3.2 Universal Invasive Software Composition
3.2.1 Grammar adaptation for ISC
La filtración del aceite es necesaria a causa de la contaminación del mismo, que se genera de formas diferentes:
A partir de la contaminación por impurezas exteriores de diferente naturaleza
Polvo atmosférico e impurezas externas que se introducen a través del circuito de admisión o por aspiración a través de respiraderos, varillas de nivel de aceite, juntas mal ajustadas o por el mismo aceite en caso de utilizarse sucio debido a una incorrecta manipulación.
Agua procedente de la condensación en el interior de los motores, de la respiración del cárter y de las posibles fugas del sistema de refrigeración.
Abrasivos diversos: utilizados en el proceso de fabricación del motor o para su limpieza. Por la propia alteración y degradación del aceite
Productos de la combustión que pasan al aceite
El propio combustible que produce el efecto de dilución del aceite
Productos del propio desgaste del motor: hierro, cobre, plomo, etc. En primer lugar, la función de los filtros de aceite es la de retener todas las partículas abrasivas, que sobrepasen un cierto tamaño, lo que determina su grado de filtración. La acción de los filtros de aceite sobre la reducción del desgaste es debida simultáneamente a la retención de partículas abrasivas y compuestos carbonosos, que retienen a su vez compuestos orgánicos ácidos capaces de ejercer un efecto sobre el desgaste de naturaleza corrosiva.Las características generales de un filtro de aceite dependen de una serie de factores como son:
De la naturaleza del líquido a filtrar y de sus condiciones (viscosidad, temperatura, presión)
De las impurezas que hay que retener, es decir, naturaleza química, granulometría, carga eléctrica, concentración, etc.
Del límite inferior del diámetro de las partículas que hay que retener De la pérdida de carga admisible para el conjunto del filtro
De la duración del filtro, si se trata de filtros de vida limitada, o de la frecuencia de mantenimiento en otros tipos de filtros.
De los imperativos físicos y químicos de la filtración, relacionado fundamentalmente con la conservación de los aditivos detergentes y de los demás aditivos utilizados en el lubricante
De las posibilidades de obstrucción o colmatación de los filtros
En función de todas estas características se puede determinar el procedimiento mas apropiado para la filtración. Se han introducido dos principios diferentes en la filtración del aceite lubricante, principios que a su vez pueden ser combinados.
La conexión en circuito primario: Las características del principio más importante y más frecuentemente utilizado es que todo el aceite pase por el elemento filtrante. Evidentemente ésta es la conexión mas efectiva, ya que así, todo el caudal debe pasar por el filtro lo que, naturalmente, influirá en el tamaño del mismo. Ya que el tamaño no puede aumentarse de forma arbitraria, hay que llegar a una solución de compromiso limitándose a una filtración medio fina. Sin embargo el aseguramiento de la alimentación de aceite debe tener prioridad sobre la eficiencia del filtro. Por esta razón, cuando el aumento de la pérdida de carga, causado por la obturación del papel, llega a valores peligrosos, se abre una válvula de derivación, también llamada de by-pass. Con la válvula de derivación abierta parcialmente, el filtro del circuito primario no pierde su eficiencia; al contrario se transforma en una conexión de circuito secundario que filtra un caudal parcial del aceite. Como material filtrante para los filtros del circuito primario se emplea casi exclusivamente el papel filtrante. Las impregnaciones especiales permiten una resistencia a las altas temperaturas; una geometría sólida de los pliegues y un apoyo especial de los pliegues en la cara de salida que responden a la presión diferencial elevada.
La conexión del circuito secundario. En este tipo de conexión, entre la bomba de aceite y los puntos de lubricación, se deriva un pequeño caudal parcial al llamado filtro de circuito secundario, que esta filtrando de forma aproximada entre un 5 y un 10% del caudal total por ciclo. Mientras que en el papel del circuito primario el efecto filtrante tiene lugar principalmente en la superficie, los filtros de circuito secundario funcionan según el principio del efecto en profundidad, según
el cual el caudal parcial pasa por un paquete de fibras (casi siempre borras de algodón o fibras sintéticas). Al mismo tiempo la velocidad de circulación se reduce por las dimensiones suficientemente grandes, así partículas finísimas de un tamaño aproximado de 1 µm tiene la posibilidad de depositarse en las fibras por razón de la adherencia. Características del filtro del circuito secundario son: el caudal que se reduce con el aumento de la obturación así como la capacidad de separación elevada causada por el efecto de profundidad. La desventaja principal de la conexión en el circuito secundario es que solamente después de unos cuantos pasos hay una probabilidad suficiente de que todas las partículas sean eliminadas. Por otro lado, los filtros de circuito secundario originan una limitación de la concentración de suciedad por su efecto de filtración fina y esto es una exigencia muy importante. Emplear únicamente filtros de circuito secundario, sin embargo, no da mejor resultado que los filtros de circuito primario. Por esta razón se aplica una combinación de filtros de circuito primario y secundario siempre que se deba lograr una filtración especialmente eficaz.
En los motores grandes, de aplicaciones estacionarias o de marinos es donde encontramos circuitos de filtración y depuración del lubricante más completos y sofisticados. Los circuitos de depuración son los encargados de eliminar las impurezas presentes en el lubricante tras la operación en el motor, impurezas tales como: residuos sólidos, contaminaciones como agua y restos de carbón procedente de las fugas de los gases de la combustión a través de los aros del pistón.
Los circuitos de depuración constan principalmente de las siguientes unidades:
Purificadoras (clarificadoras) cuya misión es centrifugar el lubricante, eliminando los productos sólidos en suspensión.
Los separadores centrífugos o centrifugadoras, son comúnmente empleados en el mantenimiento del aceite. Tienen la ventaja sobre los filtros estáticos de estar capacitados para eliminar grandes cantidades de agua en el aceite; en equipos de grandes dimensiones pueden limpiar hasta 8000 l/h, aunque esto rara vez resulta necesario. Con un adecuado mantenimiento estos equipos pueden eliminar contaminantes sólidos de hasta 3 µm de diámetro, tamaño que sólo podría ser eliminado por filtros estáticos de mallado muy fino.
Estos equipos se basan en el principio de que los líquidos y los sólidos tienen diferentes pesos específicos, por lo que utilizan la misma técnica que un sedimentador, pero en las centrifugadoras la fuerza de separación puede ser equivalente a 1500 veces la fuerza de la gravedad (1500 g). Su modo de operación
se basa en hacer girar el aceite en un depósito a gran velocidad; los sólidos, que poseen un peso específico superior, son expulsados hacia la periferia del tanque separándose del aceite por efecto de la fuerza centrífuga; el agua, que también posee un mayor peso específico, forma un estrato anular entre los sólidos y el lubricante, dejando al último con menor peso específico en el centro. Los sólidos y el agua son recolectados y eliminados de forma manual o automáticamente a intervalos apropiados, dejando de este modo el aceite limpio para regresar al sistema de lubricación.
Las centrífugas pueden operar bajo diferentes disposiciones; para aceites susceptibles de sufrir contaminaciones con agua, la centrifugadora se prepara previamente con un drenaje para el agua y una salida para el aceite; con este montaje el equipo se conoce como depuradora. Cuando el aceite está relativamente seco, es preferible conseguir una máxima separación entre los contaminantes sólidos y el aceite, dejando a la centrifugadora provista sólo de una salida para el aceite limpio, los equipos de centrifugado que operan bajo este sistema son conocidos como clarificadoras.
Los factores que influyen en la separación son los siguientes:
La diferencia de densidades, dado que la fuerza centrifuga actúa sobre todas las materias en proporción a su densidad, por lo que resulta más sencillo la separación cuanto mayor es la diferencia de densidades.
El tamaño y forma de las materias, atendiendo a que cuanto mayor es el tamaño de las partículas, mayor es su velocidad de sedimentación, por lo que en ningún caso es recomendable que la mezcla se aproxime al estado coloidal. Del mismo modo las partículas de tamaño uniforme y redondeado son más fáciles de eliminar que las irregulares.
La viscosidad del fluido también hay que tenerla en cuenta ya que cuanto menor es esta, los resultados de la depuración son mejores. De aquí la necesidad de precalentar los aceites para adecuar su viscosidad al régimen de mayor rendimiento de la separadora.
El flujo de depuración (caudal) es otro de los parámetros a tener en cuenta obteniéndose evidentemente mejores resultados con caudales menores. Debe distinguirse entre la máxima capacidad de la centrífuga y el gasto de aceite que puede ser manejado a su máxima eficiencia. Por lo general, la máxima eficiencia de una centrifuga se encuentra alrededor del 50% de su máxima capacidad.El efecto más buscado en las instalaciones de depuración de los aceites lubricantes es de la clarificación, ya que la presencia de agua en los aceites no es normal, y de haberla es debido a la presencia de una avería.
Calentadores: su misión es la de elevar la temperatura del lubricante favoreciendo de esta forma la separación de las partículas sólidas y el agua. La finalidad del incremento de la temperatura del lubricante es favorecer la diferencia de pesos específicos entre los distintos elementos que forman parte del fluido a depurar de modo que la densidad del lubricante no es la misma a 40 ºC que a 90 ºC, por lo que se considera fundamental elevar dicha temperatura con el fin de obtener resultados efectivos.
El hecho de que los incrementos de temperatura favorezcan los resultados de la depuración nos lleva a establecer los límites inferior y superior de la temperatura del lubricante antes de entrar a la depuradora. Un aceite puede sufrir pérdidas de sus propiedades físico químicas cuando sobrepasa los 110 ºC de temperatura, pudiendo llegar a la coquización a partir de esta temperatura en función del aceite base empleado en su obtención [Morán, R.; 1997]. Los aceites actuales superan los 220 – 240 ºC de punto de inflamación, lo cual únicamente nos indica la temperatura a que los vapores que se desprenden pueden entrar en combustión en presencia de una llama, pero no la temperatura límite de trabajo, que no debería superar los 100 – 110 ºC con el fin de evitar posibles coquizaciones y pérdidas importantes de propiedades del lubricante.
Con todo ello, la mejora del rendimiento de depuración por medio del calentamiento previo del lubricante es un recurso óptimo aunque teniendo en cuenta que el rango de temperatura debe estar entre 85 – 95 ºC ponderando de esta manera las óptimas condiciones de separación y el mínimo impacto negativo sobre el lubricante.
Por último en este tipo de motores nos encontraremos también con los elementos de limpieza del aceite típicos, los filtros y los intercambiadores para el enfriamiento del lubricante después de su operación.