domingo, 8 de mayo de 2022

LA MUERTE SILENCIOSA DE LA MÁQUINA: CONTAMINACIÓN DE ACEITES HIDRÁULICOS

EL PROBLEMA

Yo tengo un tractor Ebro, mi amigo dispone de un New Holland y otro amigo confía en su Massey Ferguson; pero, aunque cada cual tiene su tractor, lo que hacemos es compartir aperos. ¿Y qué pasa si los aperos compartidos llevan aceites diferentes en sus respectivos circuitos hidráulicos? Cuando se cierre el circuito apero-tractor, se contaminarán los aceites de dichos tractores… ¿y esto es bueno, malo o indiferente?

El "cáncer" para un circuito hidráulico es la contaminación del mismo: muchas piezas en movimiento relativo, puede ocasionar desajustes que a la postre serán definitorios en la vida del propio circuito.

Aunque los sistemas hidráulicos del tractor parecen estar cerrados, recirculan el mismo fluido y no son a prueba de suciedad. La suciedad nociva y las partículas extrañas pueden acumularse en el sistema, introducirse en el sistema desde el exterior o producirse por el desgaste de los componentes del sistema.

CILINDROS HIDRÁULICOS REMOTOS

Sin estandarizar: La presión y el caudal del sistema no están estandarizados entre las diferentes marcas de tractores en la actualidad. Incluso, entre diferentes modelos de la misma marca pueden existir diferentes combinaciones de caudal y presión.

Suciedad en el circuito hidráulico
Cuando hay un “enganche integral”, es decir, que todos los componentes del sistema se diseñan para que coincidan pues no tiene más misterio. El problema viene cuando se comparten aperos con tractores que disponen de diferentes sistemas. Los cilindros remotos para accionar diferentes partes de un apero se ven afectados, como es natural, por las diferencias de caudal y presión. Si un cilindro se ha diseñado para usarse con poco caudal y, por ejemplo, alta presión y se conecta a un tractor que dispone de un circuito de alto caudal, pero presión baja pues el cilindro no responderá de la forma como se diseñó y así, si el cilindro no tiene carga pues se puede ver que se extiende de forma muy rápida, y si tiene carga, puede ocurrir que la presión proporcionada por el tractor no es suficiente y no es capaz de extender el vástago con esa carga.

Si el cilindro se ha diseñado para sistemas de baja presión y alto caudal, pero el tractor proporciona mucha presión y menor flujo que la especificación de diseño del cilindro, pues entonces se observará que el pistón se extiende lentamente e incluso, si la carga aumenta, se puede dar el caso de que la presión interna es más elevada que la de diseño y se puede llegar a destruir el cilindro.

FUENTES DE COTAMINACIÓN

Durante el proceso de fabricación: Los contaminantes llegan al sistema bien desde el propio proceso de fabricación en los que puede contaminarse por virutas de metal, salpicaduras de soldadura, arena de procesos de limpieza por chorro abrasivo, pelusa de tejidos...

Los fabricantes de tractores conscientes del problema, intentan controlar las fuentes de contaminantes, asegurando que el sistema hidráulico del tractor, antes de salir de fábrica, está totalmente limpio.

Es fundamental que durante las primeras horas de funcionamiento se revisen los filtros para ver su estado y limpiar el circuito si fuese necesario. Una vez que el sistema ha completado el denominado período de "asentamiento", y si el aceite hidráulico se mantiene adecuadamente, la tasa de generación de contaminantes tiende a disminuir.

Durante el funcionamiento diario: Cuando el tractor ya está fabricado, entonces los contaminantes se pueden introducir en el circuito por otras vías, las más habituales son las tóricas y otros sellos de caucho; pero también por las vías de respiración de las carcasas. También es frecuente que la propia suciedad entre en el sistema cuando se abre, e incluso durante el proceso de llenado con nuevo aceite.

Por compartir aperos: Y por último, la fuente de contaminación más común, el compartir aperos con necesidades hidráulicas. ¿Quién no ha compartido un rulo, un cultivador extensible, un remolque basculante...? Cuando se comparten y se cierra el circuito del tractor con el apero, los aceites de unos pasan al otro. Si el aceite de los cilindros del apero está contaminado o tiene un aceite de diferente naturaleza al de nuestro tractor, la contaminación de nuestro circuito está asegurada.

EFFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN

Cada partícula de suciedad en el fluido actúa como una pequeña lima. A medida que esa partículas pasan a través de los conductos ajustados en bomba, válvula, distribuidor... se generan pequeñas rozaduras que tienen a producir más partículas de contaminación. Así se van rayando las superficies con tolerancias muy finas, dejando de cumplir su función.

Las holguras mayores provocan un aumento de las fugas internas. Esto reduce la eficiencia de las bombas, cilindros y motores, y disminuye la capacidad de las válvulas para controlar el flujo y la presión con precisión. El aumento de fugas también desperdicia energía y genera calor adicional.

PROBLEMAS AÑADIDOS ENTRE EL AYER Y EL HOY

Desde 1980 hasta nuestros días, lo que viene a ser 40 años, algo ha cambiado en la técnica e implementación de los circuitos hidráulicos en máquinas agrícolas. Para empezar, se ha ido aumentando la presión, a la par que los caudales.

Más presión y más caudal requiere que las tolerancias de los componentes que intervienen sean más ajustadas. Y para cerrar el círculo, una mayor exigencia, tolerancia más fina, implica una mayor limpieza de los fluidos. Y es que la contaminación de un aceite va a ocasionar perdida de eficiencia y no se necesita mucha contaminación, sorprendería saber con qué poca un circuito puede quedar inutilizado.

La contaminación proviene del polvo, de la pintura, de fibras de trapos, viruta… El proceso de contaminación puede darse incluso en la propia fabricación de la máquina, pero también durante el transporte y almacenamiento del propio aceite, o de la máquina, o mucho más común por el poco cuidado que ponemos, en el proceso de verterlo dentro de la máquina. Y por último, durante la vida útil, el trabajo, de la máquina. Solo es necesario que entre algo de polvo a través de labios o sellos de tóricas desgastadas.

Y lo que provoca son abrasión de superficies metálicas, melladuras en vástagos de cilindros… en fin, que todo ello significa que le llegan más contaminantes al aceite y es un círculo con vida muy corta.

Alguno puede pensar que para eso están los filtros. Es cierto, que los filtros retienen mucho, pero en absoluto todas las partículas contaminantes.

De tamaños: Con esta comparativa seguro que nos entendemos. La partícula sólida más pequeña que se puede ver a simple vista podría ser el polvo fino que se acumula, por ejemplo, en la pantalla de la televisión (es un polvo tan fino que se ve atraído por las fuerzas del campo magnético de la pantalla) bueno, pues ese polvo tan fino tiene un diámetro de unas 50-100 micras (<0,01 mm) Bueno pues una válvula electrohidráulica moderna tiene tolerancias mínimas, menos a 10 µm

Tractor e hidráulica

Y es que, si consideramos los últimos 40 años, el tamaño del tractor apenas ha cambiado con respecto a la potencia de salida del mismo; así que la proporción tamaño/potencia se ha hecho mucho más pequeña. Esto trae consecuencias.

También el exceso de sellante
puede ser fuente de contaminación
Significa menos espacio disponible para los componentes hidráulicos. Asombra, al comparar un tractor actual con otro de hace 40 años, independientemente de que sean tractores de alta potencia o tractores especialista, la diferente cantidad de espacio que se deja a los componentes hidráulicos del tractor. Y es que, los tractores de hoy dejan poco espacio para esos componentes y esto acarrea que los diseñadores aumenten la presión del sistema. Si antes ir con 160 bar en un circuito era suficiente, hoy se llega a los 200 y 210 bar. para el componente hidráulico en los tractores de alta potencia de hoy en día que en los tractores anteriores de menor potencia. Para superar esta limitación, los diseñadores de sistemas hidráulicos han aumentado la presión del sistema.

Lo que cuesta mover un cilindro: Veamos por ejemplo en un tractor de 100 CV (potencia nominal del motor) con una bomba de 100 L/min a 170 bar… y esto es mucha potencia porque en realidad la potencia hidráulica (en kW) es el producto del caudal (L/min) por la presión (bar) (dividido por 600 para homogeneizar unidades)

Así que en nuestro “tractorcito”, la potencia demandada para desplazar un pistón podría llegar a “no tener desperdicio”: P (kW) = (100 x 180) / 600 = 30 kW, o lo que es lo mismo, unos 40 CV, es decir, el 40 % de la potencia máxima del motor… No es extraño que el motor caiga de vueltas e incluso se cale.

Y los ingredientes de la “tormenta perfecta” siguen reuniéndose porque un aumento de la densidad de potencia (capacidad de potencia en relación con el tamaño del sistema) de los sistemas hidráulicos actuales conduce inevitablemente a una mayor temperatura del sistema.

Aumentar la temperatura significa por una parte a disminuir la viscosidad del fluido y por otra a aumentar la oxidación de los aceites hidráulicos y a su vez eso se traduce en una mayor producción de lodos.

Los lodos contribuyen a obstruir orificios, válvulas y en general a hacer que pistones y cilindros tengan un peor funcionamiento.

Siguiendo “horadando” en los problemas que pueden traer la falta de espacio disponible en relación con la capacidad del sistema hidráulico, es que se puede llegar a tener menor capacidad de aceite. Si hace 40 años, el máximo caudal de aceite circulando por el circuito podía suponer que todo el aceite del hidráulico se recirculara cada 3 minutos. Ahora con mayores caudales y menores depósitos ese tiempo se reduce a 2 o incluso a 1 minuto. Y esto significa que cualquier contaminante en el sistema circula con mayor frecuencia y tiene más oportunidades de causar daños al mismo. Pero no solo eso, un aceite a esa velocidad de recirculación significa que no tiene tiempo para que las partículas se depositen en el fondo, y siguen manteniéndose en suspensión causando estragos en tiempo récord.

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By: Catalán Mogorrón, H.

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