Jim Fitch, director ejecutivo y cofundador de NORIA Corporation, escribió un artículo fantástico en 2013 sobre la capacidad de filtración de los filtros magnéticos.
Vea el artículo de NORIA aquí.
Acerca del autor:
Jim Fitch posee una gran experiencia «de campo» en lubricación, análisis de aceite, tribología e investigaciones de fallas de maquinaria. Durante las últimas dos décadas, ha presentado cientos de conferencias sobre estos temas. Jim ha publicado más de 200 artículos técnicos, ponencias y publicaciones. Se desempeña como delegado de los Estados Unidos en el grupo de trabajo de tribología y análisis de aceite de ISO. Desde 2002, ha sido director y miembro de la junta del International Council for Machinery Lubrication. Es el director ejecutivo y cofundador de Noria Corporation.
Contacte a Jim en jfitch@noria.com.
Seamos honestos: las máquinas en la industria están hechas en gran parte de hierro y acero. Los metales ferrosos tanto recubren estas máquinas como soportan la mayor parte de la fricción, el desgaste y la corrosión. A menudo, los componentes, piezas y superficies más críticos de la máquina son aquellos que poseen la mayor resistencia intrínseca y resistencia al desgaste. En más del 90 por ciento de los casos, estos componentes de misión crítica tienen una metalurgia a base de hierro. Algunos ejemplos comunes incluyen levas/seguidores, dientes de engranajes, ejes/muñones, elementos rodantes y pistas de rodamientos, pistones y cilindros, acoplamientos mecánicos, transmisiones por cadena, transmisiones por tornillo y rotores.
A medida que las máquinas envejecen y se desgastan, se pierde metal hacia el aceite lubricante o la grasa. La tasa de desgaste es directamente proporcional a la creciente población de partículas ferrosas en nuestros lubricantes y filtros. Estas partículas de desgaste movilizadas representan un riesgo aún mayor de causar daños colaterales en otras partes de la máquina. Algunos ejemplos comunes incluyen la abrasión inducida por partículas, la fatiga superficial y el impedimento del movimiento de las piezas deslizantes y rodantes. Asimismo, es bien sabido que las partículas metálicas son una causa raíz principal del envejecimiento del lubricante y la oxidación del aceite base.
Con raras excepciones, las partículas ferrosas causadas por el desgaste mecánico también son ferromagnéticas, lo que significa que estas partículas tienen una susceptibilidad magnética inherente. En algunos casos, este atributo es una desventaja (por ejemplo, la posible interferencia con los actuadores de solenoide), pero en la mayoría de los casos, presenta una clara oportunidad para la eliminación y detección eficiente de partículas de desgaste. Este es el tema central de mi columna en esta edición.
La susceptibilidad magnética como estrategia de control de contaminación y monitoreo de condición
Las partículas ingresarán a los lubricantes ya sea desde fuentes internas o ambientales. Por lo tanto, el primer objetivo de cualquier programa de control de contaminación es crear una barrera contra el ingreso de contaminantes (llamada exclusión de contaminantes) siempre que sea posible. Considere esto: por cada partícula que no se libera en el aceite (o que se elimina rápidamente), puede haber cinco o diez más que no se generan, o que no se permite que sean ingeridas, como resultado directo. El concepto de que las partículas generan o favorecen el ingreso de más partículas es bien conocido. Cuando es efectivo, esto presenta una importante oportunidad de confiabilidad de la máquina para mitigar las consecuencias destructivas y autopropagantes de la contaminación.
Existen numerosos dispositivos de eliminación de partículas basados en imanes y bien diseñados en el mercado. Muchos de estos productos se discutieron en un artículo escrito por mi hijo J. Bennett Fitch en la edición de septiembre de 2005 de Machinery Lubrication (visite www.machinerylubrication.com para obtener este artículo). Los filtros y separadores magnéticos tienen la capacidad de eliminar selectivamente las partículas ferrosas con diversos grados de eficiencia según factores como el tamaño de las partículas, la composición metalúrgica, el caudal, la viscosidad y la fuerza magnética (densidad de flujo).
Cuando la tecnología de separación y detección magnética se selecciona y posiciona adecuadamente en la aplicación de la máquina, los beneficios pueden ser extensos (vea la figura). Estos incluyen:
Estabilidad mejorada de oxidación del lubricante: Muchos lubricantes están altamente estresados debido a la exposición al oxígeno presurizado, la humedad suspendida y el calor. Las partículas ferrosas son catalizadores de oxidación conocidos que pueden figurativamente «avivar el fuego». Su eliminación del aceite hace exactamente lo contrario, actuando como un supresor de la oxidación. En ciertos casos, esto puede permitir el uso de lubricantes menos costosos (frente a los sintéticos, por ejemplo) en aplicaciones para lograr una vida útil extendida (cambios de aceite menos frecuentes).
Rendimiento mejorado del filtro: Cuando los separadores magnéticos se utilizan aguas arriba de los filtros, existe la posibilidad de que el filtro del sistema se beneficie de una mayor vida útil y una mayor eficiencia de captura de partículas. Esto puede resultar en un costo reducido de filtración (piezas y mano de obra) y un mejor control de contaminación.
Eliminación de partículas en fluidos sin filtrar: Muchos aceites lubricantes de maquinaria no pueden filtrarse por una variedad de razones. Estas incluyen aplicaciones lubricadas de por vida y sistemas no circulantes (aquellos sin una bomba y flujo de aceite forzado). Algunos ejemplos incluyen engranajes lubricados por salpicadura, rodamientos lubricados por baño y aplicaciones de anillo de aceite. En otros casos, el tipo de lubricante no es particularmente filtrable, como los aceites de muy alta viscosidad y los aceites que contienen aditivos sólidos o semisólidos. Si bien estos fluidos no pueden filtrarse, generalmente pueden beneficiarse de los separadores magnéticos como una alternativa práctica.
Control de partículas durante el bypass del filtro: Muchos filtros operan en bypass parcial o total durante períodos prolongados. Existe una variedad de razones por las que esto ocurre, incluyendo las condiciones de arranque en frío, la obstrucción prematura del filtro y los picos de flujo inducidos por la carga de los actuadores hidráulicos. Existen numerosas aplicaciones de filtros de aceite donde no se utiliza ningún indicador o medidor de bypass del filtro para proporcionar una alarma. Por ejemplo, la gran mayoría de los filtros de aceite en motores diésel, de gasolina y de gas natural no tienen indicador de bypass. Sin embargo, en estas mismas aplicaciones, existen numerosas causas de obstrucción prematura del filtro (una fuga de refrigerante, por ejemplo). En tales casos, los separadores magnéticos de partículas pueden proporcionar una eliminación mejorada de partículas durante el bypass del filtro.
Detección e identificación de partículas de desgaste: Lamentablemente, la mayoría de las personas ignoran el potencial de monitoreo de condición de los separadores y colectores magnéticos de partículas. Los analistas de aceite son muy conscientes de las limitaciones de depender por completo de las muestras de aceite para detectar fallas incipientes e inminentes de la máquina. Los sistemas que utilizan filtros de flujo completo de bajo micronaje pueden eliminar más del 99 por ciento de los residuos de desgaste generados por los rodamientos y los engranajes, por ejemplo. Las partículas de desgaste restantes a menudo son muy pequeñas y de baja concentración, y no representan las verdaderas condiciones de generación de residuos de la máquina. Las máquinas que tienen un alto volumen de fluido o una alta renovación de fluido (es decir, la cantidad de veces por hora que el fluido pasa a través del filtro) pueden representar verdaderos desafíos para la detección y el análisis de residuos de desgaste con el análisis de aceite convencional a partir de muestras. Por el contrario, los dispositivos de recolección magnética de partículas colocados aguas arriba de los filtros pueden permitir la inspección rápida y la recuperación de partículas vírgenes (recién formadas y no reprocesadas por la máquina) para su análisis.
Una parte de una solución integral
Por sí solos, los dispositivos magnéticos no son una cura milagrosa para los problemas de control de contaminación y las necesidades de detección de fallas. Sin embargo, cuando se utilizan en combinación con otras prácticas y tecnologías de mantenimiento prudentes, se puede lograr un nivel general mejorado de confiabilidad de la máquina a un menor costo. Años de experiencia de la comunidad de usuarios han proporcionado amplia evidencia y motivación para implementar separadores y detectores magnéticos siempre que sea posible.