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Tomarse en serio los posibles problemas de rendimiento, vida útil de los fluidos y longevidad de las máquinas causados por el aire es un paso esencial en un plan moderno de mantenimiento en planta.
Aunque el aire generalmente se considera un recurso beneficioso, su presencia en lugares no deseados puede generar problemas significativos en una planta de fabricación. Desde el funcionamiento eficiente del equipo hasta el desempeño y vida útil de los fluidos y la longevidad de los equipos, el aire puede tener consecuencias negativas.
Es importante entender la diferencia entre aire atrapado y espuma. El aire atrapado es el fenómeno físico de burbujas de aire retenidas dentro de un fluido, mientras que la espuma es la acumulación y estabilización de ese aire atrapado en la capa superior. El aire atrapado permanece dentro de la masa del fluido y, debido a su pequeño tamaño, tiene dificultad para escapar; en cambio, la espuma está presente sobre el fluido, en la interfaz aire/líquido.
Cualquier fluido contiene intrínsecamente cierto grado de aire disuelto, pero algunas aplicaciones y métodos de transferencia de lubricantes aumentan el contacto entre fluido y aire, incrementando así el aire disuelto. Métodos como la lubricación por salpicadura, bombear aceite de un contenedor a otro, sistemas de recirculación y otros mecanismos abiertos favorecen la entrada de aire.
Por el contrario, algunos métodos, como la lubricación por goteo, sistemas de paso único y ciertas aplicaciones a altas temperaturas (donde el aire escapa fácilmente debido a la baja viscosidad del fluido), apenas introducen aire adicional.
La viscosidad del fluido juega un papel crucial. Los fluidos de baja viscosidad, como los de sistemas hidráulicos, permiten que el aire escape más fácilmente. Los fluidos más espesos, como los de cajas de engranajes, dificultan la liberación del aire, lo que requiere consideraciones adicionales para combatir la espuma.
La liberación del aire atrapado es crítica en aplicaciones como los sistemas hidráulicos, donde se necesita una respuesta fluida inmediata para un funcionamiento predecible. El aire se comprime; los fluidos no. Si hay demasiado aire atrapado, el tiempo de respuesta se reduce drásticamente, provocando una operación inconsistente.
Reducir o eliminar la espuma es igualmente importante porque interrumpe la formación de la película lubricante, lo que puede causar mayor contacto metal con metal y corrosión. La espuma suele ser un síntoma de aire no deseado ingresando al sistema por fugas en las líneas, niveles bajos de fluido o deficiencias en respiraderos o tapas de llenado.
La mezcla de fluidos incompatibles también puede generar espuma debido a reacciones químicas, siendo una de las primeras señales de mezcla accidental.
Muchas máquinas tienen mirillas donde se puede evaluar si hay aire atrapado. Deben monitorearse regularmente.
Si la espuma persistente es un problema, incluso se puede ver salir del equipo, lo que no solo es antiestético, sino que también puede representar un peligro de resbalones o riesgo de contaminar productos en producción.
La resistencia a la espuma y la capacidad de liberar aire se vuelven más críticas a medida que los depósitos de aceite en maquinaria moderna son más pequeños, dejando menos tiempo y espacio para liberar aire atrapado antes de reintroducir el fluido al sistema.
Primero, localiza y repara las fugas. Cualquier parte de un sistema cerrado que no esté herméticamente sellado tiene el potencial de introducir aire. Las fugas no siempre son fáciles de detectar, por lo que usar tintes visuales o fluorescentes puede ayudar a identificarlas.
Si el componente no es un sistema cerrado, asegúrate de que los niveles de fluido sean los correctos y que los métodos de llenado y el entorno de operación no estén contribuyendo a la entrada de aire. Mantener la cantidad recomendada de aceite ayuda a evitar que el aire se mezcle en exceso por agitación o turbulencia.
Las bases sintéticas, especialmente los polialquilenglicoles (PAG) y ésteres, son menos propensas a problemas de aireación, por lo que son una buena opción si liberar el aire es un problema importante. Lamentablemente, la liberación de aire es un fenómeno físico que los aditivos no mejoran mucho, por lo que cambiar a un fluido sintético puede ser necesario si los lubricantes a base de aceite mineral presentan problemas.
Elige formulaciones de lubricantes que contengan los aditivos antiespumantes adecuados. Estos funcionan desestabilizando las burbujas de aire para que revienten y permitiendo que las burbujas pequeñas se unan y formen burbujas grandes que puedan escapar más fácilmente. Las químicas populares antiespumantes incluyen siliconas o polimetacrilatos, pero deben estar presentes en la cantidad adecuada, ya que un exceso o deficiencia puede agravar los problemas de aire atrapado y espuma.
La contaminación por partículas en los fluidos también puede causar espuma. Asegúrate de que los filtros estén limpios o se mantengan regularmente.
Un buen ejemplo son los depósitos de fluidos para trabajo de metales, donde la espuma puede ser tan problemática que se requieren tratamientos antiespumantes directos en el tanque.
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Los primeros indicadores son visuales y olfativos: los fluidos oxidados se oscurecen y a menudo tienen un olor quemado o “alterado” comparado con el fluido nuevo. Las pruebas de aceite usado para determinar los números ácidos y niveles de oxidación mediante titulación y análisis por infrarrojo determinarán cuantitativamente el nivel de degradación. Al acercarse a los límites de condena, surgirán problemas adicionales como aumento de viscosidad y tendencia a formar depósitos y barniz en los componentes.
La temperatura tiene un efecto catalizador en la oxidación del fluido. Como regla general, por cada 20°F (11°C) adicionales por encima de 160°F (71°C), la vida útil del fluido se reduce a la mitad. Mantener los lubricantes lo más fríos posible prolongará la vida tanto de los componentes como del lubricante.
Si no es posible reducir la temperatura o la exposición al aire, monitorea los signos de oxidación mediante pruebas de laboratorio rutinarias y prepárate para cambiar los fluidos según los límites preestablecidos de oxidación, números ácidos o aumentos de viscosidad.
Si se considera que la oxidación es excesiva, revisa la química elegida. Asegúrate de que los lubricantes contengan niveles suficientes de antioxidantes, que neutralizan los productos de oxidación. En casos extremos, los lubricantes sintéticos ayudan a mitigar la oxidación, ya que bases como las polialfaolefinas, PAG, ésteres sintéticos y naftalenos alquilados son significativamente más resistentes, brindando una vida útil más limpia y prolongada. Algunos fluidos más inertes, como los perfluoropoliéteres o siliconas, resisten aún mejor el estrés por oxidación, aunque generalmente son malos lubricantes.
Además de lograr que las máquinas funcionen correctamente y que los fluidos duren más, también es importante prolongar la vida útil de los componentes. Proteger los activos contra el daño y degradación relacionados con el aire es parte de una estrategia sólida de mantenimiento.
El óxido y la corrosión son ejemplos obvios de daños causados por el aire. Los lubricantes modernos suelen estar formulados con suficiente química inhibidora para proteger adecuadamente las piezas. Sin embargo, no todos los lubricantes usan el mismo tipo de aditivos para protección contra la corrosión.
Seleccionar productos diseñados específicamente para la aplicación es fundamental. Los aceites de motor, aceites para engranajes, aceites hidráulicos, aceites para cadenas, fluidos para trabajo de metales y grasas utilizan químicas de aditivos significativamente diferentes para lograr protección.
Las piezas expuestas al aire son las más susceptibles al óxido y la corrosión, especialmente en áreas con alta concentración de sal o productos químicos. Una capa de lubricante adecuado ofrecerá protección mientras la película se adhiera a las superficies metálicas.
Sin embargo, factores ambientales o paradas prolongadas pueden exponer las piezas al aire, a menudo con consecuencias alarmantes. Los componentes almacenados durante períodos prolongados requieren algún tipo de protección antioxidante de largo plazo.
Cuando pequeñas burbujas de aire atrapadas colapsan, se crea un chorro caliente donde el aire pasa rápidamente por el centro. Si esto ocurre cerca de superficies de los componentes, las ondas de choque localizadas y los microchorros generan ruido y causan micropicaduras, dañando las superficies interiores de la máquina.
Las picaduras pueden afectar dientes de engranajes, bombas centrífugas, componentes hidráulicos y otras piezas, llevando eventualmente a la degradación del activo. Con el tiempo, el desgaste por colapso de estas microburbujas produce daños severos, que se manifiestan visualmente como una superficie opaca y desgastada. A medida que aumentan los caudales, la intensidad del daño por picaduras también crece. Si no se remedia, este daño por fatiga de cavitación puede volverse lo suficientemente severo como para agrietar el metal profundamente hasta que la pieza deje de funcionar.
Los primeros identificadores son el oído y el tacto. Las cavidades de burbujas colapsantes generan ruido por las ondas de choque, y la severidad puede evaluarse por el nivel del ruido, generalmente acompañado de vibraciones. Aquí es útil un análisis de vibración para detectar niveles anormales. Si hay una pérdida detectable en la eficiencia de la bomba de circulación, probablemente también haya cavitación.
La forma más sencilla de prevenir la cavitación es eliminar el aire y las microburbujas de los sistemas de circulación. En la mayoría de los casos, esto no es completamente posible. Las superficies más duras resisten mejor el daño por cavitación que las más blandas, pero eventualmente también sufren daños. Disminuir la vibración reforzando componentes y asegurándose de que las superficies internas sean lisas ayuda. Reducir la velocidad del fluido, donde sea factible, también disminuirá las fuerzas de cavitación y el daño resultante.
Minimizar la presencia de aire en los sistemas de lubricación y maquinaria es esencial para mantener la eficiencia del equipo, la longevidad de los fluidos y la confiabilidad general de la planta. Al seleccionar los lubricantes correctos, abordar fugas e implementar las mejores prácticas para el manejo del aire, los fabricantes pueden mitigar los riesgos de atrapamiento de aire, oxidación y daños por cavitación. Un enfoque proactivo de monitoreo y mantenimiento garantizará un rendimiento óptimo, reducirá costosos tiempos de inactividad y prolongará la vida útil tanto de los fluidos como de los equipos.
