¿Considera que 1,100 °C (2,000 °F) es demasiado calor? A esta temperatura, el aluminio, el oro, el hierro y el cobre están casi fundidos; el acero inoxidable y el acero al carbón están al rojo vivo, y su pavo de Navidad se carbonizará en menos de un segundo. Entonces, ¿qué tan importantes son 1,100 °C? ¿Sabía usted que muchos sistemas hidráulicos pueden generar temperaturas como esta?
¿Alguna vez ha pasado cerca de una bomba hidráulica que esté cavitando? Una vez que la escuche, nunca olvidará el sonido característico que hace. Es como sacudir una lata llena de piedras. Lo que en realidad sucede es que la presión que actúa sobre el fluido está por debajo de la presión de saturación del gas disuelto (normalmente aire) en el fluido. Si las burbujas de gas pasan a través de una zona de alta presión (como la que se encuentra en el lado de descarga de la bomba), colapsarán violentamente.
Esto por sí solo puede causar graves problemas de confiabilidad en el componente de la máquina en términos de vibración, ruido, desgaste de la superficie y falla potencial.
La compresión de esas burbujas en el lado presurizado de la bomba es adiabática (no hay mucho intercambio de calor entre el fluido y la burbuja durante los nanosegundos de aumento de presión).
Por ejemplo, considere un sistema hidráulico con una entrada de aire (aspiración de aire por las conexiones de la tubería) del lado de succión de la bomba, que permite el ingreso de burbujas un poco por debajo de la presión atmosférica y a 38 °C (100 °F) presurizándose el fluido a 1,800 libras por pulgada cuadrada (psi). La temperatura de la burbuja comprimida en este ejemplo, típica en un sistema hidráulico con una entrada de aire por la succión, sería de poco más de 1,100 °C (2,000 °F).
Cuando se presenta una mezcla de aire inflamable dentro de la burbuja, la ignición es casi inevitable a estas increíbles temperaturas. Este proceso es conocido como microdieseling. Esto traerá como consecuencias la degradación oxidativa del aceite, altas temperaturas de operación, picos de presión y la erosión por cavitación de la bomba hidráulica y otros componentes.
Las causas que originan la formación de burbujas en el sistema incluyen, pero no se limitan a:
- Caída de presión a través de un orificio
- Caída de presión a través de tuberías y mangueras
- Turbulencia por la apertura y cierre de válvulas
- Ondas de choque debido a un cierre brusco de las válvulas y el cese de operación de la bomba
- Caída de presión debido a la repentina apertura de una válvula
- Fuerza externa sobre el vástago del pistón
- Resistencia en la succión de la bomba
- Retorno al tanque por arriba del nivel de aceite
- Inadecuado cabezal de succión positiva neta disponible (NPSHA, por sus siglas en inglés) respecto al cabezal de succión positiva neta requerida (NPSHR, por sus siglas en inglés) en bombas centrífugas
- Recirculación del lado de succión por debajo del mejor punto de eficiencia (BEP, por sus siglas en inglés) para la operación de bombas centrífugasOperación casi en seco de una bomba debido a insuficiente volumen de fluido
Los problemas resultantes por la formación o presencia de burbujas incluyen:
- Aumento en la temperatura del aceite
- Deterioro de la calidad del aceite
- Lubricación deficiente debido a la pérdida de viscosidad, o por la formación de lodo y barniz
- Reducción de la conductividad térmica
- Cavitación y erosión
- Generación de ruido
- Reducción del bulk modulus debido a aireación del fluido, causando un fluido esponjoso y funcionamiento errático del sistema
- Disminución de la eficiencia de la bomba
- Reducción de las propiedades dieléctricas
4 estados de contaminación por aire en el aceite
Aire disuelto – El aire está completamente disuelto en el aceite y no puede verse (no hay nebulosidad, como la humedad en el aire que no se ve).
Aire atrapado– Burbujas de aire microscópicas en forma inestable.
Aire libre– Bolsas de aire atrapado en zonas muertas, regiones altas y tuberías verticales.
Espuma –Tanque y superficie altamente aireados (más de 30 por ciento de aire).
En términos de la ley de Layman, el microdieseling es una degradación térmica del aceite inducida por presión. Una burbuja de aire pasará de un área de baja presión o presión negativa hacia una zona de alta presión y a través de una compresión adiabática se calienta a temperaturas muy elevadas. Esas temperaturas son lo suficientemente altas como para carbonizar el aceite que está en el exterior de la burbuja, generando subproductos de carbón (lodo y barniz), así como un aumento en la degradación del aceite (oxidación). En el mejor escenario, usted podrá ser capaz de detener la causa raíz del problema – las burbujas. Si controla la población de burbujas, puede controlar el microdieseling.
Jeremy Wrighthttp://www.machinerylubrication.com/Authors/Detail/26, Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América