Mantenimiento hidráulico proactivo frente a reactivo

Jack Weeks, GPM Hydraulic Consulting. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América

Hay mucho que decir sobre el mantenimiento reactivo. ”¡Si no está descompuesto, no lo repares!” es una frase común en todo el mundo. En muchas de nuestras clases de hidráulica, los estudiantes nos dicen que sus supervisores no les darán tiempo para muchas de las técnicas de mantenimiento preventivo que enseñamos.

Naturalmente, como consultores hidráulicos abogamos por una rutina de mantenimiento más proactiva que la que solemos encontrar en las instalaciones que visitamos.

No es que no comprendamos las demandas de los entornos industriales del mundo real. Los entendemos muy bien. Nuestro sustento depende de ello. Sabemos que gran parte del tiempo de un profesional de mantenimiento se dedica a apagar incendios y que, en ocasiones, se debe sacrificar el mantenimiento preventivo en favor de la producción continua.

Pero también sabemos que una máquina que se comporta de manera extraña es una máquina que pronto se transformará de un activo a un pasivo. El truco consiste en saber cuándo dejarla en paz y cuándo intervenir. Hay algunas ocasiones en las que no tomar medidas casi definitivamente dará como resultado una falla en la máquina.

Movimiento demasiado lento

Cuando una máquina se mueve más lentamente de lo que solía hacerlo, no solo está cansada. Una reducción de la velocidad significa una reducción del flujo. O la bomba no entrega tanto flujo como solía hacerlo o el flujo que entrega no llega al actuador.

Piense en cómo falla un componente hidráulico: tiene fugas. O gotea al piso, en cuyo caso el problema es obvio, o gotea internamente, una condición llamada “bypass”. Busque el componente en derivación y encontrará su problema de velocidad. Ignórelo y se encontrará con una pérdida de tiempo de producción.

Si es la bomba la que está derivando, será necesario reemplazarla. Pero no la reemplace de inmediato solo para “ver si eso lo solucionará”. Hay algunas formas rápidas de comprobar la bomba para determinar su estado. La forma más sencilla de comprobar una bomba de desplazamiento fijo accionada eléctricamente es medir el consumo de corriente del motor de accionamiento eléctrico.

La siguiente fórmula se puede utilizar para determinar la potencia requerida para impulsar una bomba:

Potencia del motor eléctrico = galones por minuto x libras por pulgada cuadrada x 0.00067

Esta fórmula proporciona un 13 por ciento más de potencia que la requerida hidráulicamente. Esto es necesario debido a las pérdidas mecánicas y de calor en la bomba.

Si tiene una bomba que suministra un volumen de 30 galones por minuto (GPM) y la presión máxima del sistema es de 3,000 libras por pulgada cuadrada (PSI), la potencia eléctrica se puede calcular de la siguiente manera:

Potencia del motor eléctrico = 30 GPM x 3,000 PSI x 0.00067 = 60.3.

Luego puede verificar los datos de la placa de identificación en el motor eléctrico para la corriente a carga completa para un motor de 60 HP. La corriente a carga completa promedio para un motor de 460 voltios es de 77 amperes. Por lo tanto, si la presión en el sistema es de 3,000 PSI y el amperaje es inferior a 77 amperes, la bomba está en derivación.

Una bomba de desplazamiento variable tendrá un drenaje en la carcasa que evitará que se acumule presión contra el sello del eje. El aceite derivado internamente regresa al tanque a través del drenaje en lugar de aumentar la presión de la caja. Si una bomba de caudal variable tiene un drenado excesivo, está desgastada y debe reemplazarse.

Las bombas de pistón normalmente derivan del 1 al 3 por ciento del volumen máximo de la bomba, mientras que las bombas de paletas pueden derivar hasta el 5 por ciento. Al instalar permanentemente un medidor de flujo en la línea de drenado de la carcasa, el flujo se puede medir con regularidad. La bomba debe cambiarse cuando el flujo de drenado de la caja alcance el 10 por ciento del volumen máximo de la bomba.

Una lista de verificación de mantenimiento preventivo mensual puede indicarle de un vistazo cómo está funcionando su bomba. ¿Cuánto tiempo habría tardado realmente en realizar comprobaciones de referencia del consumo de corriente y el flujo de la caja en momentos en los que sabía que la bomba estaba bien?

La bomba no es lo único que puede derivar y ralentizar su máquina. Casi todos sus componentes pueden derivar. Esto incluye válvulas direccionales, cilindros, motores hidráulicos, válvulas proporcionales, válvulas de alivio y otras válvulas de control de presión.

Cuando un componente entra en derivación, habrá una caída de presión. Como enseñamos en nuestras clases, cualquier caída de presión que no resulte en trabajo mecánico generará calor. Un aumento anormal de temperatura en cualquier componente indica una derivación, pero no hay forma de saber qué es anormal a menos que ya sepa qué era normal.

Por lo tanto, le conviene estar familiarizado con sus máquinas. Una pistola de temperatura infrarroja puede ser invaluable para aprender las ganancias de temperatura normales y detectar las anormales.

 Ruidos extraños

Los sonidos inusuales provenientes de una máquina hidráulica indican una falla inminente. Si su automóvil comenzara a hacer un ruido extraño, lo revisaría o lo haría revisar de inmediato, ¿no es así? Entonces, ¿por qué permite que sus costosas máquinas hidráulicas pidan ayuda mientras siguen trabajando? La producción se detendrá en poco tiempo si no se abordan ciertos sonidos.

La aireación y la cavitación son indicaciones comunes de falla de la máquina. Mucha gente no sabe la diferencia entre los dos, y la mayoría simplemente los dejará continuar hasta que la bomba falle y deba ser reemplazada. Pero si estos indicadores se detectan temprano, se puede evitar la falla de la bomba.

La cavitación es un gemido constante y agudo. La aireación es mucho más errática y suele ir acompañada de un sonido similar al sonido de piedras dentro de una bomba. Ambos destruirán la bomba si no se corrigen de inmediato.

La causa más común de cavitación es un cedazo o filtro de succión obstruido. Los cedazos de succión generalmente están por debajo del nivel del aceite, fuera de la vista y fuera de la mente. Si se escucha cavitación, revise el cedazo.

La baja temperatura del aceite es la segunda causa más común de cavitación. Nunca encienda la máquina con aceite a una temperatura inferior a 5 ºC (40 ºF). Además, nunca la ponga bajo carga hasta que la temperatura sea de al menos 20 ºC (70 ºF). La salida de la bomba es directamente proporcional a la velocidad del motor de accionamiento. Si el motor impulsor se reemplaza por uno que excede las especificaciones de la bomba, cavitará y se destruirá a sí mismo rápidamente.

La aireación resulta del aire exterior que ingresa a la succión de la bomba. Una fuga en la línea de succión, un sello del eje desgastado o acoplamientos desalineados pueden hacer que la bomba se airee. Recuerde que la presión en la succión de la bomba está por debajo de la presión atmosférica, por lo que el aceite no se escapará, pero sí entrará aire. Un nivel bajo de líquido puede hacer que el aire entre en la bomba junto con el aceite, así que verifique sus niveles de líquido.

Hace unos años, me llamaron a una planta que tenía espuma saliendo por un respiradero 30 minutos después de la puesta en marcha. La causa eventual fue un acoplamiento defectuoso que desgastó el sello del eje de la bomba. El aire ingresó al sistema a través del sello del eje, que finalmente regresó al depósito y se purgó a través del respiradero.

 Calentamiento excesivo

El calor excesivo es la segunda causa más común de fallas hidráulicas, siendo la primera el aceite contaminado. Mientras la máquina siga generando ingresos, la mayoría de la gente permitirá que continúe el problema del calor.

Pero si no se controla, una máquina que se sobrecalienta siempre resultará en tiempo de inactividad. El aceite mineral comienza a descomponerse químicamente a 60 ºC (140 ºF). Se forman depósitos de barniz y hacen que las válvulas se peguen. La viscosidad desciende y las propiedades lubricantes del aceite comienzan a disminuir. Cada componente de la máquina sufre como resultado.

Recientemente me llamaron a una planta de madera contrachapada por un sistema que se estaba deteniendo debido a una alta temperatura del aceite. El sistema utilizaba una bomba de paletas de desplazamiento variable de 60 galones por minuto para impulsar un motor hidráulico. El aceite que salía del motor hidráulico circulaba a través de un intercambiador de calor antes de regresar al tanque.

El sistema funcionaba bien mientras el motor hidráulico estuviera girando, pero se produjo una parada durante largos períodos de inactividad. Se instaló un medidor de flujo para verificar el flujo de drenado de la carcasa. Cuando estaba en funcionamiento, la presión para impulsar el motor era de 350 PSI y el flujo de la carcasa era de 3 GPM. Cuando el sistema estaba inactivo, la presión aumentaba a 900 PSI en el puerto de salida de la bomba.

Luego, el flujo de la caja aumentó a 9 GPM. La línea de drenado de la carcasa se conectó directamente al depósito, evitando cualquier enfriamiento del aceite. La bomba estaba derivando excesivamente a 900 PSI, generando calor excesivo.

Siempre me sorprende que la gente a menudo se enfrente a un problema de calor agregando un intercambiador de calor o aumentando el tamaño del que ya está instalado. Esto no resuelve el problema, solo enmascara el síntoma. Cuando una máquina se sobrecalienta, está trabajando más de lo necesario.

Se desperdicia dinero al permitir que la máquina se sobrecaliente, y luego se desperdicia más para enfriarla nuevamente. Tenga en cuenta que si la máquina funcionaba bien hace dos semanas y ahora se está sobrecalentando, el problema no es un problema de diseño. Algo está mal y es necesario solucionarlo. Aumentar la capacidad del intercambiador de calor (o colocar bolsas de hielo en la máquina, mojarla con una manguera contra incendios, abrir las puertas, etc.) no es la respuesta. Encuentre la fuente del exceso de calor y corríjala.

Hay cientos de posibles fuentes de calor en la mayoría de las máquinas hidráulicas, pero algunas son más comunes. Los ajustes de presión incorrectos causan muchos problemas de calor. Si un compensador de la bomba se ajusta más alto que la válvula de alivio, las temperaturas se dispararán.

En ausencia de recomendaciones del diseñador, recomiendo que la válvula de alivio se establezca 250 PSI más alta que el compensador. Si la válvula de alivio está descargando, siempre debe investigarse. Recuerde que las válvulas de alivio en los sistemas de bombas de compensación de presión solo descargan cuando algo anda mal.

Las presiones generalmente se establecen más altas de lo que deberían ser. Esto puede ser un problema con los sistemas de válvulas servo y proporcionales. Las válvulas servo y proporcionales son generadores de calor notorios porque rara vez, o nunca, están completamente abiertas.

Siempre hay una caída de presión a través de ellas. Siempre que se produzca una caída de presión y no se realice ningún trabajo útil como resultado, habrá calor. Cuanto mayor sea la presión en el sistema, mayor será la caída de presión a través de las válvulas y se generará más calor.

Incluso si todas sus presiones están configuradas correctamente, la máquina puede sobrecalentarse si tiene un intercambiador de calor que no se cuida adecuadamente. Los intercambiadores de calor de aire, que son similares al radiador de un automóvil, deben ubicarse cerca de una fuente de aire frío. Las aletas también deben permanecer limpias, es decir, siempre debe poder ver la luz del día a través de ellas. Si las aletas se doblan, deben enderezarse con un peine de metal.

El lodo en un depósito absorberá el calor y dificultará que el depósito lo disipe. Los lodos también pueden ingresar a la línea de succión de la bomba y contaminar todo el sistema. Drene y limpie el depósito al menos una vez al año o con más frecuencia en ambientes polvorientos.

Una de las mejores medidas proactivas que puede tomar es desarrollar una lista de verificación de mantenimiento preventivo para cada uno de sus sistemas hidráulicos. Al verificar sus sistemas de manera regular, a menudo encontrará un componente defectuoso antes de que provoque el apagado de la máquina.