Mecatronica Industrial: Filtros Hidraulicos Industriales

Filtros de Aceite o Fluido Hidráulico

Un filtro hidráulico es el componente principal del sistema de filtración de un sistema de lubricación o de engrase. Estos sistemas se emplean para el control de la contaminación por partículas sólidas de origen externo y las generadas internamente por procesos de desgaste o de erosión de las superficies de la maquinaria, permitiendo preservar la vida útil tanto de los componentes del equipo como del fluido hidráulico.

El sistema hidráulico del equipo pesado o maquinaria industrial es lo que termina haciendo el trabajo pesado. Cada partícula de desgaste del sistema reduce la eficiencia del equipo y aumenta el costo de operación. La sustitución de filtros solamente por la equivalencia de rosca o la empaquetadura puede producir serios daños, ya que los filtros hidráulicos tienen que resistir altas presiones y filtrar partículas muy pequeñas.

Un sistema típico tiene hasta cuatro filtros para el aceite hidráulico y uno de aire en el respiradero. Cada uno de estos filtros está diseñado para la presión y micronaje (o eficiencia) necesario. El uso de filtros que cumplen o sobrepasan los requerimientos del fabricante del equipo es determinante para una operación segura.

El objetivo del filtro hidráulico es extraer los contaminantes perjudiciales de la corriente de fluido hidráulico que pueden causar daños a los componentes internos del sistema. Es crítico que el filtro esté instalado correctamente para que funcione bien.

Tipos de Filtros Hidraulicos

Filtro de impulsión o de presión: se ubican dentro de la línea de presión alta, en el grupo de bombeo. Los filtros de presión ayudan al resguardo de aquellos componentes sensibles o frágiles, como por ejemplo las válvulas.

Filtro de retorno: se define como un circuito cerrado de carácter hidráulico, el cual es ubicado en el depósito o bien en la parte superior de la conducción del líquido de retorno al depósito. Su propósito consiste en controlar aquellas partículas desarrolladas a parir del contacto con los elementos movibles propios del dispositivo.

Filtro de venteo, respiración o de aire: como su nombre lo indica, son aquellos ubicados en los respiradores de un equipo, con la finalidad de impedir la entrada de elementos contaminantes procedentes del aire.

Filtro de recirculación: son colocados en la parte superior de la línea de refrigeración, y su función es eliminar aquellos elementos sólidos depositados en el sector hidráulico.

Filtro de succión o strainers: son creados para impedir el ingreso de corpúsculos hacia las bombas.

Filtro de llenado: su instalación es análoga a los filtros de respiración o venteo. Es decir que su ubicación se limita a la entrada del depósito para la renovación del fluido hidráulico. Los filtros de llenado tienen como propósito imposibilitar la entrada de elementos contaminantes que se hayan ubicado en el contenedor.

Limpieza y Mantenimiento

La contaminación podríamos dividirla en cuatro categorías:

La contaminación "añadida", creada durante la fabricación y el montaje del sistema (¿cuál es el nivel de limpieza en el momento del montaje?).
Contaminación "ingerida" penetra dentro del sistema, por un mal funcionamiento o ausencia de filtros de aire, (filtros no adecuados), estanqueidad defectuosa en los depósitos, vástagos de los cilindros rayados, pueden ser la causa de una contaminación no deseada dentro del sistema.
La contaminación "generada" por deterioro ó desgaste, de los propios elementos del sistema.

La contaminación, presente sin más en el aceite nuevo, durante el llenado del sistema. Un aceite "nuevo" no tiene ninguna garantía de que este limpio.

Usando el mejor sistema de limpieza que podamos imaginar nunca llegaremos ha recuperar más del 70 % de la superficie colmatada en cada una de las limpiezas (con la segunda limpieza del filtro, recuperaremos solamente el 40 % de la superficie total del filtro) Por esta razón se da preferencia ha sustituir la malla de alambre por materiales de fibra inorgánica, para fabricar filtros más finos.
Para su limpieza, luego de quitar la tapa del cuerpo, se retira la “canasta” que rodea al imán cuidando de no dañar la malla interior; ésta se limpia con nafta, keroseno o algún elemento similar. Con el mismo producto se quita la suciedad del interior.
El imán puede ser limpiado con un trapo o aire comprimido. La frecuencia de estas limpiezas deben ser mayor cuando la máquina está en período de ablande o cuando el fluido sufre una fuerte contaminación desde el exterior.

Saturación de un Filtro

En la ISO 4406 los códigos se asignan a un determinado número de partículas de contaminación, a través de las cuales se expresa la limpieza del fluido en códigos.

La ISO 4402 concierne a la calibración de los contadores automáticos de partículas. La calibración, de acuerdo con la norma existente, está basada en el test de polvo del desierto ACFTD, así pues, está pasada de moda. Ahora para la calibración de contadores de partículas se recomienda usar muestras calibradas, las cuales están certificadas por el NIST (Instituto Nacional para Estándares y Tecnología – USA). Este método prueba ser más exacto y de mejor reproducción que el método con ACFTD.

Como consecuencia de la nueva calibración las partículas se miden a diferente escala.

De acuerdo a la norma actual la limpieza se determina fijando el número de partículas en > 5µm y > 15 µm. Actualmente de forma transitoria, aceptada por la mayoría de los fabricantes y usuarios de sistemas hidráulicos y contemplada en la actual norma ISO 4406, se tienen en cuenta también el número de partículas > 2µm.

De acuerdo con las propuestas a la nueva norma y como consecuencia del cambio de método de calibración de los contadores, se fija o determina el número de partículas respectivamente en >4µm, >6µm y >14µm

Existen formas de definir la saturación de un filtro con respecto a las normas anteriores.

Método	Unidades	Ventajas	Limitaciones
Conteo de partículas óptico.	Numero/ml	Proporciona distribución de Tamaños. No se ve afectado por la opacidad del fluido ni por el agua o aire que haya en la muestra de fluido	Tiempo de preparación de muestras
Conteo de Partículas automático.	Numero/ml	Rápido y reproducible	Sensible a ‘lodos’, agua, aire y geles
Análisis sobre membrana y comparador de contaminación del fluido.	Comparación visual/código de limpieza	Análisis rápido de los niveles de limpieza del fluido de sistemas en campo. Ayuda a identificar los tipos de contaminación	Proporciona niveles aproximados de contaminación
Ferro grafía	Cantidad de partículas a escala grandes/pequeñas	Proporciona información básica sobre partículas férricas y magnéticas	Eficiencia de detección baja en partículas no magnéticas, p. e., bronce, silicio
Espectrometría	PPM	Identifica y cuantifica material contaminante	No puede medir el tamaño de contaminantes; limitada por encima de 5μm
Gravimetría	mg/l	Indica la masa total de contaminante	No distingue entre el tamaño de las partí- culas. No es adecuado para fluidos de moderados a limpios

Tipos de instalaciones de los Filtros

Filtro de limpieza por descarga de agua

• Para quitar las partículas que se han formado en el sistema durante el montaje o mantenimiento antes de la puesta en marcha.
• Para quitar partículas grandes que causarían averías catastróficas.
• Para ampliar la vida en servicio del elemento filtrante.

Línea de presión

• Para evitar que la suciedad producida por el desgaste de la bomba viaje por el sistema.
• Para atrapar la suciedad que causaría averías catastróficas en la bomba y evitar daños secundarios en el sistema.
• Para actuar como filtro de último recurso y proteger los componentes que están directamente debajo del mismo.

Línea de retorno

• Para capturar suciedad derivada del desgaste del componente o que haya penetrado y viaje hacia el depósito.
• Para favorecer la limpieza general del sistema.

Respiradero de aire

• Para evitar la entrada de contaminación formada por partículas generadas en el aire.
• Para aumentar la vida útil del elemento filtrante
• Para mantener la limpieza del sistema.

Filtro de bucle reniforme/fuera de línea

• Para controlar la limpieza del sistema cuando el caudal de la línea de presión disminuye (p. e. bombas compensadoras).
• Para sistemas en los que el filtrado por presión o de retorno no se puede realizar.
• Como complemento de los filtros en línea para proporcionar un mejor control de la limpieza y una mayor vida útil del filtro en sistemas en los que entra mucha suciedad.

Se deben colocar filtros adicionales en la parte de arriba de componentes críticos o sensibles

• Para proteger contra averías catastróficas de la máquina (a menudo, se utilizan filtros sin derivación).
• Para reducir el desgaste
• Para estabilizar el funcionamiento de las válvulas (evita la fricción estática).

Resumen

Los filtros como tal son la razón del buen funcionamiento de un sistema hidráulico de lubricación así que por lo cual debemos de prestar un interés razonable conforme a su función y no dejar a un lado su mantenimiento, ya que sin la intervención eficaz habría pérdidas de presión, mal funcionamiento, desgaste innecesario de los componentes del sistema y demás.

Los podemos encontrar de muy diversos tipos, en diferente posición y lugar estratégico dentro de un sistema, también de acuerdo a su función se volverán variado tanto en tamaño, material filtrante y capacidad de filtración para brindar la mejor función del aceite y sin afectar el sistema.