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18
Jun

La coagulación de aceite y el efecto adrenalina

Jim Fitch, Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América

Todos estamos familiarizados con la coagulación de la sangre y su papel en la restricción del flujo sanguíneo después de alguna lesión. Esta coagulación depende de la aglutinación de las plaquetas y de las células sanguíneas ayudadas por las moléculas de fibrina para atraparlas y unirlas. Esta masa coagulada conecta efectivamente los capilares para detener hemorragias y hemorragias incontroladas.

A lo largo de los años, he encontrado muchas analogías de cuerpo humano interesantes para la lubricación de la maquinaria y el análisis de lubricante. La coagulación sanguínea es una de las mejores. Es increíblemente similar a una variedad de condiciones relacionadas con las fugas y la restricción del flujo de aceite en la maquinaria. Tanto en el cuerpo humano como en la máquina, la coagulación puede llevar a consecuencias positivas y negativas. Mientras que la coagulación de la sangre puede contener la pérdida de sangre después de una laceración de la piel, también puede restringir el flujo sanguíneo en el cerebro y el tejido muscular del corazón. Del mismo modo, la coagulación del aceite puede mitigar o detener completamente las fugas internas y externas en la maquinaria. Por otro lado, puede perjudicar el movimiento necesario del aceite a través de orificios, glándulas, conductos de lubricación y filtros. Esto puede dejar superficies de fricción críticas con escacez de lubricante, acelerando el desgaste y la falla.

Cómo funciona la coagulación de aceite

Como sabemos, dependiendo del diseño de la máquina, la fuga puede ser interna (el aceite fluye de una zona de presión más alta a una zona de presión más baja) y externa (escapes de aceite de la máquina a través de sellos y piezas ajustadas). Ambas condiciones son indeseables, sin embargo, muchos lubricantes y fluidos hidráulicos llevan su propio material de empaque intrínseco que se puede utilizar para tapar zonas de fuga y conductos de flujo de aceite.

El proceso por lo general comienza por el traslado de una sola partícula en el rango del tamaño de la ranura o pasaje de fuga; esta es la partícula semilla. Esta partícula se atora o atasca en la ranura, que podría ser de solo unos cuantos micrones hasta más de 100 micrones. Dado que el aceite prefiere el camino de menor resistencia, es a través de estas aberturas y huecos más grandes que más partículas se transportan y luego se atoran. A medida que se alojan, el claro (apertura) se contrae aún más. Con cada iteración de estrechamiento, el flujo continúa decayendo, lo que permite que partículas cada vez más pequeñas proporcionen el material de empacado necesario. Pronto, la ranura o pasaje de fuga se sella herméticamente. Con cada iteración de estrechamiento, el flujo continúa decayendo, permitiendo que partículas cada vez más pequeñas proporcionen el material de empaque necesario. Pronto, la ranura o la vía de fuga se sella herméticamente. Es interesante que las partículas de un solo tamaño (grandes o pequeñas) no permiten que se forme un sello de empaque; sino, más bien, se requiere una distribución de diversos tamaños de partículas.

Al igual que la coagulación sanguínea depende de las moléculas de fibrina para enlazar o unir las plaquetas y las células sanguíneas, la coagulación del aceite es ayudada por suspensiones de aceite suave y gomoso y moléculas polares para unir los contaminantes. Estos agentes aglutinantes incluyen aditivos polares (por ejemplo, dispersantes e inhibidores de la oxidación), así como productos de degradación del aceite  de la oxidación y la degradación térmica (aditivos y base lubricante). Incluso se sabe que el agua libre proporciona fuerzas de cohesión que ayudan a pegar partículas para formar restricciones grumosas en los caminos de fuga.

Esta es la razón por la que un cambio repentino en la química del lubricante, como la introducción de un lubricante sintético base éster, puede disolver o eliminar estos agentes aglutinantes, lo que provoca la presencia de fugas. En algunos casos, pueden desprenderse grandes grupos de partículas y resuspenderse como resultado de un cambio en la química de los fluidos. Estos grupos movilizados pueden luego ser arrastrados hacia los orificios y los conductos de lubricación, causando restricción de flujo y falla catastrófica de lubricación.

El efecto adrenalina

Sorprendentemente, muchas partes móviles de las máquinas, con tolerancias estrechas, también pueden ser ayudadas por las suspensiones de partículas. Las más destacadas son las bombas hidráulicas y los actuadores. En estos componentes, la fuga interna altera el desempeño (pérdida de eficiencia volumétrica), causando una mayor generación de calor y un mayor consumo de energía. Con el tiempo, la fuga se intensifica hasta el punto de que los componentes deben sustituirse debido a un funcionamiento lento. Esto es similar a la pérdida de eficiencia de combustión de un motor debido al desgaste del orificio del cilindro/pistón.

Los lubricantes y fluidos hidráulicos que transportan contaminantes sólidos en el rango del tamaño de los claros dinámicos, zonas anulares y ranuras (que sirven como el pasaje de fuga interna) experimentarán un fenómeno dinámico de empaquetamiento llamado efecto adrenalina. Cuando esto ocurre, estos componentes, estimulados por el mecanismo de sellado de las partículas, experimentan un aumento en la eficiencia (y potencia). ¡Quién hubiera adivinado que las partículas pueden aumentar el flujo de la bomba!

Sin embargo, controle su exitación. Hay un lado oscuro en esta historia. ¿Debo recordarle que las partículas duras causan daños irreparables en las zonas dinámicas al raspar, cortar y erosionar las superficies de trabajo? A medida que esto ocurre, la ganancia temporal del efecto adrenalina se pierde conforme las grietas forman un pozo cada vez mayor. Esto evita que todas las partículas, excepto las más grandes, puedan evadir este claro. Por lo tanto, aunque el flujo de adrenalina por la contaminación con partículas es real (cuando los componentes son jóvenes), se trata de un falso ahorro debido al rápido envejecimiento por el desgaste acelerado y la fuga interna que se desarrolla rápidamente (vea la Figura 1).

Figura 1. Variación de flujo fugando de la bomba con relación a la distribución de tamaño de partícula y el tiempo

Moraleja de la historia

¿Por qué conté esta historia sobre la coagulación del aceite? Por un lado, quería aclarar la confusión respecto al papel de la contaminación por partículas en la restricción del pasaje de fuga. De hecho, esto no es folklore de la lubricación, sino un fenómeno físico basado en hechos reales. Por ejemplo, podemos observar fácilmente el efecto dañino de la concentración de partículas en los filtros de aceite a medida que aumenta la caída de presión. Además, los contadores comunes de partículas por bloqueo de poro miden la caída de flujo (o el aumento de la presión) a través de membranas calibradas para estimar las concentraciones de partículas en lubricantes y fluidos hidráulicos. Por lo tanto, no es sorprendente que ocurra el mismo fenómeno en cualquier orificio estrecho o espacio libre a través del cual fluye rutinariamente el aceite en la máquina.

Así que la moraleja de la historia es la siguiente: si desea que sus contaminantes sirvan como agentes de «control de fugas», entonces es mejor un aceite sucio y más lodoso (estoy bromeando, por supuesto). Los sellos estáticos y los accesorios/conectores con fugas son los que más se benefician. Sin embargo, si no quiere que su aceite cargue partículas duras y gomosas en espacios y orificios críticos, le sugiero que tome un enfoque higiénico manteniéndolo limpio, seco y saludable. Sin duda, le han dado este consejo antes.

Referencia

Gabriel Silva. “The Adrenaline Phenomenon of Silt” TSF Journal, 1987, volumen 7. Fluid Power Research Center, Oklahoma State University.

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