Cuándo utilizar un calefactor de aceite
5 de octubre de 2018
Wes Cash, Noria Corporation. Traducido por Francisco J. Páez Alfonzo, Noria Latín América
En algunas aplicaciones es casi
imposible que un aceite se mantenga fluido a todas las temperaturas del
ambiente. En estas situaciones, se recomienda el uso de un calefactor de
aceite. Sin embargo, existen algunos aspectos que deben ser
considerados antes de seleccionar o utilizar un calefactor. En algunos
casos, estos dispositivos pueden ser contraproducentes tanto para sus
máquinas como para sus lubricantes.
Por qué utilizar calefactores
Existen varias razones por las cuales
desearía utilizar un calefactor de aceite en sus sistemas. Por ejemplo,
si su máquina tiene componentes lubricados por salpique, es muy
importante que el aceite permanezca fluido, ya que se requiere de cierta
fluidez para que el aceite salpique y lubrique varias partes dentro del
compartimiento. A medida que la viscosidad aumenta a temperaturas más
bajas, la acción de salpique se ve disminuida, lo que puede dar como
resultado el desgaste prematuro de la máquina.
Otros sistemas de lubricación utilizan
la circulación del aceite. En este tipo de sistemas, si la viscosidad es
demasiado alta, es posible que el aceite no fluya adecuadamente a
través de las tuberías o que no se bombee correctamente para lubricar
los diferentes componentes dentro del sistema de lubricación de la
máquina. En ambos casos, es muy útil que el aceite mantenga la fluidez
suficiente para realizar el trabajo requerido dentro de la máquina.
La importancia de la viscosidad del aceite
La viscosidad es una de las principales
propiedades a considerar cuando se selecciona un lubricante. Debe
seleccionar la viscosidad correcta para tener una película de lubricante
correcta a la temperatura de operación. Si una máquina operará en un
ambiente muy frio y la temperatura de operación será igualmente muy
fría, puede ayudar a mantener la fluidez del aceite utilizando un aceite
con un grado de viscosidad más bajo, el cual estará más alineado con la
temperatura ambiente.
Para garantizar que el lubricante
proporcionará una adecuada película lubricante a todas las temperaturas
de operación, también se debe tener en cuenta el índice de viscosidad.
El índice de viscosidad es una de medida de cuánto cambia la viscosidad
del aceite dentro de un rango determinado de temperatura. Mientras mayor
sea el índice de viscosidad, menor será el cambio de viscosidad en ese
rango de temperatura. Dependiendo de cuán grande sea el cambio de
temperatura, el índice de viscosidad puede ayudar a determinar si se
requiere el uso de un calefactor de aceite. Si la viscosidad nunca se
incrementa hasta un punto donde el aceite deje de fluir, no será
necesario el uso de un calefactor.
Punto de fluidez
Identificar la temperatura a la cual el
aceite dejará de fluir no tiene que ser un experimento de ingeniería o
increíblemente difícil. Busque una propiedad en particular – el punto de
fluidez. Durante la ejecución de esta prueba, una muestra de aceite se
enfría gradualmente, midiendo al mismo tiempo su fluidez. Cuando el
aceite deja de fluir por cinco segundos, se registra como el punto de
fluidez la temperatura observada antes de que el aceite dejara de fluir.
Para máquinas que operan a baja
temperatura, el punto de fluidez es muy importante. De ser posible,
seleccione un lubricante que tenga un punto de fluidez de al menos nueve
grados más bajo que la temperatura ambiente mínima esperada. Esto
asegura que el lubricante mantenga la suficiente fluidez a esa baja
temperatura para no obstaculizar su movimiento o sus características de
salpique.
Ceras
La cera (parafina) es un constituyente
del lubricante que afecta su punto de fluidez. Las ceras se encuentran
normalmente en las bases lubricantes minerales del Grupo I. Si bien
estas contribuyen a que el lubricante tenga un mayor índice de
viscosidad, se pueden solidificar y hacer que el lubricante se gelifique
a bajas temperaturas. En el proceso de refinación, se toman medidas
para remover la mayor cantidad de ceras posibles. Un método es el
conocido como desparafinación en frío en donde la base lubricante se
mezcla con solventes que ayudan a absorber algunos de los hidrocarburos
insaturados, luego se enfría para solidificar las ceras y se filtra para
remover la mayor cantidad de ceras posibles. Este proceso se utiliza
normalmente en la producción de bases lubricantes Grupo I y II.
Algunas bases del Grupo II y la mayoría
de las del Grupo III se someten a un proceso conocido como
hidroisomerización catalítica. En este proceso, las cadenas rectas de
parafinas normales se rompen y se transforman en cadenas ramificadas, lo
que ayuda a disminuir la cantidad de ceras libres y bajar el punto de
fluidez. Si el aceite utilizado en la máquina es poco refinado o tienen
un aceite básico de baja calidad, el contenido de ceras puede ser lo
suficientemente alto, haciendo que el aceite se gelifique mucho más
fácil y que tenga un punto de fluidez más alto, haciéndolo un caso
típico para utilizar un calefactor.
Depresores del punto de fluidez
Para combatir el problema de
solidificación de las ceras, la mayoría de los lubricantes son
formulados con un aditivo comúnmente conocido como depresor del punto de
fluidez (PPD, por sus siglas en inglés). Este aditivo está comúnmente
hecho de compuestos de ceras de naftaleno alquilatadas, polimetacrilatos
y ceras de fenoles alquilatados. Como se mencionó anteriormente, cuando
el aceite se enfría, los cristales de ceras en el fluido tienden a
solidificarse, produciendo la gelificación del aceite y un alto punto de
fluidez. Los depresores del punto de fluidez inhiben la aglomeración de
esos cristales, manteniendo la fluidez del aceite y disminuyendo su
punto de fluidez. Sin embargo, estos aditivos solo trabajan hasta
ciertas temperaturas según su formulación y el contenido de ceras en la
base lubricante. Una vez que la temperatura desciende por debajo de
cierto punto, los depresores del punto de fluidez ya no son capaces de
evitar que las ceras se solidifiquen.
Contaminantes
Los contaminantes no solo afectan la
viscosidad y la salud general del aceite sino que también impactan en su
punto de fluidez. El hollín es un contaminante muy común encontrado en
motores diésel que puede incrementar la viscosidad de un aceite. A
medida que incrementa la carga de hollín, la viscosidad también se
incrementa. Por ejemplo, después de que un motor se detiene por la noche
durante el invierno, la concentración de hollín contribuye a disminuir
la capacidad del aceite a fluir por la mañana, dando como resultado un
retardo en la lubricación del motor.
El glicol es otro contaminante a menudo
encontrado en los motores. Al igual que el hollín, el glicol también
incrementa la viscosidad del aceite y es uno de los principales
culpables de la gelificación de los aceites de motor. Los análisis de
rutina del lubricante pueden ayudar a identificar estas dos causas raíz
fundamentales de la falla de la máquina y del lubricante. Debido a la
propensión de los motores a producir contaminantes, verá frecuentemente
motores diésel en ambientes fríos con calefactores de aceite instalados
en sus cárteres para mantener el aceite fluido.
Tipos de calefactores
Existen principalmente dos tipos de
calefactores a nivel de industria. El primero y probablemente el más
común para aplicaciones industriales, es el calentador sumergible
(también conocido como calentador de inmersión) equipado con una probeta
que se sumerge en el aceite. La longitud de la probeta y su capacidad
de calentamiento se basan en la temperatura esperada y la cantidad de
aceite en el depósito. Si se utilizan estos tipos de calefactores, deben
ser controlados mediante un termostato, ya que pueden calentarse y
degradar el aceite que rodea el calefactor. La temperatura debe
ajustarse para permitir que el aceite se mantenga fluido pero no tan
caliente que pueda causar un oxidación prematura del aceite o una
degradación térmica por contacto con superficies calientes. La mayoría
de estos calefactores deben sumergirse completamente, de lo contrario,
pueden dañarse debido al sobrecalentamiento.
El riesgo de una degradación
térmica/oxidativa de un calefactor de inmersión está influenciada por
cuatro factores: la temperatura del fluido adyacente, la estabilidad
termo/oxidativa del aceite (factores como los tipos de aditivos y bases
lubricantes), la viscosidad del fluido (aceites con baja viscosidad
tienen menos riesgos) y la temperatura en la superficie del elemento
calefactor (vatios del calefactor).
Al inspeccionar el calefactor, cualquier
evidencia de depósitos de lodo o carbón sobre la superficie de los
elementos del calefactor es una señal que la temperatura de la
superficie del calefactor está muy alta. Una buena regla es de máximo 15
vatios por pulgada cuadrada (2.4 vatios por centímetro cuadrado) para
aceites con baja viscosidad y/o fluidos circulando a alta viscosidad.
Para fluidos estáticos y/o de alta viscosidad, se debe mantener una
densidad en vatios máxima de 10 por pulgada cuadrada (1.6 vatios por
centímetro cuadrado).
En el mundo automotriz, muchos
calentadores se encuentran actualmente fuera del depósito. Trabajan
calentando el metal circundante, transfiriendo el calor al aceite para
mantenerlo fluido. Estos calefactores también deben ser controlados con
termostatos pero tienen un menor riesgo de causar daños térmicos
localizados en el aceite, ya que el proceso de calentamiento es
principalmente por radiación. La desventaja de estos calefactores es que
normalmente requieren más energía y toman más tiempo para ser
efectivos.
En mi experiencia trabajando con
compresores de refrigeración, descubrí que era común usar este tipo de
calefactores para mantener el aceite en movimiento dentro del compresor
cuando este se enfriaba. En la industria de calentamiento, ventilación y
aire acondicionado (HVAC, por sus siglas en inglés), estos se conocen
con el nombre de calefactores de “cárter”. Tienen un elemento calefactor
pequeño que envuelve el exterior del compresor. Luego se controlan
termostáticamente con un relé para activarse y desactivarse de acuerdo a
las condiciones ambientales o de operación.
Cuándo un calefactor de aceite tiene sentido
Si bien los calefactores tienen sentido
en áreas donde la máquina esta operando en condiciones extremadamente
frías, esto no significa que sean adecuados para todas las aplicaciones.
No utilice un calefactor de aceite si el aceite en servicio no lo
requiere. Si el aceite se mantiene lo suficientemente fluido para
moverse y lubricar adecuadamente a todas las temperaturas de servicio,
un calefactor solo pondrá un mayor estrés sobre el lubricante, acortando
su vida útil.
Adicionalmente, no utilice calefactores
si el lubricante tiene problemas crónicos de dilución por combustible,
ya que algunos pueden ponerse muy calientes. Corrija la fuente de
ingreso al fluido y luego continúe utilizando el calefactor. Además,
tenga cuidado con los calefactores en aplicaciones que utilizan un
aceite de bajo desempeño o uno que está al final de su vida oxidativa.
Un calefactor puede ser el catalizador necesario para llevar el aceite a
límites donde se de inicio al proceso de una falla oxidativa.
El seleccionar el lubricante y el
calefactor de aceite correcto, puede contribuir a garantizar que su
máquina operará bien a todas las temperaturas esperadas. Solo recuerde
que los calefactores no son una solución única para todos los problemas
que involucran alta viscosidad provocada por el enfriamiento del aceite.
Sin embargo, si hace su tarea e inspecciona rutinariamente sus
calefactores y el aceite, estos pueden proporcionar tremendos beneficios
en su programa de lubricación.
FUENTE:lublearn.Noria.mx.
No hay comentarios:
Publicar un comentario