El aire en el aceite

Ing. Antonio J. Ciancio

Ingeniero Senior de Lubricación-AXIONenergy

Mobil en Argentina

Investigador y Docente Asociado al Centro Argentino de Tribología

(Órgano Técnico de la Cámara Arg. de Lubricantes).

 

En la mayoría de los casos, la mezcla del aire con el aceite está ya considerada tanto en el diseño de la máquina, como en la agitación vigorosa que se produce en el carter de un motor, por el rápido movimiento rotativo o alternativo de las distintas piezas; salpicado y chorros de aceite para el enfriamiento de los pistones, etc., todo lo cual resulta en una niebla que es un estado “fértil” para el ingreso del aire en el aceite.

Un caso también destacable es el de la inyección de combustible por accionamiento hidráulico y control electrónico (HEUI de Caterpillar), donde el mismo lubricante hace las veces de fluido hidráulico, elevando rápidamente su presión a niveles de 200 Kgf/cm2 y circula todo el cárter varias veces por minuto por la bomba. No es raro, entonces, encontrar en el aceite hasta un 7% en peso de aire.

Entre las causas accidentales encontramos una serie de fallas de mantenimiento, por ejemplo, el ingreso de aire por fisuras en la línea de succión de una bomba hidráulica, conexiones o juntas desajustadas, líneas hidráulicas con curvas muy bruscas, con codos y niples sujetos a vibraciones muy severas, nivel de aceite muy bajo en el depósito o cárter (o nivel muy alto en un  motor).En esos casos, cuanto más alto sea el grado de viscosidad del aceite, o cuanto más frío esté, más severo será el problema.

La lista puede ser interminable. Quienes más cerca estén de la operación de la máquina mejor podrán determinar las causas. Cuanto más detallada sea la inspección de la máquina, más se acotarán las condiciones nocivas.

Aspecto del aceite con aire. Solemos clasificar la forma en que se encuentra el aire en el aceite como:

Espuma: son las burbujas grandes, claramente visibles, que se dirigen hacia la superficie del aceite, agrandándose y estallando al llegar a la misma. El exceso de espuma puede causar derrames, con los riesgos de seguridad asociados

Aire Atrapado: así lo denominamos cuando el aire está disuelto en el aceite o bien hay burbujas minúsculas. Solemos graficar la diferencia que existe con el champagne, mientras que la espuma es la característica de la cerveza rubia.

Hay situaciones especiales en que el aire atrapado le confiere al aceite un aspecto turbio, blanquecino, que puede confundirse con aceite emulsionado. Claro que en el caso del aire, esa “niebla” se disipa rápidamente, mucho más si se calienta un poco al aceite. Es como si se corriera un velo hacia arriba. Se ha visto este fenómeno en sistemas hidráulicos de alta presión cuando hay un ingreso de aire en fisuras o defectos en la succión de la bomba de alta potencia.

Los aceites menos viscosos son más aptos para liberar al aire y también una mayor pureza de las bases lubricantes ayuda al proceso. Así, un aceite sintético será mucho más efectivo que un aceite mineral.

El ensayo con el que se evalúa la aptitud del aceite es el ASTM D-3427, que básicamente mide cuánto aire queda retenido en el mismo luego de un minuto de “carga” intencional, con una secuencia de mezcla vigorosa predeterminada. Como ejemplo, dos aceites hidráulicos ISO 46, uno mineral Premium y el otro sintético, muestran una diferencia de peso de aire retenido de más del 20% a favor del último

Efectos del aire en el aceite.Al producirse el contacto íntimo entre el aire y el aceite, se produce la degradación por oxidación del mismo. Este es un efecto progresivo tanto más intenso cuanto más aire tengamos en la masa y más alta temperatura en la operación.

Pero además, hay efectos rápidos para descomponer la estructura del lubricante. Como todo fluido compresible, el aire se calienta cuando es presurizado. Y si el proceso es rápido y se multiplica por miles la presión original, como pasa en un cojinete, en el árbol de levas o en una bomba hidráulica, la temperatura final es tan alta que no sólo se rompe la película lubricante por la fuerte caída de viscosidad, sino que literalmente “cocina” al aceite, carbonizándolo. En la literatura muchas veces se llama “Dieseling” a este proceso, que pone intensamente negro al aceite.Debemos aclarar que estos efectos funestos, se producen tanto en aceites con espuma como con aire atrapado. En este último caso, al abandonar el flujo de aceite la zona del pico de alta presión, el aire se separa formando burbujas, que enseguida implosionan dando lugar al temido fenómeno de la cavitación, donde un microjet de altísima presión genera múltiples “pits” o pequeños pozos en las superficies metálicas. Dependiendo de las condiciones de operación, esos “gérmenes de falla” pueden propagarse formando descascarados más intensos y extensos en las piezas. El diseño de la metalurgia de los cojinetes tricapa de los motores diésel, por ejemplo, está contemplando este fenómeno y son en sí una solución mecánica.

Medidas correctivas. Desde el punto de vista del aceite, podemos hacer una selección que minimice la espumay el atrapamiento del aire. La recomendación es elegir el menos viscoso compatible con las exigencias de la operación. Y además que tenga las bases más puras: dentro de los minerales serán preferibles los que tengan bases del Grupo II del API (con mínimo azufre y mucha mayor cantidad de compuestos saturados más estables); luego las bases sintéticas 100% del Grupo III (por ejemplo hidrocraqueadas) y finalmente las PoliAlfaOlefinas (Grupo IV) acompañadas de diésteres y/o AlquilNaftaleno. En este orden creciente de calidades podremos encontrar soluciones más efectivas para los problemas de aireación.

En lo que respecta al sistema de lubricación, habrá que revisar y corregir fisuras, elementos defectuosos o flojos que originen entradas de aire en la succión de las bombas, controlar alturas o longitudes de los conductos de admisión, etc.

Lógicamente siempre debemos empezar por lo más simple: nivel de aceite adecuado en el depósito o carter, filtros de malla o “chupadores” tapados, filtros de los venteos obstruidos o vencidos, mangueras del hidráulico estranguladas, filtros de aceite saturados, etc.

Si hay que encontrar una solución de apuro, conviene analizar un aumento intencional de temperatura en el cárter. El aceite más caliente libera mejor el gas, porque baja su viscosidad rápidamente y con esa mayor movilidad se separa del aire (por ejemplo, en un aceite hidráulico ISO 46, la viscosidad baja de 20 a 14 cSt si se lo calienta de 60°C a 70°C).

Por supuesto, debemos hacerlo sin comprometer la estabilidad a la oxidación y la recomendación es no pasar de los 75°C en el depósito. Pensemos que a partir de allí rige la vieja regla que nos dice que por cada 10°C que se aumenta la temperatura en el cárter, disminuye la vida, por oxidación del aceite a la mitad. Esa regla está formulada en condiciones comparativas de aire en el aceite, pero si nosotros logramos disminuir la cantidad de oxidante, habremos alejado el riesgo de deterioro del lubricante.

La última recomendación es evitar ser tentados a agregar aditivos antiespumantes, tales como los de siliconas, ya que es muy posible pasarse en la “dosis”. El efecto final, en cambio de eliminar la espumas, es el indeseado atrapamiento de aire. Pensemos que la especificación de silicona en la elaboración del aceite es del orden de 5 milésimas por ciento en peso. ¡Casi nada!

Una vez cruzado ese límite, hay que cambiar el aceite. ¡No hay vuelta atrás!

Antiespumante en acción

Antiespumante en acción

Fisura en una manguera de succión

Fisura en una manguera de succión

 

Espuma en la Mirilla de Inspección

Dejamos una guía rápida para hacer las inspecciones en sistemas hidráulicos. Para mayor información, contáctenos a través de Lubripress.

Bomba

  • Succión de la bomba sobredimensionada. Muchas vecesla bomba se ha sobredimensionado para aumentar elcaudal. Esto puede causar un ingreso de aire continuo ointermitente (el fluido de retorno no abastece totalmente a la bomba).
  • Las bombas centrífugas parecen causar más espuma quelas de engranajes en la misma aplicación,particularmente si las bombas de engranajes estánequipadas con válvulas de alivio.

 

Válvulas

  • Filtraciones en los sellos de las válvulas. Esta es una fuente de ingreso de aire menos frecuente quela de la succión de una bomba, porque la diferencia depresiones no es tan grande. Sin embargo, el procedimientode detección es el mismo. Recubra los bulones y al sellocon crema de afeitar y observe si aparece un ahuecamiento. O bien busque filtraciones cuando elsistema esté parado.
  • Caída de presión dentro o a través de la válvula. Losaceites derivados del petróleo, contienen una cantidadsignificativa de aire disuelto. Las válvulas mal diseñadaspueden causar que el aire salga de la solución, formandoburbujas.

Filtros

  • La suciedad es un factor importante en la tendencia a laespuma. Es importante controlar los filtros y los respiraderospor si hay fisuras o roturas, particularmente en zonas polvorientas.
  • Un estudio mostró que los filtros sintéticos de menos de 2micrones, pueden retener aalgunos aditivos antiespumantes de siliconas.
  • En un filtrado en paralelo, contra un filtro cargado de tierra por 14 días, se redujo el tiempo de liberación de aire de 12 minutos a 0 minutos.
  • Los filtros de papel impregnado de silicona puedencontaminar al sistema.
  • El aire atrapado, puede ser la explicación cuando se encuentra un filtro aparentemente tapado y sin embargo no tiene signos decontaminación física. Las burbujas están rodeadas por unaenvoltura que tiene una tensión superficial relativamente alta.Entonces pueden bloquear al filtro y desaparecer cuando elfiltro se saca para la inspección.

 

Estudie al sistema

  • Espuma que se produce en un sistema nuevo

– Si la espuma no es muy severa no haga nada. Se puedeir por sí sola.

– Precaliente al aceite.

– Purgue el sistema.

– Ajuste las piezas de fijación.

– Elimine las fuentes de contaminación.

– Cambie a un sintético.

– Si sospecha que el aditivo antiespumante está degradado, consulte asu soporte técnico.

 

  • Espuma que se produce en un sistema que ya está en funcionamiento

– Rellene con aceite cuidadosamente a través de unamanguera o con un sistema de baja velocidad.

– Haga un flushing correcto del aceite competitivo, antes de agregar unaceite Mobil™.

– Mantenga el nivel correcto del aceite.

– Elimine por filtrado/ purificación las partículas. Controle el código ISO final a un 16/14, como mínimo

– Si el aceite está muy viejo u oxidado, cámbielo.

– Elimine las fuentes de contaminación por partículas, agua o aire.

– Limpie los venteos tapados.

– Presurice el reservorio.

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