Al Smiley, gpm Hydraulic Consulting. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latin America

Una cámara infrarroja es una de las mejores herramientas para realizar pruebas regulares de confiabilidad en un sistema hidráulico. También es invaluable al resolver problemas de calor, velocidad y presión. En cualquier sistema hidráulico, algunas líneas estarán a la misma temperatura del aceite en el depósito, y otras podrán estar por encima y por debajo de esta. La clave es saber cuáles líneas deben estar frías, tibias o calientes. Si se realizan verificaciones cuando el sistema está funcionando normalmente, se puede establecer una referencia. Al realizar regularmente las siguientes pruebas, se puede encontrar un componente defectuoso, muchas veces antes de que se detenga la máquina.

Figura 1.  Esquema de un sistema hidráulico típico

En la Figura 1 se muestra un esquema para un sistema hidráulico típico. Las letras en un círculo indican los puntos en el sistema que se deben disparar y grabar con una cámara infrarroja.

1. Verifique las líneas de succión y drenado de la carcasa

Verifique las líneas de succión y drenado de la carcasa de la bomba registrando las temperaturas en los puntos “A” y “B” mostrados en la Figura 1. El aceite en la línea “A” debe estar muy cerca de la temperatura del aceite en el depósito. El aceite que sale de la línea de drenado de la carcasa (B) es el aceite que no pasa (deriva) por los componentes internos de la bomba. La mayoría de las bombas de pistón derivan entre 1 y 3 por ciento del volumen máximo de la bomba. Las bombas de paletas pueden derivar hasta un 5 por ciento del volumen nominal máximo. Para una bomba de pistón de 30 galones por minuto, la cantidad de aceite en esta línea debe ser de 1/30 (1 galón por minuto). Debido a que el aceite no hace un trabajo útil, se generará calor a medida que el aceite no pase por los pistones internos. Esta línea, por supuesto, estará más caliente que el aceite que ingresa a la bomba a través de la línea de succión.

Figura 2. Imágenes que muestran las temperaturas de las líneas
succión y drenado de la carcasa de la bomba

En la Figura 2 se muestran las temperaturas de succión y drenado. El aceite que ingresa a la bomba está a 52 ºC (135 ºF), mientras que el aceite en el drenado de la carcasa está a 57 ºC (135 ºF). A medida que la bomba se desgasta, el flujo en derivación aumentará, causando un aumento en la temperatura de la línea de drenado de la carcasa. Si se revisa la bomba un mes después y la temperatura en la tubería de drenado de la carcasa es de 63 ºC (145 ºF), entonces la bomba se ha desgastado considerablemente. Debe verificarse el caudal instalando un medidor de flujo en la línea. Si la velocidad de flujo alcanza o excede el 10 por ciento del volumen máximo de la bomba, la bomba debe sustituirse.

En el ejemplo anterior, un caudal de 3 galones por minuto (gpm) indicaría una bomba muy desgastada. Dado que la cantidad de flujo de drenado de la carcasa puede variar de un fabricante de bombas a otro, la clave es realizar mediciones de temperatura inicial cuando la bomba está relativamente nueva para establecer una referencia. También se recomienda la instalación de un medidor de flujo permanente en la línea de drenado de la carcasa.

2. Verifique la temperatura de la línea al tanque de la válvula de purga de aire

Verifique la temperatura de la línea al tanque de la válvula de purga de aire en el punto “C” en la Figura 1. El propósito de la válvula de purga de aire es purgar automáticamente el aire fuera de la línea cuando la bomba arranca por primera vez. Estas válvulas se encuentran más comúnmente en sistemas donde la bomba está montada por encima del nivel de aceite. Una vez que se purga el aire y la presión hidráulica aumenta hasta alcanzar el valor de ajuste del resorte, aproximadamente 12 libras por pulgada cuadrada (psi, por sus siglas en inglés), la válvula se cerrará. La válvula es relativamente pequeña y solo puede manejar un caudal de 2 gpm. En la mayoría de los sistemas, el volumen de la bomba es superior a 2 gpm. Aunque el volumen completo de la bomba generalmente no puede fluir a través de la válvula, se generará calor si la válvula no se abre. Esto puede aumentar la temperatura del aceite y hacer que los actuadores se muevan más lentamente, especialmente si se usa una bomba de bajo volumen.

Figura 3. Válvula de purga de aire

3. Verifique la temperatura de la línea del tanque de la válvula de alivio

Verifique la temperatura de la tubería al tanque de la válvula de alivio (RV) en el punto “D” en la Figura 1. En un sistema donde se usa una bomba de compensación de presión, el resorte de la válvula de alivio debe ajustarse 250-300 psi por encima de la configuración del compensador. El propósito de la válvula de alivio es proporcionar una ruta de flujo en caso de que el carrete del compensador no se mueva y reduzca el volumen de la bomba a una salida cercana a 0 gpm. La tubería al tanque de la válvula de alivio debe estar a temperatura ambiente.

En la Figura 4, la línea al tanque es de 37.6 ºC (99.7 ºF), muy por debajo de la temperatura del aceite en el depósito. Si esta línea está caliente, entonces el carrete del compensador de la bomba no puede moverse, la válvula de alivio está atascada parcialmente abierta o la perilla de ajuste ha aumentado la configuración del compensador por encima del valor de ajuste de la válvula de alivio.

Figura 4. Imagen que muestra la temperatura de la tubería al tanque de a válvula de alivio

4. Verifique la temperatura de la línea al tanque de la válvula de retención

Comúnmente se emplea una válvula de retención (CV) en un circuito de filtrado y enfriamiento, como se muestra en el esquema de la Figura 1. El propósito de la válvula de retención es proteger al intercambiador de calor de una alta presión. La relación del resorte de la válvula de retención suele ser de 65-100 psi. Si el enfriador trabaja con aire, los tubos internos pueden obstruirse con contaminación. Además, si la unidad se pone en funcionamiento mientras el aceite está frío, se desarrollará una mayor resistencia en el sistema. En cualquier caso, el aceite fluirá a través de la válvula de retención cuando se alcance el ajuste en el resorte. Cuando funciona normalmente, la línea del tanque (E) debe estar a temperatura ambiente. En la Figura 5, la línea al tanque de la válvula de retención es de 61 ºC (142 ºF), lo que indica que los tubos del enfriador probablemente estén contaminados.

Figura 5. Imagen que muestra la temperatura de la línea al tanque de una válvula de retención

5. Compruebe las temperaturas del aceite a la entrada y salida del intercambiador de calor

Compruebe las temperaturas de aceite a la entrada (F) y salida (G) del intercambiador de calor (HE). Debe haber una notable diferencia de temperatura entre las dos tuberías. A medida que el aceite fluye a través de los tubos de un enfriador de aire, el calor del aceite se transfiere al aire. Dependiendo del tamaño del enfriador, se puede esperar una diferencia de temperatura de 2 a 5 grados Celsius (5 a 10 grados Fahrenheit).

En la Figura 6, la temperatura de entrada del aceite se muestra como 47.2 ºC (117 ºF), mientras que la temperatura de salida es de 42.8 ºC (109 ºF), lo cual es aceptable. Si la diferencia de temperatura disminuye, esto puede significar que las aletas y el núcleo del refrigerador están sucios o que los tubos internos se han contaminado. Tenga cuidado al limpiar las aletas con una manguera de aire para evitar que se doblen las aletas. En las unidades enfriadas por agua, la diferencia de temperatura generalmente será mucho mayor, especialmente si se emplea agua fría. También deben registrarse Las temperaturas del agua de entrada y salida para futuros propósitos de resolución de problemas.

Figura 6. Imágenes que muestran las temperaturas del aceite de entrada (izquierda) y salida (derecha)

6. Verifique la temperatura de la línea al tanque de la válvula de descarga del acumulador

Verifique la temperatura de la línea al tanque (H) de la válvula de descarga del acumulador automático (EDV). Cuando el sistema está funcionando, el solenoide se energiza, lo que desplaza la válvula a la posición cerrada. En esta condición el flujo desde la línea principal se bloqueará a través de la válvula y de regreso al tanque. La temperatura de la línea debe ser igual o cercana a la temperatura ambiente. Observe en la Figura 7 que la línea del tanque de la válvula es de 62.7 ºC (145 ºF), lo que indica que la válvula está atascada o que el solenoide ha fallado.

Figura 7. Imagen que muestra la temperatura de la línea al tanque
de una válvula de descarga del acumulador automático

7. Compruebe la temperatura de la base del filtro y la carcasa del elemento

A menudo, un filtro de aceite (I) tendrá una válvula check interna (RF) de derivación (bypass), como se muestra en el esquema de la Figura 1. El propósito de esta válvula de derivación es proporcionar una ruta de flujo para que el aceite regrese al depósito en caso de que el elemento se sature con contaminantes, lo que evita daños al elemento filtrante. La temperatura de la base del filtro debe compararse contra la temperatura de la carcasa del elemento. Cuando el elemento se satura, la carcasa estará más fría que la base. Si bien muchos filtros de aceite tienen alarmas visuales de saturación para indicar el estado del elemento, no se debe confiar en ellos, ya que tienden a fallar con el tiempo.

8. Compruebe la temperatura de la línea al tanque de la válvula manual

Verifique la temperatura de la línea al tanque (J) de la válvula manual (MDV). Esta válvula se utiliza como válvula de descarga manual del acumulador. Debe abrirse cada vez que se apaga el sistema. Esto es para asegurar que el fluido presurizado en el acumulador (ACC) se purgue a 0 PSI. Esto proporciona un respaldo de seguridad en caso de que la válvula EDV fallara al cerrarse cuando se apaga el sistema. La línea al tanque de esta válvula debe estar cerca de la temperatura ambiente durante el funcionamiento. En la Figura 8, la temperatura de la línea al tanque de la válvula manual es de 37.4 ºC (99.3 ºF), lo que indica que la válvula está cerrada.

Figura 8. Imagen que muestra la temperatura de la línea al tanque de una válvula manual

9. Verifique la temperatura de la carcasa del acumulador

Verifique la temperatura en la parte superior (K) e inferior (L) de la carcasa del acumulador. La mitad inferior del acumulador debe estar más caliente que la mitad superior. El calor se genera por la fricción del aceite a medida que fluye dentro y fuera de la carcasa. En un acumulador tipo vejiga, la vejiga de goma se comprimirá en la parte superior de la carcasa. Cuando la presión cae en el sistema, la vejiga se expandirá y expulsará el aceite del acumulador. Si las temperaturas son casi iguales, esto indica que la precarga de nitrógeno seco se ha filtrado, la precarga es más alta que la configuración del compensador de la bomba o la vejiga se ha roto. Los acumuladores de pistón mostrarán una mayor diferencia de calor que los de tipos vejiga.

Figura 9. La mitad inferior de un acumulador (izquierda)
debe estar más caliente que la mitad superior (derecha).

10. Verifique la temperatura del aceite en el depósito

Finalmente, verifique la temperatura del aceite (M) en el depósito. Generalmente se incluye en la mirilla un indicador de temperatura. Con el tiempo, la mirilla puede decolorarse o el termómetro puede fallar. Para obtener una lectura constante de la temperatura del aceite, haga una marca o indique al costado del depósito en donde debe medirse la temperatura; de esta manera se puede verificar en el mismo lugar cada vez.

Si bien este artículo se ha centrado en las comprobaciones de temperatura que se pueden realizar en la fuente de potencia, a menudo habrá otras válvulas de control de presión, direccionales y manuales ubicadas lejos de la fuente de potencia. También pueden existir acumuladores adicionales cerca de la máquina.

Realizar estas pruebas puede ayudar a identificar un problema antes de que se vuelva grave. Si se produce una parada de la máquina, la información registrada será valiosa para solucionar los problemas del sistema.