Control de contaminación

Fuentes y tipos de
contaminacion
 Definiciones básicas

¿Qué es un contaminante?

“Cualquier material (o energía) que no deba estar en el sistema.”

Huelgo radial del
aro del pistón

Alta Baja
presión presión

Asiento de válvula

¿Qué es más sencillo… eliminar o

prevenir????

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Fuentes: Noria
 ¿Cuán pequeño es lo pequeño?
¿Qué es esto? (14 μm/division)
Cabello humano (75 μm)
Partículas (10 μm) a 100x

Holguras dinámicas típicas operativas

Componente Detalles Holgura
Servo 1 - 4 µm
Válvulas Proporcional 1 - 6 µm
Direccional 2 - 8 µm
Bombas de pistón de Del pistón al orificio 5 - 40 µm
volumen variable De la placa de válvula al cilindro 0.5 - 5 µm
De la punta a la carcasa 0.5 - 1 µm
Bombas de paleta
De los lados a la carcasa 5 - 13 µm
Bombas de De la punta del diente a la carcasa 0.5 - 5 µm
0,1 -1 μm
engranaje Del diente a la placa lateral 0.5 - 5 µm
Rodamientos de Espesor de la película 0.1 - 0.7 µm
Rodamientos de Espesor de la película 0.4 - 1 µm
Cojinetes planos Espesor de la película 0.5 - 125 µm
Sellos Sello y eje 0.05 - 0.5 µm
engranajes Caras coincidentes 0.1 - 1 µm

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Fuentes: Pall Corporation, STLE Manual de lubricación y tribología (1994)
 Tipos de contaminación

1. Intrínseca

2. Ingresada

3. Generada internamente

4. Liberada

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 Contaminación intrínseca
“Cuando se enrosca una conexión de
tubería de ¾” se agregan > 60.000
partículas de 5μm”
HyPro

•Servicio
•Reparaciones mecánicas
•Nuevos filtros,
mangueras, accesorios,
componentes, etc.
•Fabricación
•Rebabas
•Residuos de
soldadura
•Polvo, etc.

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Fuentes: HyPro
 Contaminación ingresada
•Recarga de lubricante
Cantidad promedio de partículas > 10 micrones que
•Atmósfera: ingreso a través de ingresan a un sistema, desde todas las fuentes, por
•Sellos minuto
•Respiraderos Equipo móvil 100 millones – 10 billones
•Tapas
Instalaciones de
•Fuelles manufactura
1 millón – 100 millones

•Combustión: hollín, cenizas, combustible contaminado Instalaciones de montaje 100.000 – 1 millón

“El aceite nuevo puede ser una de las peores fuentes de contaminación por partículas y por agua. El código 25/22/19 es
un código ISO común para el aceite nuevo, que no es adecuado para los sistemas hidráulicos o de lubricación. Una buena
meta de limpieza para el aceite nuevo es 16/14/11.” - HyPro

ACEITE NUEVO

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Fuentes: HyPro
 Ejemplo de contaminación por ingreso

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 Contaminación generada internamente

•Superficies •Lubricante
•Desgaste mecánico •Sedimentos
•Desgaste corrosivo •Precipitación de
•Cavitación aditivos
•Degradación de componentes: •Lodos y barnices
mangueras y fibras de filtros, pintura,
elastómeros, etc.

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Fuentes: HyPro
 Liberada
Las partículas que fueron atrapadas
previamente pueden ser liberadas
nuevamente al sistema debido a:

•Incremento de presión
diferencial
•Cambios de flujo

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Fuentes: HyPro
 Tipos de contaminantes

• Partículas duras •Contaminantes blandos

- Silice - Agua
- Metales brillantes - Aire
- Metales negros - Compuestos derivados de la degradación del
- Herrumbre lubricante
• Lodo
- Fibras
• Barniz
- Finos

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 Partículas duras

Aumento: 100x
Fuentes: Pall Corporation
© SKF Group Escala: 1 División = 10 µ
 Partículas duras

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Fuentes: Pall Corporation
 Agua
Fuentes típicas
•Fugas en el intercambiador de calor
•Fugas en el sello
•Condensación de aire húmedo
•Tapas de reservorio inadecuadas
•La reducción de temperatura hace que el agua disuelta se convierta
en agua libre

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Fuentes: Lubricación de equipos, Pall Corporation
 La cantidad de agua disuelta depende de la
temperatura

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Fuentes: Lubricación de equipos, Pall Corporation
 La humedad acelera la oxidación
1. Limpio y seco
2. Solo hierro
3. Solo cobre
4. Solo agua
Número de neutralización, 5. Hierro y agua
6. Cobre y agua

Tiempo de funcionamiento, horas

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Fuentes: Pall, HyPro, Hach
 Aire
Tipos
•Disuelto – No visible (sin nubes); puede representar tanto como 10 % del volumen total.
•Atrapado – pequeñas burbujas de aire inestables “suspendidas” en el aceite (con
nubes).
•Libre – bolsas de aire atrapadas en zonas muertas, regiones altas y tubos verticales.
•Espuma – grandes burbujas sobre la superficie del aceite (más de 30% aire).

Fuentes típicas
•Niveles de aceite altos o bajos
•Sellado de bombas
•Fugas
•Turbulencias en el tanque
•Tiempo de permanencia insuficiente
•Degradación del aceite que lleva a reducción
de la tensión superficial

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Fuentes: Lubricación de equipos, HyPro
 Presencia de espuma

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 Efecto de los contaminantes en el aceite

Atacan químicamente la
Cambios en la química
Contaminante Cambios en las propiedades superficie de los Destruyen mecánicamente la
del aceite
físicas equipos superficie de los equipos

Oxidación Abrasión
Sólidos Incremento de viscosidad Barniz adhesivo
Agotamiento de aditivos Fatiga de superficie

Increm.de viscosidad Pérdida de resist.pelíc.lubric.

Hidrólisis & Oxidación Formación de ácidos Acidez Cavitación
Agua
Agotamiento de aditivos Barniz y lodo Herrumbre y corrosión Raspaduras
Promueve aireación Obstrucción del filtro

Reducción punto inflamación

Agotam.aditivos
Combustible Reducción de viscosidad Ácido sulfúrico Pérdida de resist.pelíc.lubric.
Aromáticos
Increm.presión de vapor

Glicol Oxidación
Increm.de viscosidad Increm.de acidez Pérdida de resist.pelíc.lubric.
(anticongelante) Lodo

Herrumbre y corrosión
Aire Oxidación Oxidación Cavitación

Degradación térmica Pérdida de resistencia de película

Calor Increm.de viscosidad Acidez del barniz
Oxidación lubricante

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Caracterizacion de particulas
 ISO 4406:99
Codigo de 3 numeros, bajo
el formato (R4/R6/R14)
donde:

El 1er numero es un código

para partículas por ml
mayores que 4 micrones
El 2do dígito es un código
para partículas por ml
mayores que 6 micrones
El 3er dígito es un código
para partículas por ml
mayores que 14 micrones

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 ISO 4406:99

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Fuentes: Schroeder
 ISO 4406:99 – algunos ejemplos

Magnification x 100
1 scale mark = 10 μm
© SKF Group Fuentes: Schroeder
 Prolongar la vida mediante un aceite más limpio
Rodamientos
Current Target Target Target Target
ISO Code ISO Code ISO Code ISO Code ISO Code
2 x Life 3 x Life 4 x Life 5 x Life
28/26/23 25/22/19 22/20/17 20/18/15 19/17/14
27/25/22 23/21/18 21/19/16 19/17/14 18/16/13
26/24/21 22/20/17 20/18/15 19/17/14 17/15/12
25/23/20 21/19/16 19/17/14 17/15/12 16/14/11 Sistemas hidráulicos
25/22/19 20/18/15 18/16/13 16/14/11 15/13/10
23/21/18 19/17/14 17/15/12 15/13/10 14/12/9 Current Target Target Target Target
22/20/17 18/16/13 16/14/11 15/13/10 13/11/8 ISO Code ISO Code ISO Code ISO Code ISO Code
21/19/16 17/15/12 15/13/10 13/11/8 - 2 x Life 3 x Life 4 x Life 5 x Life
20/18/15 16/14/11 14/12/9 - - 28/26/23 25/23/21 25/22/19 23/21/18 22/20/17
19/17/14 15/13/10 13/11/8 - - 27/25/22 25/23/19 23/21/18 22/20/17 21/19/16
18/16/13 14/12/9 - - - 26/24/21 23/21/18 22/20/17 21/19/16 21/19/15
17/15/12 13/11/8 - - - 25/23/20 22/20/17 21/19/16 20/18/15 19/17/14
16/14/11 13/11/8 - - - 25/22/19 21/19/16 20/18/15 19/17/14 18/16/13
15/13/10 13/11/8 - - - 23/21/18 20/18/15 19/17/14 18/16/13 17/15/12
14/12/9 13/11/8 - - - 22/20/17 19/17/14 18/16/13 17/15/12 16/14/11
21/19/16 18/16/13 17/15/12 16/14/11 15/13/10
20/18/15 17/15/12 16/14/11 15/13/10 14/12/9
19/17/14 16/14/11 15/13/10 14/12/9 14/12/8
18/16/13 15/13/10 14/12/9 13/11/8 -
17/15/12 14/12/9 13/11/8 - -
16/14/11 13/11/8 - - -
15/13/10 13/11/8 - - -
14/12/9 13/11/8 - - -

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Fuentes: Eaton Fluid Power
 Objetivos de códigos de limpieza ISO
•Códigos de limpieza ISO objetivo
recomendados y selección de medios
filtrantes para sistemas que utilizan fluidos
base petróleo según la ISO4406:1999
para tamaños de partículas 4μ[c] / 6 μ[c] /
14 μ[c]

•Según el volumen del sistema y la

severidad de las condiciones operativas,
podría requerirse una combinación de
filtros con distintos grados de eficiencia de
filtración (p.e. presión, retorno, y filtros
fuera de línea) para lograr mantener la
limpieza deseada del fluido

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Fuentes: HyPro
Conceptos basicos de
filtracion
 Tipos de medios filtrantes
Elementos de superficie
• De una sola capa
• Papel plisado, malla de acero inox.o de alambre de latón
• Sin profundidad o espesor. Actúan como una criba
• Filtros de succión; filtros para grasa de alta viscosidad

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Fuentes: HyPro
 Tipos de medios filtrantes
Filtros de profundidad
• Material absorbente grueso, como algodón
O:
• capas múltiples de celulosa, fibra de vidrio o metal
• Los medios de fibra de vidrio y metal pueden tener densidad
graduada
• Cada tipo de fibra tiene un rendimiento distinto

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Fuentes: Noria, HyPro
 Celulosa vs fibra de vidrio
Celulosa Fibra de vidrio

•Fibras orgánicas dispuestas para dar •Fibras de tamaño más pequeño y más
profundidad al medio consistentes

•El tamaño de la fibra es más grande •Más volumen vacío resulta en menor
e inconsistente que el de la de vidrio presión diferencial y mayor capacidad
de contener suciedad
•Típicamente sin malla de soporte,
forma pliegues •Mejor resistencia química

•Vida útil en depósito limitada •Intensidad graduada

•Sensible al agua y a la fatiga •Resistencia a altas temperaturas

70

60
Pressure drop (psid)

50

40

30

20

10

0
Fuentes: Noria, HyPro Dirt capacity (g)
© SKF Group
 Caracterización de filtros

Caracterización nominal
Valor arbitrario en micrones, por lo general lo especifica el fabricante, se refiere a la
capacidad del filtro de captar un porcentaje mínimo nominal por peso de partículas sólidas
para un contaminante especifico.

Caracterización absoluta
Medición directa de la partícula esférica más grande que pasará a través del filtro, bajo
condiciones de ensayo específicas. Esto indica el tamaño de la abertura más grande del
elemento filtrante.

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Fuentes: HyPro
30 November, 2017 © SKF
Maintenance Products Slide 30
/93
 Elementos filtrantes
Al evaluar el rendimiento de los elementos filtrantes hidráulicos, los parámetros más importantes a considerar son
los siguientes:

(a) Factor de filtración (β)

Cuánta contaminación elimina el elemento filtrante del fluido.

(b) Estabilidad beta

Se incrementa la capacidad de mantener la eficiencia esperada como presión diferencial en todo el elemento.

(c) Capacidad de retención de contaminantes (DHC)

Cantidad de contaminación que puede atrapar un elemento antes de que alcance una presión diferencial “terminal” predeterminada.

(d) Caída de presión vs. flujo

Medición de la resistencia al flujo del fluido en un sistema.

(e) Presión de colapso

Representa la presión diferencial a través del elemento que hace que el elemento colapse (aplastamiento) (ISO 2941/ANSI B93.25)

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 Factor beta
Cant.de partículas aguas arriba ≥x µm(c)
Factor de filtr. βx(c) = Cant.de partículas aguas abajo ≥x µm(c)

© SKF Group Fuentes: HyPro

 Factor beta vs. tamaño de partícula

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Fuentes: Pall
Eliminacion de contaminantes
Eliminacion de particulas
 Ubicación del filtro
Alta presión
Alta presión
•Entre la salida de la bomba y los componentes del sistema
hidráulico
•Protección general de todos los componentes después de la
bomba
•Sometido con frecuencia a condiciones de flujo dinámico y ciclos
de presión
•Es típicamente el filtro más pequeño de un sistema y el más
costoso
•Presión de operación hasta 6000 psi, 450 bar y superior Succión

Retorno
Fuera de línea

Respiradero

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Fuentes: HyPro
 Ubicación del filtro
Línea de retorno Alta presión
•Entre los componentes hidráulicos o lubricantes y el
reservorio
•Interna (montada en el tanque) o externa (filtro de bucle
reniforme o fuera de línea)
•Normalmente, es el filtro de mayor tamaño y menos
costoso del sistema
•Cuando se coloca después de cilindros de doble efecto, la
veloc.de flujo a través de la línea de retorno es típicamente Succión
mayor que la veloc.de flujo máxima de la bomba
•Presión de operación 100 psi (6,8 Bar) y más
•Comúnmente, es el único filtro para equipos móviles
Retorno
Fuera de línea

Respiradero

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Fuentes: HyPro
 Ubicación del filtro
Fuera de línea Alta presión
•Sistema de filtración autónomo que incluye bomba,
motor, filtro
•Se puede hacer mantenimiento fácilmente, sin alterar
el sistema
•Montaje permanente o carros de filtración portátiles
•Los carros de filtración se pueden utilizar para flushing
(lavado), agregar aceite, drenar aceite o filtrar por bucle
reniforme
Succión

Retorno
Fuera de línea

Respiradero

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Fuentes: HyPro
30 November, 2017 © SKF
Maintenance Products Slide 38
/93
 Ubicación del filtro
Alta presión
Succión (filtros de succión o strainers)
•En el puerto de succión de la bomba, para su protección
•Típicamente, medio filtrante de malla gruesa
•Los filtros de succión descuidados pueden causar cavitación de la bomba
(ΔP )
•Se pueden utilizar también elementos para eliminar agua
•Verificar las recomendaciones de los OEM

Succión

Retorno
Fuera de línea

Respiradero

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Fuentes: HyPro
 Ubicación del filtro
Alta presión
Respiraderos
•Evitan el ingreso al reservorio de partículas contaminantes y
humedad provenientes del aire
•Contribuyen a prolongar la vida de servicio del elemento filtrante y a
mantener la limpieza del sistema
•Se aconsejan las válvulas de retención de vacío para aplicaciones
donde la humedad es elevada
Succión

Retorno
Fuera de línea

Respiradero

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Fuentes: HyPro
Eliminacion de agua
 Dos metodos principales

Bomba centrifuga:

Separa el agua libre y algo de

emulsion. No remueve el agua
disuelta
Otros metodos de remocion de agua en aceite

Deshidratador por termo-

vacio:

Remueve el agua libre,

emulsionada y disuelta

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 Centrífugas
Clarificador
•Partículas >50 micrones
Sello de agua

Agua de la operación
•Partículas de alta densidad
Líquido sin separar •Fluidos de baja viscosidad
Líquido limpio
•Agua libre
Lodo
•Costo/eficiencia ?
•Elimina agua, lodo, suciedad,
sedimentos, residuos del
desgaste

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Fuentes: Alfa laval – Falcon series
 Deshidratación al vacío
Cámara de vacío +
elementos dispersores

Condensador
•Aprox. 60°C
Tanques de
condensado
•Alto vacío
•(25 Hg in / 630 mm Hg)
•Alta eficiencia
•Flujo elevado
•Se elimina agua, aire atrapado,
Bomba refrigerante, gases atrapados
de vacío

Salida de H2O
Filtro

Calentado-
res
V30 US Steel Serbia
Entrada
de aceite Línea de
recirculación

Bomba

Salida de aceite limpia y seca

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