Michael C. Brown, Noria Corporation. Traducido por Pilar Esquivel, Noria Latín América

Publicado en la revista Machinery Lubrication (4/2017)

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Los sellos limpiadores son la primera línea de defensa para muchos sistemas hidráulicos. Desafortunadamente, también son un problema fijo para la mayoría de los operadores de maquinaria hidráulica. Las rayas y las marcas microscópicas en la superficie de los vástagos pueden reducir significativamente la vida útil de los sellos de los componentes y dar a los contaminantes un camino fácil para ingresar en el sistema. Partículas tan pequeñas como 5 micrones pueden actuar como papel de lija sobre estas superficies, causando una cadena de desgaste que crece exponencialmente en estos sistemas con tolerancias mínimas.

Los sellos limpiadores de los sistemas hidráulicos, que también se conocen como raspadores, de exclusión o contra el polvo, se instalan en el lado externo de la cabeza del cilindro para evitar que la suciedad, el polvo, las virutas y la humedad entren en los cilindros/vástagos del pistón cuando este se retracta en el sistema. Esto a su vez evita la contaminación del aceite hidráulico, lo que podría causar desgaste en los anillos, los sellos y otros componentes sensibles.

Diseños de sellos limpiadores

Los sellos limpiadores no son hechos iguales, ni deberían serlo, ya que deben funcionar en distintas industrias. También deben lidiar con la contaminación de los lavados a alta presión, la exposición a cambios de clima extremos y ataques químicos. Para sobrevivir a estas condiciones, los sellos están hechos normalmente de materiales para servicio pesado como el poliuretano de alto rendimiento. Además, hay que considerar el factor de diseño, incluida la geometría de los labios y las ranuras del sello.

Cuando el vástago del cilindro se extiende más allá del sello del vástago, queda una fina película de aceite sobre el vástago, atrapada en las imperfecciones microscópicas de la superficie. El grosor de la película de aceite dependerá del acabado de la superficie, el sello del vástago y la velocidad superficial del vástago. Durante la carrera de retorno, esta película delgada puede eliminarse con un sello limpiador agresivo, lo que produce una fuga en el sistema. Por lo tanto, es importante colocar correctamente los sellos limpiadores y el vástago. Si los sellos limpiadores y el vástago no coinciden correctamente, pueden producirse fugas y fallas prematuras.

Algunos de los diseños más comunes de sellos limpiadores incluyen labio simple, labio recto, labio biselado, labio redondeado y doble labio. Los diseños de labio simple y de labio recto son los más agresivos. Ofrecen el mejor rendimiento de raspado y eliminación de suciedad, y se recomiendan para aplicaciones con alta contaminación.

Un labio biselado o achaflanado es menos agresivo. El borde biselado permite que la película microscópicamente delgada de aceite se retraiga en el vástago y regrese nuevamente dentro del sistema, al mismo tiempo proporciona una adecuada exclusión de contaminantes en ambientes menos contaminados.

El borde redondeado es el diseño menos agresivo y se usa normalmente en aplicaciones neumáticas para mantener una película delgada de aceite o grasa en el vástago y para mantener lubricados el vástago del pistón y el sello.

El limpiador de doble labio es una de las maneras más efectivas de mejorar el rendimiento del sellado en un sistema. Este diseño debe combinarse con sellos de para vástagos de larga duración. Elimina la presión acumulada del fluido entre el limpiador y los sellos del vástago liberando presión más allá del sello y dentro del sistema.

Acabado de la superficie del equipo

El acabado de la superficie del vástago del cilindro puede afectar severamente la vida útil de un sello limpiador. Una superficie de contacto con rasguños, rayas, muescas o marcas de maquinado en espiral puede crear   fugas en diferentes direcciones y ser abrasivo para el sello. Como regla general, cuanto menor sea el acabado de la superficie de sello, mejor será su rendimiento general. Un valor de acabado más bajo generalmente significa un desgaste reducido y una mayor vida útil del sello. Sin embargo, un acabado demasiado liso conducirá a un aumento significativo en el desgaste del sello. Sin picos y valles microscópicos, no se puede retener lubricante entre el borde de sellado y la superficie de sellado. Estos picos y valles son necesarios para canalizar el lubricante y evitar el contacto directo que causaría fricción y desgaste.

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Figura 1. Limpiador con doble sello de labio

Para los sellos de politetrafluoroetileno/teflón (PTFE por sus siglas en inglés), la transferencia de una película delgada de politetrafluoroetileno (PTFE) desde el borde del sello a la superficie dinámica de acoplamiento es fundamental para mejorar la vida útil del sello. Las superficies dinámicas con acabados relativamente ásperos desgastan el material del borde del sello demasiado rápido. Sin embargo, las superficies en movimiento que son extremadamente lisas dan como resultado una transferencia de material que no es suficiente para formar una película delgada y conducirá a un aumento en el desgaste del sello. Los parámetros utilizados para describir el acabado de la superficie se definen en la norma ISO 4287, como se muestra en la tabla a continuación.

Fuelles/Cubiertas flexibles

Varios factores deben coincidir para que los sellos limpiadores funcionen correctamente. Un buen plan de contingencia o respaldo para sus sellos limpiadores es usar fuelles y/o cubiertas flexibles. Los fuelles ofrecen una forma efectiva de mantener los contaminantes fuera de los sellos limpiadores de sus cilindros y, por lo tanto, fuera del sistema hidráulico. Rechazan los contaminantes al envolver el vástago del cilindro cuando se mueve hacia adentro y hacia afuera entre el sello limpiador y la junta del vástago. Esta acción garantiza que se cubra toda la longitud del vástago del cilindro y sella el ingreso de contaminantes como la suciedad, el polvo, el agua y los contaminantes del proceso.

Los fuelles pueden estar hechos de caucho, lona vulcanizada, Gor-Tex, cloruro de polivinilo (PVC, por sus siglas en inglés) moldeado por inyección o tela resistente al fuego. Si bien son excelentes para mantener fuera a los contaminantes, también pueden dificultar la inspección de los sellos.

Control de contaminación

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Tabla 1. Parámetros utilizados para describir el acabado de la superficie.

Si supone que su sistema hidráulico se está haciendo lento y que hay fugas de aceite en los cilindros, retire un filtro y analícelo. Vacíe el contenido en una toalla blanca y observe con un microscopio. Si tiene un programa de análisis de aceite, verifique los resultados de la prueba para ver si ha tenido un aumento en las partículas metálicas y contaminación con elastómeros. Si es así, un sello puede estar mal y el cilindro puede comenzar a desgastarse.

Antes de buscar a los culpables, filtre el aceite hidráulico utilizando un sistema de filtración fuera de línea con filtros de 5 micrones con una tasa beta de 75-200. También un sistema de filtración en línea podría funcionar, aunque sería conveniente cambiar los filtros antes de iniciar. Es posible que ya estén saturados y solo estén circulando los contaminantes a través del sistema.

Una vez que haya filtrado el aceite y reemplazado los componentes desgastados, considere los costos de cambiar los componentes, del tiempo de paro y de las horas de trabajo involucradas. Si esto ha sucedido antes, agréguelo a la cuenta. Ahora tiene suficiente justificación para equipar su sistema con fuelles, respiradores desecantes, conexiones rápidas, puertos de muestreo adecuados y modificaciones de mirillas de nivel para cerrar completamente el sistema y obtener la confiabilidad con la que ha soñado.

Al igual que con toda la maquinaria, los sistemas hidráulicos deben inspeccionarse periódicamente. Las inspecciones diarias o semanales de sus sistemas y componentes pueden ahorrarle miles de dólares en reparaciones y tiempo de paro. Recuerde, cuesta mucho menos hacerlo bien a la primera que tener que repararlo después. Además, si no lo repara correctamente, el ciclo de ingreso de contaminación en la máquina comenzará nuevamente una vez que presione el botón de inicio.