Las cajas de engranajes y los alojamientos de rodamientos requieren un lavado a fondo periódico, en lugar de un simple drenado y llenado. Hay diversos indicios de esta necesidad, como el sobrecalentamiento en el reservorio, la contaminación importante por líquidos o sólidos y la presencia de un desgaste severo.
La presencia de evidencia material en forma de lodos, herrumbre, humedad, metales de desgaste, gel u otros residuos viscosos al inicio del drenado debería confirmar al técnico que es necesario realizar un lavado. Un lavado completo también es útil para eliminar contaminantes de fabricación y montaje de los reservorios de la maquinaria antes de la puesta en servicio.
Teniendo en cuenta estos factores, ¿qué constituye un lavado completo del reservorio? ¿Existen problemas específicos que el operador deba evitar? ¿Qué equipo puede o debe utilizarse para este fin? Finalmente, ¿qué elementos deben incluirse en un procedimiento de lavado detallado?
Lavado
El lavado es un proceso de circulación de fluido limpio, diseñado para eliminar agua, contaminantes químicos, aire y partículas (no adheridas a la superficie) resultantes de la fabricación, el ingreso normal, la generación interna o el desgaste de los componentes.
El lavado puede ser útil en muchas circunstancias diferentes, como las siguientes:
Para máquinas nuevas o reconstruidas, para eliminar la contaminación resultante de la fabricación, el mantenimiento o la revisión. El sistema de lubricación puede contaminarse debido a elementos de ensamblaje sucios, superficies corroídas, agua, productos de oxidación e incompatibilidad con elastómeros, como sellos, selladores y recubrimientos. Además, durante el proceso de ensamblaje, se atrae suciedad y se generan residuos al roscar, unir, soldar, etc.
Para maquinaria en servicio después de un cambio de aceite debido a una contaminación severa del fluido, falla de un componente, lubricante extremadamente degradado (oxidación) o si no se ha realizado un lavado del sistema en los últimos tres años.
En el caso de cajas de engranajes y alojamientos de rodamientos sin filtración, es necesario el lavado para eliminar la contaminación y los sedimentos. La presencia de agua, óxido, exceso de partículas de desgaste, lodos, barniz o laca, y puertos de drenado difíciles de abrir indican contaminación del sistema y la necesidad de un lavado exhaustivo.
Un remanente de diez por ciento de lubricante viejo contaminado puede ser suficiente para agotar la mayoría de los aditivos del aceite nuevo.
Qué elimina el lavado
De forma genérica, se denomina suciedad al material adherido a las superficies de contacto o sin contacto que puede ser perjudicial para los lubricantes o las superficies de trabajo críticas. La suciedad puede estar compuesta de material que se genera internamente, como barniz, depósitos de carbón, residuos químicos, lodos y herrumbre; o material que se genera externamente, como incrustaciones, escoria de soldadura, herrumbre, virutas de mecanizado y residuos metálicos
La suciedad puede eliminarse mecánica o químicamente. El lavado es un tipo de circulación de fluido a alta presión y alto caudal que se utiliza para generar el movimiento físico de los contaminantes. Dado que se utilizan presión y caudal para el lavado, la circulación de fluido limpio en el sistema no puede limpiar la herrumbre y las incrustaciones de las tuberías, remover rebabas de elementos mecanizados ni eliminar el fundente o la escoria de soldadura.
Métodos de lavado
Se practican tres niveles de lavado del sistema, dependiendo de las condiciones internas de la maquinaria y del tipo de contaminantes que comprometen el sistema. La Figura 1 proporciona un resumen de los diferentes enfoques de lavado que se pueden utilizar y de las diversas circunstancias y criterios asociados con cada método
Figura 1. Estrategias de lavado
Limpieza por recirculación: La recirculación de fluido limpio a alta velocidad para lograr un flujo turbulento ayuda a eliminar la contaminación del sistema de fluido
Lavado a presión: Una variante de la recirculación, en la que se reduce el nivel de aceite en el reservorio y se aplica un fluido a alta velocidad para despegar, levantar y arrastrar mecánicamente las partículas. El lavado a presión suspende y transporta partículas; absorbe aire, productos químicos y agua del sistema; y deja los contaminantes en el filtro.
Lavado con boquilla direccionadora: Se utiliza una boquilla conectada a una de las mangueras del carro para descargar el aceite a alta presión (ayuda a despegar los residuos adheridos). Luego, se invierte el flujo y la boquilla succiona los sedimentos.
Limpieza con disolventes: Se utilizan disolventes para eliminar depósitos orgánicos que no se pueden eliminar mediante recirculación. La limpieza con disolventes puede incorporar disolventes orgánicos (a base de hidrocarburos), halogenados, no halogenados y mezclas (son comunes los limpiadores tipo A-1, como el queroseno, o los limpiadores tipo A-2, como la nafta y el disolvente Stoddard) para disolver residuos de carbón muy incrustados o estratificados.
Los disolventes orgánicos suelen ser mezclas de hidrocarburos alifáticos y aromáticos, y disuelven la tierra en lugar de emulsionarla. Estos materiales pueden justificarse si existe evidencia de residuos carbonáceos densos.
Limpieza química: Uso de productos químicos que disuelven componentes inorgánicos. La limpieza química puede incorporar soluciones acuosas alcalinas o ácidas para lograr el resultado deseado.
Independientemente del compuesto o fluido de lavado seleccionado, a menos que sea idéntico al lubricante utilizado después del lavado, es importante retirar todo el fluido del reservorio antes del llenado final. Algunos disolventes de petróleo en una concentración del 5 % pueden diluir considerablemente la viscosidad del lubricante.
Factores para un lavado eficaz
Propiedades del fluido. La solubilidad del fluido y las características higroscópicas influyen en la eficiencia de eliminación del agua, el aire y los contaminantes químicos. La mayoría de las compañías de lubricantes ofrecen fluidos de lavado especiales (aceites inhibidos contra la herrumbre y oxidación con buen poder de disolución) que presentan las siguientes propiedades deseables:
- Compatible con los componentes del sistema y el fluido lubricante
- No corrosivo para los componentes de la máquina
- Baja viscosidad (inferior a la del aceite lubricante utilizado en el sistema)
- Alta densidad para suspender partículas
- Baja tensión superficial para eliminar el aire
- Alta solvencia
- Higroscopicidad (para la eliminación de agua)
- No inflamable
- Económico
- Recuperable
Turbulencia del fluido. Para eliminar partículas, el proceso de lavado depende de las fuerzas de suspensión, las fuerzas de arrastre y la profundidad de la subcapa laminar en el fluido estancado junto a la pared del conducto.
Como se observa en la Figura 2, la turbulencia puede tener un impacto significativo en los residuos sólidos sueltos que persisten en grietas o en la zona de bajo flujo del perímetro de las paredes o mamparas. La turbulencia en el sistema acorta el tiempo de lavado y mejora su calidad.
Para lograr una correcta eliminación de partículas, el fluido debe ser turbulento. El número Reynolds, adimensional, mide la turbulencia. En general, un número superior a 4000 representa un flujo turbulento y uno inferior a 2000, un flujo laminar. Los diseñadores de sistemas hidráulicos y de circulación se esfuerzan por crear condiciones de flujo laminar. Para las cajas de engranajes y los alojamientos de rodamientos alimentadas por un sistema circulante, la turbulencia es necesaria. Para los alojamientos independientes, el efecto de la turbulencia y la capacidad de dirigir la fuerza del fluido facilitan el movimiento del fondo del reservorio.
Figura 2. Influencia del número Reynolds en la efectividad del lavado
El número Reynolds se puede calcular mediante:
Nr=21200∗LPMv∗DNr=21200∗LPMv∗D
Donde:
LPM = caudal de fluido de lavado en litros por minuto
v = viscosidad del fluido de lavado – centistokes a 40 °C
D = diámetro interior de la tubería/tubo – mm
O también:
Nr=nDvNr=nDv
Donde:
n= velocidad del fluido – m/s
D= diámetro interior de la tubería/tubo – m
v = viscosidad cinemática en m2/s (1cSt = 1X10-6 m2/s)
Existe cierto riesgo asociado con el lavado a alta velocidad. La circulación de un fluido a alta velocidad con partículas contaminantes puede dañar componentes sensibles (bombas, intercambiadores de calor y válvulas). Además, estas altas presiones y caudales pueden afectar los filtros del sistema. Es necesario desviar los componentes sensibles al flujo o a los contaminantes.
Las carcasas de los filtros pueden dejarse en su lugar si se retiran los elementos filtrantes. Los componentes que restringen el caudal y, por lo tanto, aumentan la caída de presión, deben aislarse del circuito de lavado y limpiarse individualmente.
Equipo de lavado
El equipo de lavado necesario depende del tamaño, la ubicación y los dispositivos instalados en la maquinaria. Una unidad de filtración móvil es útil si las bombas son capaces de proporcionar un caudal al menos del doble del que se utiliza normalmente en el sistema de fluido o los requisitos de flujo para el número Reynolds adecuado. Se requiere un respirador de aire para evitar la entrada de humedad y partículas durante el lavado.
Utilice filtros dúplex grandes, con indicador de presión diferencial para permitir el cambio de filtro sin interrumpir el lavado, con tasa Beta 3 = 200 o superior. Si desea eliminar agua, incluya un filtro con capacidad de absorción de agua.
Se requiere un calentador en caso de baja temperatura ambiente para mantener o reducir la viscosidad del fluido y alcanzar los requisitos de flujo. Los conectores rápidos de instalación permanente son beneficiosos para el lavado o la filtración si el conector y la tubería son lo suficientemente grandes como para facilitar el flujo. En algunos casos, se necesita un depósito distinto del cárter de la maquinaria para contener el alto volumen de fluido necesario para un lavado adecuado.
Se debe incluir un puerto de muestreo aguas arriba del filtro para analizar el fluido y determinar cuándo se ha alcanzado la limpieza del sistema. Un contador de partículas por caída de flujo en línea es la mejor opción. Si no se dispone de contadores de partículas, el uso de un filtro óptico puede ayudar a determinar la limpieza del sistema.
Procedimiento de lavado
El procedimiento de lavado depende de las características específicas de la maquinaria, las condiciones de la planta y el equipo de lavado. Para obtener los mejores resultados, siga estas pautas:
- Drene el aceite usado mientras esté caliente, para que la viscosidad sea baja y los contaminantes permanezcan suspendidos y puedan drenarse dentro del aceite.
- Inspeccione el aceite drenado y los puertos de drenado para detectar contaminación que pueda indicar la necesidad de un lavado a presión o un lavado con boquilla direccionadora.
- Si el puerto de drenado no está ubicado en el punto más bajo, las partículas sólidas pesadas, agua o emulsiones se pegarán al fondo del depósito. Es necesario hacer un lavado con la boquilla direccionadora.
- Retire los filtros de aceite del sistema.
- Bloquee o evite componentes sensibles.
- Bloquee o derive los componentes que puedan reducir la velocidad del fluido.
- Si es necesario, divida el sistema en secciones.
- Conecte el equipo de lavado a la caja de engranajes o al alojamiento del rodamiento.
- Instale un respirador de aire.
- Circule y caliente el fluido si es necesario para reducir la viscosidad y la caída de presión.
- Lave según el número Reynolds especificado para lograr una condición turbulenta.
- Monitoree el nivel de contaminación (lecturas del contador de partículas en línea o muestra de fluido e inspección óptica de la membrana de filtro).
- Haga circular el fluido durante 15 minutos más después de alcanzar el nivel de limpieza.
- Drene y seque el sistema soplando aire seco y filtrado.
- Retire los conectores de lavado.
- Vacíe y limpie las carcasas de los filtros e instale elementos filtrantes nuevos.
- Vuelva a llenar el sistema con el lubricante especificado y filtrado.
- Filtre el aceite nuevo al menos siete veces antes de poner a funcionar el sistema. Utilice un carro de filtración en sistemas sin filtración dedicada.
- Etiquete y almacene el fluido de lavado.
- Analice el fluido de lavado para determinar si es adecuado para otra limpieza.
Objetivos de limpieza del lavado
Para cajas de engranajes y rodamientos, el nivel de limpieza objetivo para el lavado debe ser al menos un número por debajo del nivel de limpieza del fluido de operación. Se recomienda un máximo de 16/14/12 (ISO 4406) para cajas de engranajes y rodamientos de sistemas críticos.
El proceso de lavado puede parecer una tarea adicional costosa, complicada y que requiere mucho tiempo para un cambio de aceite. Sin embargo, algunas condiciones justifican el esfuerzo. Los reservorios altamente contaminados en sistemas críticos requieren atención adicional para garantizar un alto nivel de confiabilidad.
El lavado de equipos nuevos y reconstruidos está justificado antes de su puesta en servicio para mantener altos niveles de confiabilidad. Un enfoque de mantenimiento proactivo que implementa el lavado de cajas de rodamientos y cajas de engranajes en servicio ayuda a prolongar la vida útil del lubricante y la durabilidad de la máquina. Generalmente, el esfuerzo y los costos del lavado se compensan con creces con una mayor confiabilidad relacionada con la limpieza del sistema.
Referencias
- E.C. Fitch. Fluid Contamination Control.
- A.R. Lansdown. Lubrication and Lubricants Selection.
- Specification ES 2184 Cleaning and flushing hydraulic systems/components – Solar Turbines.
- Robert Perez. “On-site Portable Filtration – Texas Style”. Revista Practicing Oil Analysis, mayo 2002.
- Tom Odden. “Cleaning and Flushing Basics for Hydraulic Systems and Similar Machines.” – Revista Machinery Lubrication, Julio 2001.
- Manual de Ingenieros de lubricación AISE. Segunda Edición.
- Jim Fitch. “Cuándo efectuar un lavado con aceite.” Revista Machinery Lubrication, mayo 2004.
- Jim Fitch. “Navegando por el laberinto de tácticas de lavado.” Revista Machinery Lubrication, Julio 2004.
- Jim Fitch. “Flushing Strategy Rationalization.” Revista Machinery Lubrication, Septiembre 2004.
- Jim Fitch. “Flushing and the Voice Within Your Oil.” Revista Machinery Lubrication, Noviembre 2004.
Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América