Los diseños de muchos mecanismos de máquinas comunes no han cambiado significativamente en décadas (siglos, en algunos casos). Esto es especialmente cierto en los casos donde está involucrada la lubricación. Aparentemente, los diseñadores de maquinaria que trabajan para los fabricantes de maquinaria original (OEM) tienen la impresión de que la lubricación no ha sido, o simplemente no puede ser, mejorada. Tristemente, hay máquinas nuevas, manufacturadas recientemente, que siguen basadas en esta falsa premisa. Se tiene evidencia de esto en muchos sistemas de depósito húmedo de bombas, engranajes y rodamientos.

Buenos ejemplos de esto son la gran cantidad de depósitos no circulantes de cajas de engranajes y rodamientos que abastecen aceite a las superficies en movimiento. Esos sistemas de depósito húmedo entregan lubricante empleando uno de los siguientes métodos:

  • Lubricación inundada — Las superficies en contacto están sumergidas en un baño de aceite.
  • Lubricación por levantadores – Partes en movimiento, como cucharillas, recogen el lubricante y lo lanzan sobre las superficies en contacto.
  • Lubricación por arillo o disco – Arillos o discos giratorios levantan el aceite hacia la parte superior de los canales y ranuras, los cuales alimentan a los cojinetes o rodamientos por gravedad.
  • Lubricación por salpique — El movimiento de los engranajes dentro del aceite en el depósito produce un salpicado o niebla en el interior de la carcasa, que lubrica las superficies internas de la máquina.
  • Lubricación por paletas o engranes — Se tiene un engrane que rota dentro de un depósito húmedo lanzando aceite a las zonas de contacto. Algunas veces se utilizan paletas para ayudar a levantar y transferir el aceite a las zonas de carga de los engranajes.

Todos estos métodos proporcionan apenas poco más del abasto básico de lubricante. La confiabilidad de las organizaciones de hoy demanda más que esto, especialmente para máquinas que están propensas a la falla y/o tienen una alta criticidad. Una mejora que puede instalarse fácilmente por los usuarios es una unidad de circulación de aceite que puede adaptarse a los sistemas de depósito húmedo. Los beneficios de la circulación no siempre se comprenden completamente por los diseñadores y usuarios de la maquinaria. Esta es una de las razones por las cuales el costo adicional de la inclusión de un sistema de circulación es menospreciado, viéndolo como un gasto innecesario tanto por los OEM’s como por los usuarios.

Hay cuatro tipos básicos de sistemas de circulación de aceite:

  1. Mayor confiabilidad incluyendo circulación de aceite - aCirculación y alimentación de aceite — Este es un sistema de depósito húmedo que bombea aceite a través de líneas que llevan el lubricante directamente a las superficies lubricadas (levas, rodamientos, cilindros, engranes, etc.). Por ejemplo, los motores de combustión interna lo utilizan.
  2. Circulación con nivel constante – Este sistema utiliza un pequeño reservorio externo adicional al depósito húmedo de la máquina. El depósito húmedo abastece aceite a las superficies en movimiento por uno de los métodos de lubricación mencionados anteriormente.
  3. Circulación fuera de línea — Este método utiliza un sistema tipo riñón para brindar filtración fuera de línea y controlar la temperatura. La máquina se lubrica por uno de los métodos de lubricación descritos anteriormente.
  4. Sistema hidráulico — Estos sistemas utilizan un fluido presurizado que habilita el movimiento lineal o rotatorio. Es un sistema totalmente inundado, lo que significa que las superficies en movimiento permanecen en contacto constante con el aceite en circulación.

Los sistemas hidráulicos y de alimentación de aceite son sistemas complejos desde el punto de vista de diseño y manufactura. Sin embargo, los usuarios pueden añadir circulación con nivel constante y circulación fuera de línea a la mayoría de las máquinas con depósito húmedo para ganar los numerosos beneficios de la circulación de aceite.

Beneficios de los sistemas de lubricación por circulación con nivel constante y fuera de línea

Como ya se mencionó, muchos de los beneficios de la circulación de aceite son sutiles y no se comprenden fácilmente. Sin embargo, son significativos en importancia con respecto a la confiabilidad de la máquina. La Tabla 1 presenta un desglose de las ventajas del uso de sistemas Mayor confiabilidad incluyendo circulación de aceite - bde nivel constante o fuera de línea en comparación con la lubricación por cárter húmedo convencional. Una “X” indica si el beneficio se aplica al método de circulación designado. La columna a la derecha estima la importancia del beneficio.

Para una mejor comprensión de los beneficios que brinda la circulación de aceite, se describen en mayor detalle a continuación:

Control del nivel de aceite

Muchas máquinas requieren un nivel de aceite controlado y constante. Entre ellas están las cajas de engranajes, cajas de rodamientos y lubricadores de cadena. Tradicionalmente, esas máquinas son alimentadas manualmente para mantener el nivel de aceite. En otros casos, se emplean dispositivos externos, como lubricadores de nivel constante para controlar el nivel de aceite. Sin embargo, estos no son sistemas circulantes, sino sistemas de alimentación de aceite. En la figuras 2 y 3 se muestra un sistema de circulación de aceite con nivel constante. El aceite no sólo circula, sino que abastece y rellena el depósito de aceite de la máquina. Los sistemas de circulación fuera de línea no tienen un tanque externo y por lo tanto no pueden rellenar el depósito del componente para controlar el nivel.Mayor confiabilidad incluyendo circulación de aceite - c

Figura 3. Ejemplo de un equipo para sistemas de circulación por nivel constante que puede acoplarse a un sistema convencional de depósito húmedo (Ref. Dodge-Rockwell).

Control de contaminación

Es difícil mantener la limpieza y controlar la humedad del aceite sin la inclusión de un sistema de filtración (y separadores, en ciertos casos). La filtración requiere que el aceite circule, lo que no está disponible en sistemas de depósito húmedo. La única alternativa sería utilizar periódicamente sistemas portátiles de filtración para limpiar el aceite y drenar el sistema. La filtración integrada es muy superior y debería incluirse tanto en los sistemas de circulación con nivel constante como en los fuera de línea. La filtración ofrece el beneficio adicional de poder eliminar los contaminantes aun cuando la máquina esté en descanso.

Toma de muestras en zona viva

Obtener una muestra de aceite representativa de sistemas sin circulación es todo un reto. La circulación homogeniza el aceite, de manera que la muestra contiene contaminantes, partículas de desgaste y las propiedades del aceite que son representativas de las condiciones actuales de la máquina y del aceite. Los datos del análisis de aceite son siempre más confiables cuando la muestra se toma en zona viva, comparados contra los que se extraen de fluidos estáticos o sin circulación.

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Tabla 1. Beneficios de emplear sistemas de circulación fuera de línea o con nivel constante.

Beneficios del volumen de aceite

Un sistema de circulación con nivel constante incluye un pequeño reservorio (Figura 2). El aceite en este reservorio se añade al circuito de lubricación junto con el fluido pre-existente en el depósito. Los filtros y tuberías también agregan fluido al sistema de circulación. Cuando, por ejemplo, tiene el doble de fluido, tiene dos veces más aditivo (los aditivos se sacrifican), la mitad de contaminación (por litro o por galón), la mitad de metales de desgaste, la mitad de daño térmico al aceite y una menor temperatura del aceite en general. Los beneficios de tener dos veces más lubricante triplican el intervalo de cambio de aceite (y todos los costos ocultos de un cambio de aceite). No olvide que un sistema de circulación con nivel constante con un depósito externo puede utilizarse en sustitución de un sistema de circulación fuera de línea para lograr los beneficios de un mayor volumen de aceite.

Opción de enfriamiento/calentamiento de aceite

Cuando sea necesario, puede instalarse un sistema para enfriar o calentar el aceite en el sistema de circulación.

Opción de tapón magnético

La inspección periódica de tapones magnéticos para evaluar condiciones de desgaste anormal se mejora drásticamente si los tapones se instalan en líneas del sistema de circulación en lugar de colocarlos en los puertos de drenado de aceite.

Mínimo riesgo de sedimentos y agua libre

Los sistemas de circulación interfieren con las zonas de asentamiento que permiten capturar lodos y sedimentos. En lugar de esto, lo contaminantes son atrapados por el filtro. Muchos sistemas de depósito húmedo acumulan más sedimentos en el depósito que en el aceite, una condición que es casi imposible de ver. Los sedimentos pueden alterarse súbitamente por el movimiento de la máquina, la turbulencia del aceite y las actividades de relleno/drenado de aceite. Esta perturbación de los sedimentos se refiere al “efecto pecera”, que puede hacer que se depositen en zonas críticas de la máquina y lleven a la falla súbita. La circulación de aceite también libera vapor de agua en la atmósfera de forma más efectiva. Por el contrario, los sistemas de depósito húmedo permiten que el agua se asiente en el fondo del depósito con el paso del tiempo.

Instalación de sensores en línea

La circulación de aceite es muy superior al aceite estático cuando se trata de instalar sensores en línea. Esos sensores opcionales pueden monitorear la viscosidad, partículas de desgaste, conteo de partículas, humedad y otras propiedades del fluido.

Mayor confiabilidad incluyendo circulación de aceite - e

Filtración del aceite nuevo

Cuando se añade aceite nuevo al depósito húmedo, por lo general no se filtra y se corre el riesgo de introducir suciedad a través de los contenedores. Cuando se instalan filtros en un sistema de circulación, todo el aceite que ingresa al depósito debe pasar a través del filtro (filtración de una sola pasada). Esto asegura que se puede lograr un mayor grado de control de contaminación en donde no se tiene certeza de la limpieza del aceite nuevo. Los sistemas con circulación fuera de línea también pueden equiparse con conectores rápidos y válvulas, de manera que el aceite nuevo sea bombeado hacia el depósito a través de un filtro montado en el circuito de filtración.

Qué significa todo esto

No todas las máquinas necesitan circulación de aceite. Sin embargo, se beneficiarían enormemente si se les proporcionara. En mi opinión, los mejores candidatos son aquellas máquinas que están configuradas con lubricación por depósito húmedo y están propensas a la falla y/o son críticas para la misión (alto tiempo de paro o costo de reparación); a menudo son las máquinas que tienen mayor volumen de aceite (por ejemplo 80 litros o más).

Muchas compañías distribuidoras de filtros y fluidos hidráulicos pueden proveerle lo necesario. Generalmente no se requieren altas tasas de flujo, lo que reduce los costos del equipo y de su instalación. Una vez que instala estos sistemas, los beneficios excederán por mucho a los costos de instalación.

Jim Fitch, Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latin America
Publicado en la revista Machinery Lubrication (8/2013)