimiento (de la clase A a la D) en lugar de por diseño. Este enfoque basado en el rendimiento tiene en cuenta la presión, la pulsación y la temperatura dentro de un único sistema de clasificación y está sustituyendo cada vez más a la clasificación basada en el diseño. Los ingenieros de diseño seleccionan la clase adecuada en función de las condiciones reales de funcionamiento, y no de la disposición de los alambres.

Conjuntos de mangueras hidráulicas frente a tuberías

En la práctica, las mangueras y las tuberías se complementan entre sí dentro de un sistema hidráulico. La elección varía en función de los requisitos de flexibilidad, durabilidad y estabilidad de la presión.

Las tuberías se utilizan normalmente para las líneas principales de presión y retorno en sistemas fijos en los que no hay movimiento relativo entre los puntos de conexión. Las mangueras hidráulicas, por su parte, conectan componentes móviles como cilindros, actuadores giratorios o plumas que giran en las máquinas. En muchos sistemas, ambos tipos de líneas forman un único sistema integrado.

Montaje y racores

El término «conjunto» describe el proceso de fabricación de un conjunto de manguera hidráulica listo para su uso a partir de los componentes individuales: la manguera y los racores. La manguera se corta a la longitud requerida y los racores se engarzan en ambos extremos.

El prensado como proceso de unión

Un prensado adecuado es el paso más crítico del montaje. Durante este proceso, el racor se deforma mediante una prensa hidráulica para que forme una unión con bloqueo positivo y estanca con la manguera. La presión de prensado, la profundidad de prensado y la selección de la herramienta deben ajustarse estrictamente a las especificaciones del fabricante de los racores. Un prensado inadecuado puede provocar fugas o que el racor se desprenda bajo presión.

Selección de racores

Los racores deben ser compatibles con la manguera y con el tipo de conexión. La presión nominal del racor debe ser, como mínimo, igual a la de la manguera. La presión de funcionamiento admisible del conjunto de manguera hidráulica terminado viene determinada por el componente más débil, es decir, por la presión nominal más baja entre la manguera y el racor. Esto se estipula expresamente en la norma DGUV 113-020.

Radio mínimo de curvatura e instalación

El radio mínimo de curvatura es uno de los parámetros de diseño más importantes para un conjunto de manguera hidráulica. Si no se respeta este radio, la capa interior situada en el exterior de la curva se estirará en exceso, mientras que las capas que soportan la presión en el interior se comprimirán. Esto provoca grietas en el núcleo, una reducción de la resistencia a la presión y un fallo prematuro.

El radio mínimo de curvatura depende del tipo de manguera y del rango de diámetro nominal. Las mangueras en espiral tienen radios mínimos de curvatura mayores que las mangueras trenzadas del mismo diámetro nominal. A la hora de instalar la manguera, se aplica lo siguiente: el radio de curvatura real debe superar significativamente el valor mínimo para mantener un margen de seguridad. Además, no debe actuar ninguna tensión de tracción sobre la zona de conexión entre la manguera y el racor.

Causas de fallo y mantenimiento

Las mangueras hidráulicas están sujetas a un envejecimiento natural, ya que los elastómeros cambian sus propiedades con el paso del tiempo. Los factores externos también aceleran el desgaste. Las causas más comunes de fallo pueden dividirse en varias categorías.

Causas mecánicas

La abrasión externa causada por el contacto con componentes adyacentes u otras mangueras es una de las causas más comunes de fallo. El incumplimiento del radio mínimo de curvatura y la formación de pliegues también provocan fallos prematuros. Las tensiones de tracción en la conexión con el racor debilitan la unión prensada.

Causas térmicas

Las temperaturas de funcionamiento por encima del límite permitido aceleran significativamente el envejecimiento del elastómero. Incluso superar el límite de temperatura de servicio continuo en tan solo unos pocos grados puede reducir significativamente la vida útil. Por el contrario, las bajas temperaturas hacen que el caucho se vuelva quebradizo.

Causas químicas

Un fluido hidráulico incompatible puede atacar la capa interna, provocando que se hinche o se contraiga y reduciendo así su resistencia a la compresión. Los medios ambientales agresivos, como aceites, disolventes o ácidos, también pueden dañar la capa externa.

Envejecimiento

Incluso en condiciones de funcionamiento óptimas, los elastómeros envejecen. El ozono y la radiación UV atacan la capa exterior, incluso cuando el conjunto de mangueras hidráulicas no está en uso. Por este motivo, los fabricantes especifican una antigüedad máxima de almacenamiento que no debe superarse en el momento de la puesta en servicio.

Requisitos de inspección según la norma DGUV 113-020

La norma DGUV 113-020 regula el uso seguro de las mangueras hidráulicas y los fluidos hidráulicos en Alemania. Sustituye a las antiguas normas BGR 237 y BGR 137 y se basa en el Reglamento de Seguridad Industrial (BetrSichV).

Evaluación de riesgos

Los operadores deben realizar una evaluación de riesgos que tenga en cuenta todas las solicitaciones a las que se ve sometido el conjunto de mangueras hidráulicas: presión de servicio, caudal, fluido, temperatura, influencias ambientales y cargas dinámicas. La selección del tipo de manguera y la presión nominal adecuados se basa en esta evaluación.

Inspecciones periódicas

La norma 113-020 de la DGUV exige la realización de inspecciones visuales y funcionales periódicas. Los daños visibles, como grietas, abombamientos, abrasión o fugas en los racores, requieren una sustitución inmediata. Los intervalos de inspección vienen determinados por la evaluación de riesgos. Como pauta general, debe realizarse una inspección visual cada seis a doce meses; en aplicaciones especialmente críticas se requieren inspecciones más frecuentes.

Intervalos de sustitución

La normativa recomienda sustituir las mangueras hidráulicas a más tardar al cabo de seis años, salvo que algún daño previo requiera una sustitución anticipada. La fecha de fabricación está impresa en la manguera y debe tenerse en cuenta durante la puesta en servicio. Las mangueras que ya tengan más de cuatro años en el momento de la instalación no deben seguir utilizándose.

Conclusión

Las mangueras hidráulicas son un componente indispensable de cualquier sistema hidráulico, ya que compensan el movimiento y las vibraciones entre los componentes. Su funcionamiento fiable depende de una selección correcta basada en la presión nominal y las normas, un montaje profesional, el respeto del radio mínimo de curvatura y una inspección periódica. El cumplimiento de estos principios minimiza el riesgo de fallo y garantiza un funcionamiento seguro y eficiente del sistema.