Entendiendo la filtración de flujo parcial en motores de combustión interna

Abr. 15, 2024

Autor: Noria Latín América

Última actualización: 04/15/24

¿El filtro de aceite de su motor está cumpliendo con sus expectativas? ¿Conoce cuál es el desempeño de su filtro? La mayoría de la gente no lo sabe, y si lo supieran, se irían de espaldas.

Algunos de los mejores filtros de flujo total trabajan con una eficiencia de captura de 50 por ciento a un tamaño de partícula de 10 micrones o más. Esto es una tasa beta de 2, para aquellos que conocen esta medición, y se considera como “bueno” en términos de filtración de flujo total en motores de combustión interna. En cambio, se consideraría como “buena” una tasa beta de 1,000 en términos de filtración de aceites hidráulicos industriales. ¿Por qué hay tal diferencia de desempeño? Los siguientes factores contribuyen a esta variación:

Tamaño físico

Con frecuencia limitados en su tamaño físico, los filtros para aceite de motor son relativamente pequeños comparados con su contraparte en el medio industrial. Este tamaño pequeño coincide con menos área superficial en la media filtrante a través de la cual pasa el lubricante.

Diferencial de presión

El diferencial de presión es el cambio en la presión entre el puerto de entrada y el de salida. Si el diferencial de presión es muy alto, se abrirá una válvula, permitiendo que el aceite no pase por el filtro (entre en derivación). Esta válvula es necesaria para evitar que le falte aceite al motor cuando el filtro se obstruye con partículas.

Tasa de flujo

 En la mayoría de los diseños de motores, el aceite debe fluir a través del filtro antes de dirigirse a los componentes del motor. Por lo tanto, el filtro debe ser capaz de manejar el 100 por ciento de la tasa de flujo necesaria para el movimiento de los componentes del motor.

Tamaño de poro de la media

El tamaño de poro de la media es el principal factor que determina cuán eficiente y qué tan pequeña puede ser la partícula que el filtro puede remover.

Cuando se combinan esos factores, surge un problema. El tamaño físico usualmente está determinado por el diseño. El filtro no puede ser demasiado grande debido a que hay muchos componentes que deben caber dentro del compartimiento del motor. La tasa de flujo debe ser lo suficientemente alta para alimentar a todos los componentes lubricados. Esto significa que usted no puede hacer el tamaño de poro muy pequeño o esto hará que incremente el diferencial de presión y se abrirá la válvula de derivación, haciendo que el filtro sea inútil.

La tasa beta

Los filtros de aceite pueden ser probados en diferentes maneras, pero uno de los métodos más comunes es el ensayo de la tasa beta. Este ensayo incorpora contadores de partículas en línea situados antes y después del filtro, un flujo continuo de contaminante de prueba en el depósito principal del sistema y aceite fluyendo a través del filtro.

La tasa beta se calcula dividiendo el número de partículas más grandes que cierto tamaño antes de ingresar al filtro entre el número de partículas del mismo tamaño que hay después del filtro. Por ejemplo, usted puede tener una tasa beta de 5 (que significa partículas mayores a 5 micrones) igual a 10 (b5 = 10). Esto significa que las 10 partículas antes del filtro se dividen entre una partícula después del filtro. En otras palabras, por cada 10 partículas que entran al filtro, sólo sale una.

Si tiene una tasa beta más alta, digamos una tasa beta de 5 igual a 100 (b5 = 100), por cada 100 partículas que ingresan al filtro mayores a 5 micrones, una pasa al otro lado.

Cada filtro tendrá múltiples tasas beta. Puede tener una tasa beta para 2 micrones, 5 micrones, 10 micrones, 50 micrones, 100 micrones, etc.

Puede utilizar la tasa beta para capturar la eficiencia de captura, la cual es el desempeño promedio sobre la vida del filtro, mediante la siguiente fórmula:

Por ejemplo, una tasa beta de 10 tendría una eficiencia de 90 por ciento:

Por lo tanto, un filtro con tasa b5 = 10 remueve un 90 por ciento de las partículas mayores a 5 micrones.

Filtros de flujo parcial

Hay algunas cosas que usted puede hacer para remediar este problema. Coloque adicionalmente un sistema de filtración de flujo parcial (bypass). Los sistemas de filtración parcial toman de 5 a 10 porciento del flujo que debería lubricar al motor y lo hacen pasar por un filtro ultra-eficiente y lo regresan directo al cárter. Con la filtración de flujo parcial, la tasa de flujo puede reducirse considerablemente, permitiendo un tamaño de poro mucho más fino, reteniendo al mismo tiempo un diferencial de presión normal. El resultado es un aceite mucho más limpio retornando al cárter. Las pequeñas suspensiones de hollín y polares insolubles que normalmente no son controladas por el filtro de flujo total ahora pueden extraerse del sistema.

Cuando se combinan con los filtros de flujo total, los sistemas de filtración de flujo parcial tienen como beneficios menores tasas de generación de desgaste, menor consumo de combustible, mayor eficiencia de combustión y más larga vida del aceite.

En un caso de estudio efectuado por General Motors y publicado por la Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE, por sus siglas en inglés), se determinó que la vida en servicio del motor podría ampliarse ocho veces si se implementara filtración de 5 micrones en comparación con filtración estándar de 40 micrones.

Obviamente, es mejor tener el aceite de motor más limpio para incrementar su confiabilidad. Hay un viejo dicho acerca de que el aceite no se desgasta, sino que sólo se ensucia. Si bien tiene cierta validez la idea de que el aceite sucio “envejecerá” más rápido que el aceite limpio, el aceite tiene una vida finita. Necesitará cambiarse de vez en cuando, sin importar qué tan limpio lo mantenga.

Aunque es cierto que un sistema puede remover la mayoría del hollín suspendido, partículas de desgaste y tierra, el aceite y los aditivos  se descompondrán por oxidación y nitración. El agotamiento de esos aditivos será finalmente la razón para cambiar el aceite. El sistema puede desacelerar esta tasa de agotamiento, pero no puede eliminarla. Los ácidos, combustible y refrigerante son sólo unos pocos de los contaminantes que la filtración de flujo parcial no puede controlar. Ellos también acortan la vida del aceite.

Si está por adquirir uno de esos sistemas, es  vital que usted haga su tarea. No todos los sistemas de filtración de flujo parcial son creados de igual manera, y hay una multitud de materiales publicitarios para hacer que se confunda aún más. Tenga en cuenta que los testimoniales pueden parecer impresionantes, pero no son pruebas científicas. Asegúrese que el fabricante cuente con ensayos ASTM e ISO respaldando esas proclamas.

Cuando se instala y mantiene apropiadamente, un sistema de filtración de flujo parcial puede brindar grandes beneficios.  Sólo asegúrese de hacer las preguntas correctas y  comprender el concepto antes de decidirse por un sistema.

Referencia: Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América

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