Consejos sobre cómo gestionar los costos de filtración de lubricantes

Jim Fitch, Noria Corporation. Traducido por Juan Germán Alvarado Anaya, Noria Latín América

Hay una etiqueta de precio por eliminar la suciedad del aceite. Para las grandes plantas y flotas que operan en ambientes polvorientos, el costo puede ser sustancial: cientos de miles de dólares por año.

Por supuesto, todos sabemos que el control de la contaminación es opcional, como la higiene dental; no tenemos que cepillarnos todos los dientes, solo los que queremos conservar.

Dicho esto, donde se necesita una filtración de calidad, todavía tenemos algunas opciones para obtener la mayor limpieza al menor costo de filtración. Después de todo, no se requiere ser brillante para desperdiciar dinero en el problema; sin embargo, lograr la limpieza del aceite a tasas económicas es el dominio del profesional de mantenimiento astuto.

Primera prioridad: Detener el ingreso

No hace falta decir que los filtros duran más cuando no se tapan con partículas. Por lo tanto, la mejor estrategia proviene de trabajar hacia atrás rastreando la vía de ingreso de las partículas (Figura 1).

Figura 1. Siga el rastro de la contaminación hacia atrás

Después de todo, las partículas no son un ingrediente en la formulación de un lubricante o un elemento en la lista de materiales de una máquina. Realice una inspección desde el punto de vista del ingreso de partículas. Imagínese usted mismo como una partícula de 10 micrones… (Recordemos que 1 micrón es 1 milésima de milímetro) ¿Cómo entraría en el fluido lubricante de la máquina?

Luego, inicie el proceso de exclusión bloqueando sistemáticamente estos puntos de entrada de paso libre. A menudo se dice que el costo de excluir un gramo de suciedad es solo alrededor del 10 por ciento de lo que le costará una vez que se permita que la suciedad entre en el aceite (Figura 2).

Figura 2. El costo de la invasión de contaminantes

Segunda prioridad: Seleccionar aceite filtrable

Considere probar la filtrabilidad de su aceite, especialmente si sus planes son filtrar a cinco micrones o menos. Incluso si sus lubricantes nuevos están relativamente limpios, es posible que simplemente no se puedan filtrar (o no se puedan filtrar bien). Puede encontrar un artículo relacionado sobre las pruebas de filtración ¹ en www.machinerylubrication.com.

Hay varios factores que causan una filtración deficiente. Por ejemplo, muchos lubricantes nuevos pueden tener impurezas orgánicas suaves o jabones metálicos que contribuyen al taponamiento prematuro del filtro.

Parte de este material filtrable pueden ser aditivos no disueltos o quizás aditivos poliméricos fibrosos (tal vez mejoradores de IV o depresores del punto de fluidez) que restringen parcialmente el flujo a través de medias filtrantes con tamaño de poro fino.

Otra posibilidad son los aceites viejos con una población creciente de partículas muy pequeñas (jinetes fantasmas) que permanecen en gran parte sin ser detectadas por el conteo de partículas estándar o el análisis microscópico.

Si bien estas partículas pueden ser más pequeñas que el poro medio de su media filtrante (digamos menos de dos micrones), a través de un mecanismo conocido como restricción de flujo secundaria y terciaria, el filtro puede obstruirse rápidamente por estas partículas que el filtro nunca tuvo la intención de eliminar.

En muchos de estos casos, un cambio de aceite puede ser una solución más económica que la filtración.

La humedad no disuelta (por encima del punto de saturación del aceite) también puede acortar la vida útil de un filtro. El agua tiene una tendencia a absorberse en los poros de la media filtrante de celulosa o adherirse en las fibras del filtro.

En cualquier caso, la presencia de agua puede acortar la vida útil del filtro e incluso puede afectar la integridad estructural de la media filtrante. El agua también contribuye a la oxidación e hidrólisis del aceite, lo que puede producir gomas y resinas, causando la obstrucción del filtro.

La filtración de aceite frío puede exacerbar todos los problemas mencionados anteriormente. Lo que estaba disuelto a menudo se vuelve no disuelto (y puede filtrarse) cuando el aceite está frío. Asimismo, la viscosidad más alta que viene con el aceite frío en algunos sistemas puede disparar prematuramente un indicador de cambio de filtro.

Tercera prioridad: Selección de filtración económica

Esto se puede dividir en dos categorías: filtros y filtración económicos; son conceptos diferentes pero que están intrínsecamente relacionados. Los filtros económicos se relacionan con consideraciones tales como el tamaño del filtro, el tipo de media, la capacidad de retención de suciedad, etc. La filtración económica se relaciona con el sistema y las condiciones operativas como la densidad de flujo, la presión, la ubicación del filtro, el uso de múltiples filtros, el uso de centrífugas, etc.

A continuación, se incluye una lista de factores y condiciones que, con pocas excepciones, mejoran la economía de filtrado y/o filtración.

Baja presión de filtro

Los filtros enroscables e incluso los filtros de cartucho desechable que están diseñados para sistemas de alta presión generalmente cuestan más que la mayoría de los filtros de baja presión por la misma capacidad de retención de suciedad.

Filtros de bajo colapso*

Los filtros hidráulicos de alto colapso generalmente no tienen válvulas de derivación. Los elementos filtrantes están construidos de forma robusta para resistir la desorción, la migración y colapso de las medias filtrantes. Todo esto es más caro en comparación con los filtros de bajo colapso más comunes.

Filtros sobre dimensionados

Cuanto menor sea el caudal de aceite en relación con el caudal máximo permitido del elemento (caudal de catálogo), mejor será la economía del filtro (Figura 3). Esto también se conoce como densidad de flujo. Por ejemplo, duplicar el tamaño de un filtro puede triplicar la capacidad de retención de suciedad (y triplicar la vida útil del filtro), pero puede costar menos del doble del precio.

Figura 3. Efecto del tamaño del filtro (área del elemento) Duplique el tamaño del filtro y podrá triplicar la vida útil (capacidad de retención de suciedad).

Elementos de alta capacidad de retención de suciedad*

Las tecnologías utilizadas en la construcción de las medias y elementos filtrantes varían considerablemente. Por ejemplo, el diámetro medio de la fibra, la densidad de los poros, la profundidad de los poros, la estructura cónica de los poros y las medias revestidas son factores de diseño que influyen en la capacidad de retención de suciedad de un filtro.

También existen diferencias en el plisado y la construcción del elemento que influyen en el área de la media por volumen de unidad de elemento de filtro, lo que a su vez influye en la densidad de flujo del aceite. La construcción del elemento también influye en el riesgo de movimiento de los pliegues, lo que puede estrangular el flujo de aceite.

Como se mencionó anteriormente, cuanto menor sea la densidad de flujo efectiva, mayor será la capacidad de retención de suciedad y mayor será la vida útil del filtro. La mayoría de los filtros se prueban según las normas ISO 16889 o ISO 4548, que informan sobre la capacidad de retención de suciedad (Figura 4).

Figura 4. Efecto del tamaño medio de los poros. La misma tecnología de media básica. Al pasar de 10 a 3 micrones, la capacidad de retención de suciedad se reduce a la mitad.

Filtración en serie*

Se han encontrado dos o tres filtros dispuestos en serie, en algunos casos, para mejorar la economía de filtración. El aceite pasa a través de filtros gruesos y de menor costo antes de llegar al filtro de pulido final. La mayor parte de la suciedad se elimina primero con estos filtros de menor costo, lo que permite que el filtro de pulido, que es más caro, tenga una vida útil más larga.

Filtración de aceite tibio

Instalar los filtros ubicándolos antes de los intercambiadores de calor también puede prolongar la vida útil. La menor viscosidad del aceite caliente permite que el aceite fluya más fácilmente a través de la media filtrante, lo que retrasa el tiempo para alcanzar la caída de presión terminal (alarma de cambio de filtro). Como se mencionó, el aceite tibio también mejora la filtrabilidad de los fluidos. Sin embargo, las temperaturas del aceite excesivamente altas presentan muchos otros desafíos, como la oxidación prematura del aceite.

Filtros limpiables*

Hay un par de diseños de filtros que permiten limpiarlos y reutilizarlos. En tal caso, se debe considerar el costo de mano de obra para realizar la operación de limpieza.

* Puede comprometer la eficiencia de captura del filtro (tasa Beta) en ciertos casos.

Cuarta prioridad: Cambiar los filtros a tiempo

Cambiar un filtro demasiado tarde pone en peligro el aceite y la máquina. Cambiar un filtro demasiado pronto desperdicia recursos valiosos. Se ha informado que, en muchos casos, el costo de un cambio de aceite común puede exceder 10 veces el costo aparente del aceite y de la mano de obra asociada para cambiarlo. Este multiplicador puede ser semejante en el costo de un cambio de filtro.

Además del costo del filtro, hay costos adicionales de mano de obra, inventario, programación, eliminación de filtros usados, desperdicio de aceite usado y costos de relleno de aceite (siempre pierde un poco de aceite cuando cambia los filtros).

Hay muchas tecnologías disponibles para ayudar a mejorar la sincronización de un cambio de filtro. Estos incluyen un monitoreo del perfil de aumento de presión, indicadores delta-P, indicadores de derivación de flujo, conteo de partículas en línea y alertas de expiración.

Múltiples métodos usados ​​juntos pueden ser la mejor opción en ciertos casos. No obstante, cambiar los filtros según su condición debería ser el objetivo principal en la búsqueda de la economía del filtro.

Todos sabemos que los filtros son componentes consumibles en la maquinaria. Tienen dos tareas principales que realizar: 1) eliminar las partículas a la misma velocidad que llegan al aceite y 2) proteger los componentes sensibles de la máquina de la invasión de contaminantes.

La sabiduría convencional nos dice que nos concentremos en la propuesta de valor que presenta una mejor filtración, no en el costo de la filtración. Sin embargo, el mantenimiento profesional astuto puede optar por hacer varias cosas correctamente al mismo tiempo.