Un filtro de aceite es un filtro diseñado para eliminar contaminantes del aceite de motor , aceite de transmisión , aceite lubricante o aceite hidráulico . Su uso principal es en motores de combustión interna para vehículos de motor (tanto dentro como fuera de carretera), aviones a motor , locomotoras de ferrocarril, barcos y embarcaciones, y motores estáticos como generadores y bombas. Otros sistemas hidráulicos de vehículos, como los de las transmisiones automáticas y la dirección asistida , a menudo están equipados con un filtro de aceite. Los motores de turbina de gas , como los de los aviones a reacción, también requieren el uso de filtros de aceite. Los filtros de aceite se utilizan en muchos tipos diferentes de maquinaria hidráulica . La propia industria petrolera emplea filtros para la producción de petróleo, el bombeo de petróleo y el reciclaje de petróleo. Los filtros de aceite de motor modernos tienden a ser de "flujo completo" (en línea) o "bypass".
Los primeros motores de los automóviles no tenían filtros de aceite, sino que solo tenían un tamiz de malla rudimentario colocado en la entrada de la bomba de aceite . En consecuencia, junto con la calidad generalmente baja del aceite disponible, se requerían cambios de aceite muy frecuentes. El filtro de aceite Purolator fue el primer filtro de aceite para automóviles; revolucionó la industria de la filtración y todavía se fabrica en la actualidad. [1] El Purolator era un filtro de derivación, mediante el cual la mayor parte del aceite se bombeaba desde el cárter de aceite directamente a las partes funcionales del motor, mientras que una proporción más pequeña del aceite se enviaba a través del filtro mediante una segunda ruta de flujo, filtrando el aceite con el tiempo. [2]
Un sistema de flujo total contará con una bomba que envía aceite presurizado a través de un filtro a los cojinetes del motor, después de lo cual el aceite regresa por gravedad al cárter . En el caso de un motor de cárter seco , el aceite que llega al cárter es evacuado por una segunda bomba a un tanque de aceite remoto. La función del filtro de flujo total es proteger el motor del desgaste por abrasión.
Los sistemas de filtro de aceite de derivación modernos son sistemas secundarios mediante los cuales un purgado de la bomba de aceite principal suministra aceite al filtro de derivación, que luego pasa no al motor sino que regresa al cárter o tanque de aceite. El propósito de la derivación es tener un sistema de filtración secundario para mantener el aceite en buenas condiciones, libre de suciedad, hollín y agua, proporcionando una retención de partículas mucho menor de lo que es práctico para la filtración de flujo completo; el filtro de flujo completo todavía se usa para evitar que partículas excesivamente grandes provoquen una abrasión sustancial o un bloqueo agudo en el motor. Originalmente utilizados en motores diésel comerciales e industriales con grandes capacidades de aceite donde el costo de las pruebas de análisis de aceite y la filtración adicional para intervalos de cambio de aceite extendidos tiene sentido económico; los filtros de aceite de derivación son cada vez más comunes en aplicaciones de consumo privado. [3] [4] [5] (Es esencial que la derivación no comprometa la alimentación de aceite presurizado dentro del sistema de flujo completo; una forma de evitar tal compromiso es tener el sistema de derivación completamente independiente).
La mayoría de los sistemas de lubricación a presión incorporan una válvula de alivio de sobrepresión para permitir que el aceite pase por alto el filtro si su restricción de flujo es excesiva, para proteger al motor de la falta de aceite. La derivación del filtro puede ocurrir si el filtro está obstruido o el aceite se espesa por el clima frío. La válvula de alivio de sobrepresión se incorpora con frecuencia al filtro de aceite. Los filtros montados de manera que el aceite tiende a drenar de ellos generalmente incorporan una válvula antirretorno para mantener el aceite en el filtro después de que se apaga el motor (u otro sistema de lubricación). Esto se hace para evitar un retraso en la acumulación de presión de aceite una vez que se reinicia el sistema; sin una válvula antirretorno, el aceite presurizado tendría que llenar el filtro antes de seguir adelante hacia las partes móviles del motor. Esta situación puede causar un desgaste prematuro de las partes móviles debido a la falta inicial de aceite.
Los diseños mecánicos emplean un elemento hecho de material a granel (como desechos de algodón) o papel de filtro plisado para atrapar y secuestrar los contaminantes suspendidos. A medida que el material se acumula sobre (o dentro) del medio de filtración, el flujo de aceite se restringe progresivamente. Esto requiere el reemplazo periódico del elemento de filtro (o del filtro completo, si el elemento no se puede reemplazar por separado).
Los primeros filtros de aceite de motor eran de construcción de cartucho (o elemento reemplazable ), en el que una carcasa permanente contiene un elemento filtrante o cartucho reemplazable. La carcasa se monta directamente en el motor o de forma remota con tuberías de suministro y retorno que la conectan al motor. A mediados de la década de 1950, se introdujo el diseño de filtro de aceite giratorio : un conjunto de carcasa y elemento autónomo que se debía desenroscar de su soporte, desechar y reemplazar por uno nuevo. Esto hizo que los cambios de filtro fueran más convenientes y potencialmente menos complicados, y rápidamente se convirtió en el tipo dominante de filtro de aceite instalado por los fabricantes de automóviles del mundo. Se ofrecieron kits de conversión para vehículos originalmente equipados con filtros de tipo cartucho. [6] En la década de 1990, los fabricantes de automóviles europeos y asiáticos en particular comenzaron a cambiar a favor de la construcción de filtros de elemento reemplazable, porque genera menos desechos con cada cambio de filtro. Los fabricantes de automóviles estadounidenses también han comenzado a cambiar a filtros de cartucho reemplazables, y se ofrecen kits de actualización para convertir de filtros giratorios a filtros de tipo cartucho para aplicaciones populares. [7] Los filtros de aceite para automóviles disponibles en el mercado varían en cuanto a diseño, materiales y detalles de construcción. Los que están hechos de material completamente sintético, a excepción de los cilindros de drenaje de metal que contienen, son mucho mejores y más duraderos que los tradicionales de cartón/celulosa/papel que aún predominan. Estas variables afectan la eficacia, la durabilidad y el costo del filtro. [8]
Los filtros magnéticos utilizan un imán permanente o un electroimán para capturar partículas ferromagnéticas . Una ventaja de la filtración magnética es que el mantenimiento del filtro simplemente requiere limpiar las partículas de la superficie del imán. Las transmisiones automáticas de los vehículos suelen tener un imán en el cárter de fluido para secuestrar partículas magnéticas y prolongar la vida útil del filtro de fluido de tipo medio. Algunas empresas están fabricando imanes que se adhieren al exterior de un filtro de aceite o tapones de drenaje magnéticos (inventados y ofrecidos por primera vez para automóviles y motocicletas a mediados de la década de 1930 [9]) para ayudar a capturar estas partículas metálicas, aunque existe un debate en curso sobre la eficacia de dichos dispositivos. [10]
Un filtro de lecho de sedimentación o de gravedad permite que los contaminantes más pesados que el petróleo se depositen en el fondo de un contenedor bajo la influencia de la gravedad .
Un limpiador de aceite centrífugo es un dispositivo de sedimentación rotatorio que utiliza fuerza centrífuga en lugar de gravedad para separar los contaminantes del aceite, de la misma manera que cualquier otra centrífuga . El aceite presurizado ingresa al centro de la carcasa y pasa a un rotor de tambor libre para girar sobre un cojinete y un sello . El rotor tiene dos boquillas de chorro dispuestas para dirigir una corriente de aceite a la carcasa interior para girar el tambor. Luego, el aceite se desliza hasta el fondo de la pared de la carcasa, dejando contaminantes de aceite en partículas pegados a las paredes de la carcasa. La carcasa debe limpiarse periódicamente, o las partículas se acumularán hasta alcanzar un espesor tal que detendrá la rotación del tambor. En esta condición, se recirculará el aceite sin filtrar. Las ventajas de la centrífuga son: (i) que el aceite limpio puede separarse de cualquier agua que, al ser más pesada que el aceite, se deposita en el fondo y se puede drenar (siempre que el agua no se haya emulsionado con el aceite); y (ii) es mucho menos probable que se bloqueen que un filtro convencional. Si la presión de aceite no es suficiente para hacer girar la centrífuga, es posible accionarla mecánica o eléctricamente.
Nota: algunos filtros spin-off [11] se describen como centrífugos, pero no son verdaderas centrífugas; más bien, el aceite se dirige de tal manera que hay un remolino centrífugo que ayuda a que los contaminantes se adhieran al exterior del filtro.
Los filtros de aceite de alta eficiencia son un tipo de filtro de derivación que se afirma que permite intervalos de drenaje de aceite extendidos. [5] Los filtros de aceite HE suelen tener tamaños de poro de 3 micrómetros , lo que según los estudios reduce el desgaste del motor. [12] Algunas flotas han podido aumentar sus intervalos de drenaje hasta 5-10 veces. [13]
Es importante decidir qué tan limpio debe estar el aceite, ya que el costo aumenta rápidamente con la limpieza. Una vez determinado el nivel de limpieza objetivo óptimo para un programa de control de la contaminación, muchos ingenieros se enfrentan al desafío de optimizar la ubicación del filtro. Para garantizar un equilibrio eficaz de ingreso de partículas sólidas, el ingeniero debe considerar varios elementos, como si el filtro será para protección o para control de la contaminación, la facilidad de acceso para mantenimiento y el rendimiento de la unidad que se está considerando para cumplir con los desafíos del conjunto de objetivos. [14]
