Colombia
Chile
Costa Rica
Bolivia
Ecuador
Perú
Honduras
El Salvador
Guatemala
Puerto Rico
Panama
Paraguay
Centro América y CaribeKristine Mikulan, Industrias Schroeder/HYDAC. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América
En el contexto de los sistemas hidráulicos y de lubricación, el término “barniz” se utiliza para referirse a depósitos similares a gel, resina o barniz sólido que se forman en los sistemas de fluidos.
Causas del barniz:
- Temperatura elevada del cojinete de la turbina debido al aumento de la fricción en el cojinete
- Problemas funcionales con la válvula de control debido al aumento de depósitos en el espacio entre el pistón y la carcasa
- Problemas de refrigeración debido a que el barniz impide la transferencia de calor
- Corta vida útil del filtro
La causa de estos depósitos de barniz similares a la laca es el envejecimiento del aceite y su daño a nivel molecular.
En la mayoría de los casos, sin embargo, las fallas de funcionamiento anteriores no se atribuyen correctamente a la causa real. Esto da como resultado un trabajo de reparación ineficaz (y a menudo muy costoso).
Causas del aumento de la formación de barniz
Hoy en día, los operadores de los sistemas se enfrentan al hecho de que los aceites base utilizados están han cambiado. Mientras que en el pasado un aceite se producía exclusivamente por la destilación de petróleo crudo (aceites base del Grupo I), los procesos modernos se utilizan para reducir el contenido de sustancias peligrosas para la salud (por ejemplo, aromáticos). El cambio en el proceso de producción de aceite base ha resultado en un menor contenido de hidrocarburos insaturados/polares (Grupos II, II+ y III). Dado que los aceites base del Grupo 1 son polares, las sustancias polares se disuelven más fácilmente. Los cambios en la producción del aceite base han llevado a un lubricante con menos polaridad; por lo tanto, ahora se está viendo una reducción de la cantidad de sustancias polares que se pueden disolver en el aceite en los sistemas hidráulicos y de lubricación. El barniz es una sustancia increíblemente polar que ya no se disuelve fácilmente en los aceites base más nuevos.
Las sustancias polares tienden a disolverse más fácilmente en sustancias polares. Si se reduce la proporción de hidrocarburos polares en el aceite, los productos de envejecimiento del aceite (más comúnmente denominados “barnices”) no se pueden disolver tan fácilmente. El efecto es la turbidez del aceite o acumulación de depósitos en el sistema. Estos cambios suelen comenzar una vez que el aceite ha estado en funcionamiento durante 3 a 4 años. Tan pronto como se excede el límite de solubilidad del barniz, precipita y forma conglomerados, que conducen a depósitos en el sistema. El barniz no es más pesado que el aceite y se deposita en las superficies metálicas y en los lugares más fríos (tanque, enfriador, cuerpo de la válvula) del sistema, ¡no en el fondo del tanque!
Debido a la baja proporción de sustancias polares, estos aceites también tienen una baja conductividad eléctrica. Si este aceite fluye a través de los filtros del sistema, se puede generar una carga electrostática. La descarga electrostática (ESD, por sus siglas en inglés) ocurre en los sistemas de lubricación de turbinas como resultado de la fricción entre el fluido y los componentes del sistema. Una indicación de ESD es un chasquido claramente audible a medida que la carga acumulada se descarga, provocando chispas internas dentro del sistema.
Efectos menos aparentes involucran el movimiento de la carga eléctrica aguas abajo del filtro, lo que produce daño a los componentes del sistema y al filtro.
La cantidad de carga generada por el flujo de aceite a través de un filtro está relacionada con varias propiedades del fluido y del filtro. La generación/acumulación de carga generalmente aumenta con el incremento de las tasas de flujo (velocidad a través del elemento filtrante). La conductividad reducida del fluido, ciertos paquetes de aditivos y la temperatura más baja (mayor viscosidad del aceite) también pueden provocar un aumento de la carga electrostática en el aceite.
El tema del envejecimiento del aceite no es nuevo en modo alguno; de hecho, siempre ha sido un problema. Las características de los aceites han cambiado debido a la introducción de aceites base más refinados. Se espera que los aceites hidráulicos y de circulación soporten temperaturas más altas, sean más eficientes y tengan niveles reducidos de componentes peligrosos. Esto significa que la monitorización y el reacondicionamiento de los fluidos es cada vez más importante.
Las fichas técnicas actuales de los aceites no dan información sobre el aceite base utilizado. Dado que los nombres de los aceites a menudo no se cambian cuando se modifica el tipo de aceite base, puede significar que los aceites viejos se mezclan inadvertidamente con aceites nuevos y más modernos durante los rellenos. Dicha mezcla puede dar lugar a reacciones químicas que, en determinadas circunstancias, pueden provocar la precipitación de los productos de reacción y la formación de depósitos en el sistema.
¿Cómo reconocer el barniz?
La presencia de barniz en el aceite no se puede detectar mediante análisis de laboratorio de rutina. En los reportes de laboratorio el barniz se encuentra como un precipitado oscuro en una membrana de filtración. Esta prueba se denomina MPC (siglas en inglés de Membrane Patch Colorimetry) que registra los cambios en el color de una membrana filtrante de 0.45 µm. Se producen condiciones críticas del sistema si el valor de MPC es superior a 40. El efecto es que se producen más depósitos en el sistema.
El conteo de partículas en el laboratorio diferirá mucho de la medición en línea usando un contador de partículas portátil; por ejemplo, una medición de laboratorio puede dar 24/23/17, mientras que una medición en línea será 16/14/10. La razón de esto es que la solubilidad del barniz en el aceite depende en gran medida de la temperatura. Cuando la muestra de aceite se enfría, se excede el límite de solubilidad en el aceite y las partículas se aglomeran. Estas se cuentan principalmente en los rangos de 4 y 6 micrones del código ISO y da como resultado una gran diferencia en comparación con el código de 14 micrones. Normalmente, hay una diferencia de hasta cuatro códigos entre los rangos de 6 y 14 micrones. Tan pronto como el barniz está presente, esta diferencia puede ser de más de cinco códigos en el conteo de partículas en laboratorio a temperatura ambiente. Esta superación del límite de solubilidad es reversible; cuando aumenta la temperatura, el barniz vuelve a disolverse.
¿Cómo reducir la formación de barniz?
La tasa de envejecimiento del aceite se puede reducir implementando algunas medidas de cuidado del aceite. Estas incluyen:
- Filtración fuera de línea: limita el crecimiento del tamaño de las partículas.
- Deshidratación: minimiza la reducción de aditivos por lixiviación.
- Desgasificación: reduce el contacto con el aire y por tanto con el oxígeno.
- Evite descargas electrostáticas en el aceite y evite el envejecimiento debido a picos de temperatura locales y puntos calientes.
- Supervise cambios en la temperatura del aceite para detectar una fricción elevada en el cojinete o un acumulación excesiva en el enfriador desde el inicio.
El análisis regular del aceite y el monitoreo de su envejecimiento ayudan a evitar estados críticos del sistema, como válvulas de control atascadas en turbinas de vapor y operación insegura de la máquina.
Sistemas utilizados para reducir los efectos del barniz
La eliminación del barniz de los componentes del sistema es un proceso relativamente lento. Los productos de degradación del aceite son inicialmente partículas individuales de menos de 0.1 micrones de tamaño. Como resultado, pueden pasar primero a través del filtro y al principio no perjudican la función de la válvula. Conforme incrementa el envejecimiento del aceite o cuando se enfría (p. ej., durante una parada del sistema), estas partículas se aglomeran, aumentan de tamaño y bloquean la función de la válvula y el medio filtrante.
Se recomienda que los sistemas de eliminación de barnices funcionen durante un largo período de tiempo o que se instalen de forma permanente. La eliminación de barniz en un sistema puede ser sensible a niveles elevados de partículas metálicas de desgaste y de humedad en el fluido.
Se pueden emplear diversas tecnologías en un sistema hidráulico para eliminar el barniz. Los métodos comúnmente utilizados para la reducción o eliminación de barniz en un sistema son:
- Filtración fina
- Purificación electrostática
- Unidades de mitigación de barniz (adsorción e intercambio de iones)
- Lavado químico
El principio de funcionamiento de la filtración fuera de línea es que el barniz polimerizado en el rango de 2 micrones se elimina mediante una filtración muy fina. Se instala un sistema de filtración fuera de línea en el tanque del sistema hidráulico para una filtración continua. El uso de un enfriador antes de la unidad de filtración permite que se aglomeren y filtren los precursores del barniz. La filtración fina eliminará el barniz libre. A menudo se combina con una unidad de eliminación de agua.
Los medios filtrantes de disipación electrostática (ESD) se han introducido para eliminar posibles problemas de carga electrostática en la filtración de aceites de base tipo hidrocarburo. Pruebas exhaustivas en condiciones de laboratorio controladas y en equipos operando en aplicaciones industriales han demostrado que este medio de filtración elimina daños en el filtro y reduce significativamente la generación de carga en comparación con el medio de filtración típico de fibra de vidrio. Los elementos filtrantes se fabrican con una estructura de malla especial para reducir la carga del fluido y se utilizan en carcasas de filtro instaladas en línea.
El uso de filtración fuera de línea y medios filtrantes ESD puede resultar en una mayor seguridad operativa ya que se eliminan las chispas, la degradación del aceite y la formación de lodos. Como resultado de la filtración fina del aceite se obtienen intervalos de servicio de aceite más prolongados que pueden generar significativos ahorros de costos a través de una disminución de cambios de aceite, cambios de elementos filtrantes y fallas del sistema.
Las unidades de mitigación de barniz están diseñadas para eliminar la contaminación suave que se encuentra tanto en suspensión como en solución. Por lo general, tienen un diseño simple que es fácil de usar en un amplio rango de temperatura del fluido. El principio funcional de la unidad de mitigación de barniz es acumular partículas en el rango de < 1 micrón en una superficie activa de un intercambiador de iones. La ventaja de acumular incluso partículas muy finas es que se mejora la solubilidad del barniz en el aceite. Como resultado, el aceite se vuelve “hambriento de barniz” y los productos de envejecimiento del aceite blando que ya se han depositado en las superficies del sistema son disueltos y absorbidos por el aceite. Las unidades de mitigación de barniz no tienen ningún impacto en la eliminación de cualquier contaminante del envejecimiento del aceite endurecido que se haya formado en la superficie. La ventaja de una unidad de mitigación de barniz es que la estructura del intercambiador de iones proporciona una gran superficie de separación y se reducen los costos operativos del sistema.
El método de lavado químico se usa para eliminar el barniz utilizando productos químicos de limpieza que normalmente circulan a través del sistema para quitar el barniz de los componentes. Se agregan productos químicos al aceite para ablandar y disolver los materiales insolubles. La acción de lavado suspende los depósitos duros en el fluido, que luego se eliminan con el fluido cuando se drena del sistema. Este proceso se suele realizar durante varias horas o varios días, según el tamaño del sistema y la extensión de la acumulación de barniz en los componentes. El método de limpieza química requerirá que el sistema se enjuague con aceite limpio para eliminar cualquier rastro de los productos químicos y luego se vuelva a llenar con aceite nuevo antes de volver a usarlo.
Conclusión y resumen
El barniz está formado por partículas blandas en el rango de < 0.1 micrones que forman conglomerados y provocan depósitos de tipo gel a tipo laca dura. El cambio del aceite base ha contribuido al aumento de la formación de barnices en los sistemas. La formación de depósitos aumenta si la temperatura desciende y se forman depósitos en puntos “fríos” del sistema o si aumenta la presión.
En general, es más difícil para los aceites más refinados mantener el barniz en solución. Identificar estos aceites es difícil; en muchos casos no se puede leer directamente de la hoja de datos del aceite.
Las consecuencias de los depósitos de barniz generalmente no se atribuyen al deterioro de las propiedades del aceite base. Muchas veces se toman medidas costosas y generalmente ineficaces, como realizar una limpieza mecánica o sustituir el aceite.
La formación de barniz se puede reducir mediante el cuidado del aceite. La filtración, deshidratación, eliminación de aire y desgasificación prolongan la vida útil del aceite. Si hay un problema de barniz, una unidad de mitigación de barniz puede ayudar a eliminar el barniz “libre” y “disuelto” y reducir los depósitos en el sistema al mejorar el comportamiento de la solvencia en el aceite.