Los sistemas de lubricación centralizada se desarrollaron para suministrar lubricante a múltiples puntos de lubricación en la cantidad correcta, en el lugar correcto y en el momento correcto. Sin embargo, puede ser difícil confirmar que el lubricante llegue de manera confiable al punto de lubricación. Actualmente, la mayoría de los sistemas de lubricación centralizada en el mercado no ofrecen un medio para confirmar el flujo al punto de lubricación.
Debido a esta falta de confirmación, a veces se opta por la lubricación manual. Esto, a su vez, reduce la confiabilidad de la lubricación de la maquinaria. La buena noticia es que existen soluciones disponibles para mejorar la confiabilidad de los sistemas de lubricación centralizada con la confirmación del flujo de lubricante.
Sistemas de lubricación centralizada
Los sistemas de lubricación centralizada han evolucionado a lo largo de los años con diferentes dispositivos de aplicación. Existen tres sistemas principales de lubricación automática adecuados para dispensar tanto grasa como aceite: sistemas progresivos en serie, paralelo de línea simple y paralelo de doble línea. Debido a que el lubricante en estos tres sistemas se dispensa en un punto de lubricación y se pierde durante la aplicación, a veces se les llama sistemas a pérdida total.
Otros sistemas de lubricación centralizada incluyen sistemas de circulación de aceite y sistemas de lubricación por niebla de aceite. Debido a las diferencias en las unidades de dispensación de lubricante de estos sistemas, la confirmación del flujo de lubricante debe implementarse de manera diferente.
Sistema progresivo en serie
Un sistema progresivo en serie típico dispensa lubricante a través de válvulas divisoras. Los sistemas más grandes pueden tener alimentaciones de válvulas divisoras primarias y múltiples válvulas divisoras secundarias. El principio de funcionamiento de un sistema progresivo facilita el bloqueo de todo el sistema cuando hay una obstrucción en cualquier punto de lubricación.
Figura 1. Ejemplo de un sistema progresivo en serie (cortesía de Lincoln Industrial)
La mayoría de los sistemas progresivos en serie están equipados con un pasador indicador en uno de los puertos para proporcionar una indicación visual del correcto funcionamiento del sistema. Algunos sistemas progresivos están equipados con un interruptor de proximidad o un dispositivo de conteo de ciclos para identificar un bloqueo o atasco del sistema
Figura 2. Las prácticas comunes de monitoreo del pasador indicador pueden incluir un interruptor de proximidad (arriba a la izquierda), un interruptor de proximidad con conteo de ciclos (abajo a la izquierda) y un contador de ciclos con registro de datos (arriba a la derecha). (Cortesía de Lincoln Industrial)
Si bien el monitoreo del pasador indicador mejora la confiabilidad de los sistemas progresivos en serie, no cubre la falla de una línea de alimentación o una fuga en el punto de lubricación. Para brindar una garantía del 100 % de la lubricación en el punto de lubricación, se necesita la confirmación del flujo de lubricante.
Sistema paralelo de una sola línea
Un sistema paralelo de una sola línea dispensa lubricante de forma independiente a través de inyectores. La obstrucción de un punto de lubricación o un inyector defectuoso no afectaría al sistema en su conjunto. Uno o varios puntos de lubricación obstruidos no se detectarían fácilmente a nivel del sistema.
La mayoría de los inyectores de una sola línea también están equipados con un pasador indicador, pero este pasador no confirma el flujo de lubricante en el punto de lubricación. Si bien es posible usar un interruptor de proximidad para monitorear el funcionamiento de un inyector, esto aún está lejos de la confirmación del flujo en el punto de lubricación.
Figura 3. Ejemplo de un sistema de lubricación paralelo de una línea (cortesía de Lincoln Industrial)
Sistema paralelo de doble línea
Un sistema paralelo de doble línea dispensa lubricante de forma similar al sistema paralelo de una sola línea, pero en este caso a través de dos líneas de alimentación de lubricante y el empleo de una válvula reversible, que alterna el flujo de lubricante entre ambas líneas de alimentación.
Las válvulas de dispensación de lubricante de doble línea también pueden equiparse con un pasador indicador. El movimiento de este pasador indicador puede confirmar el flujo en la válvula. A diferencia de la válvula divisora progresiva, las válvulas de dispensación de doble línea pueden disponerse en paralelo para que sean independientes entre sí. Sin embargo, el pasador indicador en las válvulas de dispensación de doble línea no cubre la línea de alimentación.
Figura 4. Una válvula dosificadora típica de doble línea viene con un pasador indicador de pistón. Su movimiento puede comprobarse visualmente a través de una tapa transparente o controlarse con un interruptor de proximidad. (Cortesía de Lincoln Industrial)
Sistemas de circulación de aceite
Figura 5. Sistema centralizado de circulación de aceite (cortesía de SKF)
Cuando las aplicaciones requieren extraer calor de los rodamientos y cojinetes mientras se proporciona lubricación, generalmente se elige un sistema de circulación de aceite. En estos sistemas, se bombea un gran volumen o un alto flujo de aceite a través del sistema. El exceso de aceite retorna a un depósito y se filtra antes de volver a entrar al sistema de lubricación.
Si es necesario, el sistema se puede expandir con válvulas divisoras progresivas o equipar con una restricción de flujo para distribuir adecuadamente el flujo de aceite. La mayoría de los sistemas de circulación de aceite están equipados con un visor o medidor en la tubería para la confirmación del flujo. El flujo también se puede monitorear con un transductor de flujo láser óptico sobre una sección de tubo transparente
Sistemas de niebla de aceite
Los sistemas de lubricación por niebla de aceite se utilizan ampliamente en equipos rotativos grandes donde la fluctuación de temperatura es relativamente pequeña. La niebla de aceite se genera a través de un venturi o vórtice con el paso de aire comprimido y se transporta a través de tuberías hasta los reclasificadores en los puntos de lubricación, donde se condensa en gotas de aceite para lubricar los rodamientos.
Dado que un sistema de niebla de aceite tiene presión en la tubería y el flujo de niebla de aceite es relativamente difícil de medir, el monitoreo de este tipo de sistema es un desafío.
Sistemas de lubricación aire/aceite
Un avance más reciente en la lubricación de rodamientos de alta velocidad es el sistema aire/aceite. En este sistema, se inyecta aceite líquido mediante una bomba de desplazamiento positivo directamente en la corriente de aire a intervalos de tiempo específicos. La corriente de aire comprimido impulsa el aceite en forma de gotas a través de la línea de alimentación para lubricar el rodamiento.
Se han desarrollado sensores de confirmación de flujo para este tipo de flujo de aire/aceite. Uno de estos dispositivos se llama sensor de disparo de aceite, que se puede usar para monitorear la continuidad del flujo de aceite en sistemas de aire/aceite.
Confirmación del flujo de lubricante
Aunque muchos sistemas de lubricación centralizados tienen un indicador incorporado para verificar que el lubricante se esté suministrando correctamente en la válvula dispensadora, esto no garantiza que el flujo de lubricante llegue a su punto objetivo. La forma más confiable de asegurar un desempeño adecuado de lubricación es confirmando el flujo en el punto de lubricación.
El flujo de lubricante en los sistemas de lubricación centralizados se puede dividir en dos tipos: intermitente y continuo. Para el flujo intermitente, el lubricante puede ser aceite o grasa, mientras que el flujo continuo suele ser para aceite, niebla de aceite o aire/aceite.
Hay varios sensores disponibles para lograr la confirmación del flujo, incluidos caudalímetros, interruptores de ausencia de flujo, interruptores de CA de monitoreo de flujo, interruptores de flujo inductivos, interruptores de flujo de termistor e interruptores de flujo de campo magnético.
Medidor de flujo o caudalímetro
Un medidor de flujo de lubricante o transductor de flujo es muy similar a un medidor de combustible en una gasolinera. Los medidores de flujo que tienen un par de engranajes ovalados equipados con un imán y un interruptor de lengüeta son los más utilizados en la industria. Este tipo de medidores de flujo requieren una unidad de evaluación corriente abajo o un medidor de pulsos para monitorear el flujo. La unidad de evaluación tiene límites superior e inferior que se pueden configurar y monitorear.
Por ejemplo, el volumen de lubricante a través del medidor debe estar entre 10 y 12 centímetros cúbicos en 60 minutos. Si el volumen de lubricante en el intervalo de tiempo especificado excede el límite, se mostrará o comunicará una advertencia o alarma. Aunque un medidor de flujo se puede usar en sistemas de flujo intermitente, es más adecuado para sistemas de circulación de aceite.
Interruptores de ausencia de flujo
Un interruptor de ausencia de flujo está diseñado exclusivamente para sistemas de lubricación de flujo continuo o semicontinuo. Se implementa mediante un interruptor de contacto eléctrico que se activa por un émbolo bajo la fuerza de un resorte. En condiciones normales, el flujo continuo de lubricante empuja el émbolo alejándolo del interruptor eléctrico, contrarrestando la fuerza del resorte sobre el émbolo. Cuando el flujo de lubricante se detiene, la fuerza del resorte impulsa el émbolo hacia el interruptor eléctrico y finalmente lo cierra.
El interruptor cerrado puede activar una alarma o apagar directamente la maquinaria protegida. Un interruptor de ausencia de flujo típico no necesita un controlador ni un dispositivo eléctrico para proteger la maquinaria y es popular en compresores de gas grandes donde se desea una protección directa. Un interruptor de ausencia de flujo se puede instalar cerca del punto de lubricación, pero aún habrá un tubo corto que conecta la salida del interruptor de ausencia de flujo con la entrada del punto de lubricación.
Interruptor de CA para monitoreo de flujo
La mayoría de los interruptores de monitoreo de flujo están diseñados para verificar el flujo en un sistema de circulación de aceite. Sin embargo, también existen ciertos modelos disponibles para flujo de aceite intermitente. Tenga en cuenta que las diferentes tasas de flujo con variaciones de viscosidad del lubricante requerirán diferentes modelos para adaptarse a la aplicación.
Interruptor de flujo inductivo
Un interruptor de flujo inductivo está diseñado para detectar el flujo intermitente de un dispositivo dispensador. El detector de flujo utiliza un sensor inductivo para monitorear el movimiento de una bola de retención impulsada por el flujo de lubricante. El sensor de flujo puede someterse a una presión de hasta 3000 psi.
Actualmente está disponible un sensor de flujo de grasa con una sensibilidad de flujo de 0.016 cc y superior por disparo. Sin embargo, el flujo de 0.03 cc por ciclo de un inyector en un sistema paralelo de una sola línea no se reconocerá porque la fuerza del flujo de lubricante no es lo suficientemente alta como para superar la fuerza del resorte de polarización. La fuerza del resorte es ajustable para compensar la viscosidad del lubricante.
Interruptor de flujo de termistor
Un interruptor de flujo de termistor monitorea el flujo de lubricante basándose en el cambio de temperatura en el elemento sensor. Ciertos interruptores de flujo de termistor requieren un controlador corriente abajo para evaluar la señal del flujo de lubricante. En los sistemas de lubricación aire/aceite, el flujo es relativamente bajo, por lo que solo una fina capa de aceite pasa a través de la tubería o el tubo de la línea de alimentación. Detectar el flujo de una capa tan fina requiere un dispositivo sensible. Los interruptores de flujo de termistor son una opción viable debido a la mayor tasa de intercambio de calor que proporciona el flujo mixto de aire y aceite.
Interruptor de flujo de campo magnético
El mecanismo de funcionamiento de un interruptor de flujo de campo magnético es bastante similar al de un interruptor de flujo inductivo. En lugar de monitorear el movimiento de la bola de retención con un sensor inductivo, los interruptores de flujo de campo magnético utilizan un sensor de campo magnético para detectar el movimiento de una bola de retención magnética a través de materiales no ferrosos como el acero inoxidable, el latón y el aluminio.
Esta tecnología de detección proporciona una mayor resistencia del material del cuerpo del sensor, lo que permite su aplicación a alta presión (5000 psi). La sensibilidad de los interruptores de flujo de campo magnético se ha mejorado añadiendo un émbolo de alineación de campo magnético, que también ofrece una mayor restricción del flujo para una mejor detección de volúmenes de flujo pequeños y aplicaciones menos viscosas.
Selección de sensores de confirmación de flujo
Con tantas variaciones en los sistemas y sensores, seleccionar el sensor de confirmación de flujo adecuado puede ser un desafío. Se deben tener en cuenta los siguientes factores:
- Continuidad del flujo (flujo intermitente o continuo)
- Lubricante (grasa, aceite, niebla de aceite o aire/aceite)
- Volumen o caudal
- Rango de temperatura de funcionamiento
- Presión del sistema
- Viscosidad o viscosidad aparente
- Ubicación del sensor
- Grado de protección IP
- Requisitos de alimentación y salida del sensor
La tabla 1 resume los diferentes sensores y su aplicación.
Tabla 1. Sensores de confirmación de flujo y sus aplicaciones
Recuerde que la confiabilidad de los sistemas de lubricación centralizados puede mejorarse confirmando el flujo del lubricante. Sin embargo, la implementación de dicha confirmación debe seguir ciertas pautas, entre ellas:
- El sensor de confirmación de flujo debe instalarse lo más cerca posible del punto de lubricación. Idealmente, el dispositivo debe instalarse directamente en la entrada del lubricante.
- La sensibilidad de la mayoría de los interruptores de flujo se verá afectada por la viscosidad del lubricante, aunque los medidores de flujo son menos sensibles a la viscosidad. Es posible que sea necesario seleccionar diferentes modelos para adaptarse a la viscosidad del lubricante.
- La temperatura del entorno y el volumen de flujo son otros factores importantes para considerar al elegir una solución de confirmación de flujo.
Paul Conley, SKF; Canlong He, SKF. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América