La torre de enfriamiento: Héroe anónimo de la industria de la lubricación

Este artículo profundiza en mi variada trayectoria profesional: desde trabajador de refinería hasta consultor de lubricación industrial y ahora como experto en soluciones técnicas digitales en la industria del agua. Exploraré cómo el agua, un importante contaminante de los lubricantes, conecta estos campos y resaltaré la similitud en los desafíos de los activos y las prácticas de mantenimiento en ambas industrias.

También compartiré un estudio de caso de un incendio ocurrido en 1997 en una torre de enfriamiento, enfatizando la importancia de la torre, su mantenimiento y su papel en los objetivos de sustentabilidad. 

Las torres de enfriamiento funcionan según el principio de evaporación y desempeñan un papel vital a la hora de eliminar el calor del proceso, minimizar la contaminación térmica y permitir la reutilización del agua en las industrias. En concreto, son destacables los retos que enfrentan las cajas de engranajes en las torres de enfriamiento debido a las condiciones extremas de operación, que requieren un mantenimiento meticuloso a pesar de las dificultades de accesibilidad.

Confiabilidad de la lubricación de la torre de enfriamiento

Para la lubricación de las cajas de engranajes en las torres de enfriamiento se emplean métodos de lubricación por salpique o niebla de aceite. Dada la difícil accesibilidad de las cajas de engranajes en las torres de enfriamiento de gran tamaño, la elección del  aceite para engranajes  se convierte en un factor crítico para funcionar eficazmente y resistir condiciones severas de funcionamiento.

Normalmente, el lubricante para engranajes utilizado para la lubricación comprende aceite de base mineral o sintética con una clasificación ISO VG 150 o ISO VG 68, según la velocidad del ventilador y el grado de inversión de la dirección. Los aceites sintéticos se recomiendan para aplicaciones que implican tareas severas, intervalos de servicio extendidos, temperaturas de operación muy altas, accesibilidad limitada al equipo, alta densidad esperada de desechos y la necesidad de reducir la eliminación de aceite.

En el caso de los motores eléctricos, los más pequeños suelen estar sellados y lubricados de por vida, incorporando rodamientos ZZ o 2RS. Los motores más grandes, de más de 75 HP, están lubricados con grasa de poliurea y aceite mineral con viscosidad ISO VG 100. 

El aceite para engranajes enfrenta varios desafíos, como el sobrecalentamiento y la formación de espuma causados por la entrada de humedad y partículas, rellenos frecuentes debido al consumo excesivo de aceite y el problema principal de la accesibilidad limitada para la toma de muestras y la recopilación de datos. Esto suele ocurrir porque el mecanismo de accionamiento suele estar ubicado en un espacio confinado.

Un ejemplo de la vida real en el norte de la India ilustra las repercusiones: una central de generación de electricidad se enfrentó a un cierre no planificado de dos días debido a una falla en la caja de engranajes que provocó la parada de la torre de enfriamiento. Esto resultó en que la gerencia incurriera en aproximadamente USD $30,000 en costos de tiempo de inactividad, incluyendo gastos de reemplazo de engranajes, trabajadores de mantenimiento y reinicio de todo el sistema. El problema se debió a dientes de engranajes rotos como resultado de aceite altamente contaminado. Sin embargo, incluso con los importantes costos del tiempo de inactividad, se consideró menor que la pérdida de producción durante ese período.

Aquí hay algunos consejos básicos que sugeriría para el mantenimiento de la caja de engranajes:

1. Equipe la caja de engranajes con un respirador desecante para evitar la entrada de partículas y humedad (instalado en el exterior de la torre para aumentar también la vida útil del respirador)
2. Instale una unidad de filtración fuera de línea para remover las partículas de contaminación y desgaste
3. Instale mirillas de medición de nivel de alta calidad para una inspección rápida desde el exterior de la torre
4. Instale e inspeccione periódicamente los visores de sedimentos del fondo y agua (BS&W).
5. Controle periódicamente la temperatura del aceite mediante termografía para identificar cualquier punto caliente.
6. Realice análisis de aceite de forma programada, ya sea trimestral o semestralmente.
7. Considere adoptar lubricación por niebla para recubrir las superficies internas, prevenir la corrosión y evitar el ingreso de contaminantes.
8. Asegúrese de que haya una alineación adecuada con el acoplamiento y los impulsores.
9. Instale tapones magnéticos e inspeccione periódicamente para detectar partículas de desgaste anormal.
10. Etiquete la caja de engranajes con la identificación del lubricante apropiado.
11. Establezca objetivos adecuados de limpieza y sequedad y verifique periódicamente.
12. Instale un conector de muestreo minimess para extraer la muestra de aceite en zona viva y en un punto fijo.
13. Seleccione y mantenga sellos de alta calidad y mejore cuando sea necesario.
14. Asegure la integridad de los pernos de montaje y de la plataforma.
15. Mantenga la limpieza exterior adecuadamente.

Además de las recomendaciones generales antes mencionadas, es muy recomendable integrar dispositivos con Internet industrial de las cosas (IIOT, por sus siglas en inglés) para revolucionar la cultura de la confiabilidad. Esta integración facilita una toma de decisiones más rápida, un mejor tiempo de actividad de la máquina e impulsa importantes avances en el negocio.

Los dispositivos IIOT, que son  tecnologías basadas en la nube instaladas en activos críticos, brindan información en tiempo real, monitoreo continuo y análisis de parámetros las 24 horas del día. Su rol es vital para lograr objetivos industriales relacionados con la confiabilidad de los activos, la sostenibilidad, la disponibilidad de la maquinaria, la prevención de fallas prematuras y más.

Dispositivos como  los contadores de partículas en línea y los sensores de humedad contribuyen proporcionando datos para su interpretación inmediata e integrándolos en flujos de trabajo procesables, reduciendo así el error humano en actividades como la clasificación de reportes de laboratorio, el muestreo y la manipulación. Esto mejora notablemente la confiabilidad del análisis de aceite.

De manera similar, la tecnología de ultrasonido, empleada en prácticas de mantenimiento y monitoreo de condición, ayuda en la detección de fugas y la prevención del exceso de engrase en los rodamientos de los motores, a la vez que respalda las predicciones relacionadas con la vida útil de los rodamientos, entre otros beneficios.

Mantenimiento del agua de alimentación de enfriamiento

Ahora bien, considerando la alimentación de la torre de enfriamiento, esta se compone principalmente del agua de enfriamiento en circulación. Las industrias utilizan diversas fuentes de agua de alimentación, como agua tratada, agua potable, agua de mar, agua de ríos o lagos y agua desalinizada. Estas fuentes varían en términos de contenido de sólidos disueltos, contaminantes, costo y composición química, lo que afecta directamente la eficiencia operativa y de mantenimiento del sistema de enfriamiento. 

Durante todo el funcionamiento de la torre de enfriamiento, dos subsistemas distintos pero interconectados requieren atención: la circulación del agua y la eficiencia de calor. Ambos son componentes integrales que exigen una gestión cuidadosa para garantizar un rendimiento óptimo.

Circulación de agua