martes, 26 de agosto de 2014

ADMISIÓN DE AIRE: UN BUEN PASO PARA LA REDUCCIÓN DEL CONSUMO.

Limpieza del sistema (cortesía Twins-Farm)
LA ENORME IMPORTANCIA DE UN BUEN SISTEMA DE FILTRADO Y MANTENIMIENTO DE AIRE
Ya hace meses que mis amigos Herminio y Joaquín me comentaban de la enorme incidencia que comprobaban ellos que tenía la limpieza del filtro de aire en el consumo del tractor y que sería bueno dedicar una entrada a esta cuestión.
Por supuesto la apreciación de estos buenos profesionales es exacta. Los tractores “chupan” un aire muy rico en polvo (y no sólo polvo, también sustancias químicas cuando se hacen los tratamientos) Si por accidente o mal diseño entrase aire poco limpio en un motor las partículas rallarían las camisas y pistones y cuando posteriormente esas partículas entrasen en contacto con el aceite lubricante se rallarían cojinetes, bielas, válvulas….

DE IMPACTO
Los vehículos con motor de explosión incorporan un sistema de filtrado de aire para proveer de aire limpio en la admisión. Por supuesto no será lo mismo un sistema de filtrado para un tractor con atmósfera pulverulenta que en un motor marino con aire bastante puro.
Un buen sistema de filtrado además de “limpiar el aire” será capaz de ofrecer la mínima restricción al aire (pérdida de carga) para lograr que el llenado de los cilindros sea eficaz.
El tractor por ser una máquina que además trabaja en lugares pulverulentos (el aire agrícola tiene entre 20 y 30 veces más polvo que el aire “de carretera” y las cifras de partículas en suspensión ronda el intervalo 0,02 a 0,05 g/m3) es mucho más sensible a un mal mantenimiento del filtro de aire pues un filtro sucio o incluso ineficaz acarreará muchos problemas en el motor: además del consumo que se incrementa, se reducirá la vida útil.
Algunas cifras:
  • Mezcla estequiométrica motor diésel (cantidad de aire necesario para quemar una masa de combustible): 14,5 a 1
  • Litros de aire por litro de gasóleo: 10.000 a 20.000 L (varía mucho en función de motores turboalimentados o atmosféricos)

SISTEMAS
Filtro principal y secundario: cartucho seco
Filtro Seco: El elemento filtrante es de material tejido, tela o papel. Suele ser de 2 etapas para mejorar la limpieza del aire y sobre todo aumentar la “seguridad”. Se limpian con chorro de aire, en sentido inverso al normal de la admisión, y tras varias limpiezas se desechan. La eficiencia que le atribuyen los fabricantes es del 99’7 a 99’9 %
En la carcasa, normalmente de plástico, encontraremos los 2 elementos: el filtro de seguridad o secundario que está en el interior de un filtro principal o primario. En la propia carcasa o como elemento anexo al cartucho se encuentran unas “aletas” anguladas que obligan al aire a tener un movimiento centrífugo y así original una primera separación del polvo. El 80 % del polvo se acarrea a una caja o válvula donde se expulsa al exterior.
Filtro en baño de aceite: En este caso el elemento filtrante lo forma una malla sumergida en aceite. Es un tipo de filtro que ahora se utiliza mucho menos que el seco pero no es mal filtro porque induce muy poca restricción al flujo del aire además de ser más barato y necesitas menos mantenimiento aunque entre sus desventajas está que puede filtrar menos en determinadas ocasiones y sobre todo admite diseños mucho menos “vistosos” a como estamos acostumbrados a ver ahora el capó de los tractores.
Tractor Kubota K1 con prefiltro (cortesía CBdC)
Prefiltro ¿SI o NO?: Hace unos años era habitual ver a los tractores con el típico prefiltro “ciclón” pero hoy apenas se ven ya pues el sistema de filtrado ha mejorado mucho y no compensa la restricción de aire, pérdida de potencia, que da un prefiltro por la potencial ganancia en el suministro de un aire más puro.
Los prefiltros que todavía vemos son de tipo “vortice” (topspin) que origina un centrifugado previo para que las partículas más pesadas se decanten en un vaso (normalmente transparente). El vortice lo que consigue es que el aire cambie de forma brusca de dirección. En ese instante la velocidad disminuye y se hace nula. Entonces las partículas se depositan.
Existen otros diseños de prefiltros, aunque más caros, donde se elimina automáticamente el polvo a través de un tubo aspirador conectado al sistema de escape.

DISEÑO DE UN SISTEMA DE FILTRADO
Antiguo Deutz con toma de aire muy elevada
El ingeniero responsable del diseño de admisión primero debe dimensionar el filtro. El diseño se hace en función del flujo de aire (caudal) que pide a su vez el diseñador del motor. Lo normal es que el ingeniero del motor proporcione al ingeniero del tractor las curvas de ensayo del motor variando los flujos de aire (las curvas suelen estar dadas a velocidad nominal). A partir de aquí el ingeniero del tractor ya sabe si debe sacrificar un flujo de aire por un diseño más o menos bonito y además cuanto le "cuesta" el lujo en función de la pérdida de potencia.
¿Dónde colocar el filtro de aire?
Con generalidad el aire más alto está más limpio por eso las tomas de aire en los tractores se suele colocar lo más altas posible. También si se opta por el prefiltro este se coloca lo más arriba posible intentando sin embargo reducir la pérdida de carga (longitud de la tubería de aspiración, elegir los materiales por su cfte. de fricción, rugosidad y diámetro de la tubería) e incluso tractores con “snorkel” tienen en cuenta estos parámetros en su "licencia a la belleza"
Moderno Valtra con "Snorkel"
En las tablas de diseño de los ingenieros se dice que la restricción del sistema de admisión con un filtro de aire nuevo y limpio no debería de ser mayor a 3-4 kPa (4-5 kPa con prefiltro)
Un buen y moderno tractor incorpora un “chivato” para avisar cuando la restricción sobrepasa un límite (normalmente los fabricantes lo colocan en 6 kPa)
Todo esto ya nos indica que el ingeniero diseñará la tubería de admisión tan corta como sea posible y con la mínimas singularidades (codos, rugosidad) y además se elegirán diámetros elevados.

LOS MOTORES TURBOALIMENTADOS
En el caso de motores turboalimentados parte de la energía cinética de los gases de escape se usan para mover una turbina que a su vez mueve un compresor para que entre más aire “fresco” al interior del cilindro (es decir lo comprime), pero claro el aire de escape está muy caliente con lo que calienta a su vez el aire “fresco” y eso le hace perder potencia (el aire comprimido llega a 100-140 ºC) por lo que disminuye la densidad es decir entra “menos” aire o lo que es lo mismo lo que habíamos “ganado” lo “perdemos”. Para evitar este "bucle" inoperante se usa un enfriador de aire (cooler o intercooler que no es otra cosa que un radiador enfriado por agua o por aire) para enfriar el aire “comprimido”.
El intercooler es importante pues cada 8 ºC que disminuya la temperatura del aire de admisión se aumenta la potencia del motor en un 2 %
Trabajo en atmósfera "pulverulenta" (Twins-Farm)

mantenimiento
Lo mejor es seguir las recomendaciones del fabricante y que vienen bien explicadas en el Manual del Operador, pero una guía básica sería:
  • Limpiar y sustituir el filtro principal siguiendo instrucciones del fabricante
  • No limpiar los filtros secundarios: proceder a su reemplazo cuando pasen las horas estipuladas o si se ha comprobado una rotura en el filtro principal
  • Mantener limpia la entrada de aire (normalmente de rejilla) de pajas o polvo

A veces atmósferas ¡muy pulverulentas! (www.profi.com)
Los tractores con recirculación de gases de escape (sistema EGR) tienen un mantenimiento aún más crítico pues los filtros se taponan mucho antes.

Además se debe exigir que el tractor tenga un sistema de fácil acceso al filtro para poderlo limpiar o cambiar de forma rápida y sin herramientas.

Esquema filtro en baño de aceite
Limpieza filtro con aire a presión: ¡hacer siempre de dentro a afuera!, ¡no al revés! (Twins-Farm)

Limpieza filtro con aire a presión: ¡hacer siempre de dentro a afuera!, ¡no al revés! (Twins-Farm)








19 comentarios:

  1. Hola Helio.

    Buena entrada en el blog, muy interesante.

    Me ha gustado el pie de foto de esta última foto en la que se ve a mi hermano soplando el filtro del aire. Tendremos presente las instrucciones de dicho pie de foto. La verdad es que nosotros le soplamos de dentro a afuera, de afuera a dentro, ... vamos de todas las formas posibles.

    Saludos.

    Herminio.

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    1. Hola Helio,yo también le soplo en verano si puedo le doy cada día y en invierno cada 5 o 6 dias aunque depende de la cantidad de polvo que te encuentres y también le soplo de todas las formas posibles,buena entrada y un saludo

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    2. Hola Herminio y José. Los dos sois, lo sé porque ya os conozco hace tiempo, buenos agricultores que eso incluye ser buenos "mantenedores" de vuestra maquinaria (sólo hace falta observar en la primera imagen que he puesto donde se ve a Joaquín "soplando" el conjunto motor y refrigeración que al fondo todavía hay un tractor "Barreiros"; y en el caso de José el trabajo realizado con su tractor es de los que hacen escuela)
      Sin embargo, el filtro de aire SIEMPRE, SIEMPRE, se sopla en el sentido inverso a la circulación del aire pues hacerlo al revés puede incrustar, aún más, las partículas de polvo. Otra cosa es que cuando se ha terminado de limpiar de "dentro a afuera" se de un soplado general para eliminar el polvo del conjunto.
      Comprobad en cualquier manual de mantenimiento o en las especificaciones de fabricantes de filtros: MAN, Donaldson...
      Se da la circunstancia que la foto en cuestión la usé en un curso sobre conducción eficiente y pregunté a los alumnos "¿qué está haciendo mal este hombre?" la respuesta fue inmediata y uno de los asistentes dijo "está soplando al revés el filtro". Eso me gustó pues no es fácil darse cuenta del detalle, sobre todo por la profesionalidad que demuestra Joaquín usando mascarilla, guantes y dedicación en la tarea.
      Un saludo a ambos y gracias por los comentarios que enriquecen el blog

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  2. De nada Helio,gracias a ti por las buenas entradas con sus buenos consejos

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  3. Muy interesante y practica la entrada.
    Que importante es hacer un buen mantenimiento, con la practica que describes se consigue más rendimiento, alargar la vida del motor por eliminar impurezas y un menor consumo de combustible, tres en uno, casi nada.

    Saludos!!

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  4. Helio, te ha quedado una entrada muy buena...enhorabuena. Ya teníamos ganas de verla.

    La verdad es que las tareas de mantenimento en nuestra zona y en verano se hacen muy pesadas, ya que hay que soplar el filtro de aire del motor y los del aire acondicionado todos los días después de trabajar... una tarea que si que supone alargar la vida del motor pero es bastante tediosa.

    ¿Crees que el sistema de filtro seco es el ideal para España en verano?

    ¿Merece la pena poner un prefiltro?

    Saludos.
    Twins' Farm
    www.twins-farm.com

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    1. No sabes lo que me ha hecho reir tu última pregunta "¿merece la pena poner un prefiltro?", los que me conocen saben que es una anecdota que cuento de hace ya muchos años. Acababa de llegar a Ebro-Kubota y tras unas semanas de aclimatación el director del Dpto. de Diseño y Desarrollo, un profesional como la copa de un pino, muy serio él va y me dice "los tontoelhaba de marketing (lo de tontoelhaba es mío pero fue algo parecido) dicen que quieren un prefiltro. Estudia la conveniencia"
      Entonces no había internet así que miré en el diccionario y vi "prefiltro: lo que va antes del filtro".... con eso hice una mierda de informe... Claro lo tiró a la papelera. Luego ya me fui "despertando" e hice algo mas curioso: ver tablas de potencia del motor según presiones de admisión, pérdidas de carga del aire de admisión según prefiltros y sistemas de conducción, precios... al final todo queda en lo siguiente: ¿cuanta potencia pierdes por llevar prefiltro?, ¿en realidad lo necesitas para purificar aún más el aire?. Yo te diría que no necesitas prefiltro y que el doble cartucho es suficiente pero claro ahora con los EGR la cosa cambia pues estás recirculando aire "sucio", pero en este caso el prefiltro no serviría de nada y sería un postfiltro...
      En fin confiemos en la tecnología del fabricante.
      En cuanto a filtro en baño de aceite o seco está claro que hay que decantarse por el seco.
      Un saludo

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  5. ​Pues tanto estudio de potencia, presión de admisión, marketing,... creo que es mear fuera del tiesto... para labrar no hace falta tanta tonteria.

    Yo tengo un Fiat y le puse un prefiltro porque así me ahorraba limpiar el filtro (y no consulté con nadie de la Universidad o de la fabrica). No notaba perdida de potencia y el motor iba como un reloj y tampoco necesitaba estar tragando polvo todos los días para limpiarlo. Me parece mucha faena el tener que limpiar el filtro todos los días... vamos, que no lo veo logico.

    Adios.
    Pepiño​

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  6. María del Mar Muñoz Marín (4M)15 de abril de 2015, 16:51

    Guau con el tractor rosa, ¡eso es un tractor!, en un mundo tan "macho" ya era hora que alguien hiciese bien las cosas. Mi próximo tractor será ese y lo quiero así tal y como aparece en la foto con mucho rosa y mucho cromado y muchas bocinas en el techo para llamar la atención cuando llegue a la disco.
    Hoy no sigo mirando este blog porque me va a echar el moderador por hacer tantos comentarios pero es que lo del tractor rosa... ¡vaya fardada!

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  7. hola..tenemos un mini tractor kubota.b7001..si el humo de el tubo de escape te va a la cara y tienes qe pilotar con mascarilla de la 2 guerra mundial..y ademas ahora ,escupe,,casi el mismo humo por debajo y un poco de aceite"creo que es el sobradero de gases",,¿¿que le puede pasar??,,,gracias,,estamos acojon,,,,,

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    1. Pues mira lo que te está pasando con tu Kubota B7001 es algo parecido a lo que me pasa a mi con un tractor viñero y es que el silencioso va hacia abajo y todo el humo me lo echa a la cara... Al final yo le he soldado un trozo de tubo para que eche el humo un poco más lejos y así evitar que hasta me picaban los ojos. En cuanto al humo con aceite es seguramente del respiradero y que es un tubo pequeño que viene, normalmente, desde la culata. Si no es mucho el humo que echa por ahí es algo perfectamente normal y para eso se pone. Si es mucho debes hacer que lo revisen en un taller y así al mismo tiempo les preguntas su opinión para alargar el tubo de escape y evitar "envenenarte"
      Saludos

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    2. Como se enfría este motor kubota ya no le encuentro una bomba de agua, gracias.

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    3. No sé a cual motor te refieres. Si es al motor del M8540 no recuerdo donde la llevaba pero lo que te aseguro es que la lleva pues tuve el tractor durante unos meses y sin problemas de refrigeración.

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  8. Saludos a todos!

    Visitaba la web y me encontré con este foro. Muy buena la teoría de la admisión del filtro en maquinaria.
    Solo quisiéramos dar nuestro punto de vista al respecto.
    Primero que nada, la terminología que le dan a cada aditamento nosotros la conocemos de otra manera.
    Si está explicito que los motores requieren un pre filtro o pos-filtro antes de el filtro de celulosa del motor. Actualmente se utilizan filtros de nano fibras que retienen mas cantidad de contaminantes menores a una mili micra.
    Por lo cual, ningún motor (de cualquier tipo) esta diseñado para el polvo. Por ellos los fabricantes no dan una garantía. Se tiene que hacer adecuaciones para que el filtro no se sature tan rápido de lo que el fabricante tiene de vida. Al cual le agregaron un pre filtro "retenedor de partículas" ese filtro fue descartado ya que no retenía partículas mas pequeñas que llegaban al filtro llegando a prolongar un poco la saturación del mismo. Eso en economía a los dueños de las maquinarias no les convenía y la mismo fabricante no les podía dar garantía de eso ya como lo mencionamos.
    Después Entraron los centrífugos. Su función es repeler con unas aspas giratorias (TopSpin, Turbo Precleaners) las partículas grandes y reducir la contaminación para el que filtro no se sature. Y si ayuda al intervalo de cambios de filtros y cumplen con su función mencionada.
    Pero lo malo es que los mismos fabricantes vieron de esa tecnología y desdieron ya no añadírselos le reducía los repuestos en refacciones para motores y mantenimiento.
    La nueva maquinaria cambiaron los filtros como se mencionaba a nano fibras. Retienen mas pero no son rentables algunos y no se pueden poner en aplicaciones de motores de mas de 300 a 900 HP.
    Existe una hipótesis que el pre filtro centrifugo alarga la vida del filtro de 2 a 3 cambios que se utilizaba en la mismo ambiente. Con pruebas que memos hecho con varios fabricantes si ha habido buenos resultados de mucha ayuda en lugares que la contaminación extrema.
    Solo que para que estos aditamentos funcionen, se debe verificar la admisión del motor, conexiones, posibles fugas de aire y un completo cerrado hermético del porta purificador de aire.

    Después de evalúa el pre filtro que dese debe a instalar con el herramental y la teoría que se tiene de calculo de Flujo de aire por M3/S. Al no notarse ningún inconveniente se procede a instalarlo ya sea sustituyendo la entrada del tuvo exterior o bien, agregar una tubería (snorkel, tuvo de salida, instalación elaborada exterior).

    Es importante y necesario utilizar el INDICADOR DE RESTRICCIÓN o como lo llaman ustedes "chicharra" dependiendo del tipo de motor y la zona en la que se encuentre. De ellos ya como ha evolucionado la tecnología existen. Manuales, Eléctricos, Digitales, bluetooth, satelitales, wifi. Según la exigencia del usuario.
    El que daña el motor por el polvo es el mal uso de mantenimiento de la maquinaria. Siempre se debe de verificar si no hay algún escape de aire por otro lado o una tubería rota.Por ultimo, el filtro se tiene de dejar de hacer su función (Retener partículas para el motor). Si el filtro se limpia o se le inyecta aire puede perder sus eficiencia y las partículas pueden llegar a dañar.
    Cualquier duda quedamos abietos a discusión . Un saludo desde México ;)
    PREFILTROS "Especialistas en Admisión de Motores por problemas de polvo"

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  9. Para un mismo modelo de filtro, tanto de aire como de gasoil, aceite..., ¿ existen diferentes calidades?
    es decir yo quiero cambiar el filtro del aire y ¿me va filtrar mas por ejemplo el de la casa que uno equivalente de otra marca?
    ¿existe algún tipo de graduación para medir esto?

    gracias de antemano por las aclaraciones

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    1. Hola, a ver como me explico. A tu pregunta de si hay diferentes calidades, la respuesta por supuesto es si.
      Pero a tu pregunta de si "el paso" es igual en una marca u otra, te diría que no habrá mucha diferencia puesto que están realizados para la misma acción. Lo que ocurre es que cuando hablas con la gente de recambios te dicen que "hay mucho pirata" y aunque en principio ese filtro tenga el mismo paso que el original está hecho de materiales que no garantiza su vida.
      Por eso las calidades varían tanto, y por eso es siempre conveniente ir a fabricantes de prestigio. Qué sean recambios "originales" o no pues ya depende. Al final, John Deere, New Holland, Massey o quien sea, no fabrica sus filtros, si no que recurre a proveedores de calidad, leamos Donaldson o Mann y simplemente serigrafía su logotipo. Así que lo bueno es ir a recambio seguro, de fabricante seguro.
      Lo que pasa es que a veces no se sabe si lo que se está comprando es de buena calidad y por eso, a pesar de pagar el sobrecoste, conviene ir a recambio "original". Pero igual que en los aceites se debe poner una especificación muy clara de las normas con las que se ha homologado y por lo tanto si coges un aceite, de la marca que sea, homologado con las normas que dice y con la especificación que coincide con la del fabricante, no hay ningún problema (porque tampoco los fabricantes de motores o de tractores fabrican aceites). Pero en el caso de los filtros no hay esa estandarización tan exacta y comprar un filtro por un 30 % menos de valor, que al final son 5 €, te puede suponer una avería de cuidado porque las dimensiones no son exactas, porque la estanqueidad de cierre no es la misma, porque la vida del elemento filtrante es escasa...
      No sé si me he explicado.
      Saludos

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    2. Muchas gracias te has explicado perfectamente
      era una duda que siempre he tenido

      Salud

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  10. Si traga aceite del filtro para dentro es malo

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