Si alguna vez ha operado maquinaria pesada en un clima bajo cero, ya sea un tractor agrícola arando un campo cubierto de nieve en el Medio Oeste superior, una grúa de construcción que levanta materiales en un sitio de construcción en el Ártico o un cabrestante que transporta suministros a un campamento maderero remoto en Canadá, probablemente se habrá preguntado: ¿pueden los motores de pistones axiales resistir en ambientes de baja temperatura? Como proveedor de motores de pistones axiales, recibo esta pregunta todo el tiempo. No es solo una hipótesis: nuestros clientes en industrias desde la agricultura hasta la marina trabajan en temperaturas que caen muy por debajo del punto de congelación, a veces alcanzando -40°F (-40°C) o menos, y necesitan saber si sus sistemas hidráulicos funcionarán cuando el mercurio caiga en picado. La respuesta corta es sí, motores de pistones axiales.podertrabaje en entornos de baja temperatura, pero solo si tiene en cuenta un puñado de factores críticos que pueden mejorar o perjudicar el rendimiento cuando llega el frío.
Comencemos con los conceptos básicos de cómo funcionan los motores de pistones axiales, porque comprender su diseño central ayuda a explicar por qué la temperatura es importante. Los motores de pistones axiales generan torque mediante el uso de un conjunto de pistones dispuestos en un patrón circular a lo largo de un eje de transmisión, moviéndose hacia adelante y hacia atrás en los cilindros para crear un flujo hidráulico. Este diseño es apreciado por su alta densidad de potencia, eficiencia y capacidad para manejar alta presión, perfecto para aplicaciones de servicio pesado como equipos agrícolas, cabrestantes y maquinaria de construcción. Pero esas partes móviles dependen de un conjunto específico de condiciones, y las bajas temperaturas afectan algunas áreas clave.
Primero, y el más obvio, es la viscosidad del fluido hidráulico. Cuando las temperaturas bajan, el aceite hidráulico se espesa, casi como la miel se vuelve espesa en el refrigerador. Si el aceite es demasiado viscoso, no puede fluir a través de los conductos del motor lo suficientemente rápido, lo que provoca un funcionamiento lento, un mayor consumo de energía e incluso daños a los pistones, cilindros y sellos. He visto esto de primera mano con un cliente en Minnesota que hizo funcionar su tractor en enero sin cambiar a un fluido hidráulico de invierno: su motor apenas se movió cuando intentó accionar la transmisión y tuvo que reemplazar un sello desgastado y lavar todo el sistema. Ese es un error que se puede prevenir, pero es común cuando los operadores no tienen en cuenta los límites de temperatura de su motor.
Pero los propios motores de pistones axiales tienen características de diseño integradas que ayudan a mitigar los problemas del clima frío, ¿verdad? Sí, si están diseñados para ello. Los motores de pistones axiales estándar a menudo se construyen para temperaturas moderadas, pero las variantes de baja temperatura utilizan materiales y espacios libres que se adaptan a fluidos más espesos. Por ejemplo, el motor de accionamiento hidráulico para maquinaria agrícola para tractores 8870 que suministramos está diseñado con tolerancias más estrictas y componentes resistentes a la corrosión que manejan los arranques en frío mejor que los modelos genéricos. Muchos operadores de maquinaria agrícola en lugares como Dakota del Norte y Saskatchewan confían en este motor para arar en invierno porque no tiene problemas para generar presión cuando el aceite es espeso, incluso a -20 °F.
Otro factor es el rendimiento del sello. La mayoría de los motores de pistones axiales utilizan sellos de caucho o polímero para evitar que el fluido hidráulico se escape y entren contaminantes. Pero el caucho se endurece en temperaturas frías, lo que puede provocar que los sellos se agrieten o fallen prematuramente, lo que provoca fugas que pueden detener todo el sistema hidráulico. Nuestro equipo trabaja con fabricantes para obtener sellos especiales hechos de materiales como Viton o EPDM que se mantienen flexibles a bajas temperaturas, de modo que el motor mantenga un sello hermético incluso después de horas de funcionamiento en condiciones de congelación. También recomendamos inspecciones periódicas de los sellos para los clientes que utilizan motores en ambientes constantemente fríos, solo para detectar el desgaste antes de que provoque un tiempo de inactividad.
La generación de calor durante el funcionamiento es otra sorpresa para algunas personas. Cuando un motor hidráulico trabaja duro, como un cabrestante que arrastra una carga pesada cuesta arriba o un tractor que arrastra un arado a través de suelo congelado, genera calor. Ese calor no es sólo para mantener caliente el motor; de hecho, ayuda a diluir el fluido hidráulico mientras funciona, mejorando el flujo y el rendimiento. En ambientes muy fríos, este calor incorporado puede ser una ventaja: una vez que el motor está en marcha, la fricción de los pistones y las piezas móviles eleva la temperatura del fluido en su interior, haciendo que fluya más suavemente. Pero esto también significa que si un motor sólo se hace funcionar de forma intermitente en climas fríos, es posible que no genere suficiente calor para diluir el aceite por sí solo, lo que provocará esos problemas de arranque lento que mencioné anteriormente. Es por eso que siempre recomendamos a los clientes que calienten sus sistemas gradualmente, en lugar de cargar completamente el motor inmediatamente cuando hace frío.
Ahora, hablemos de aplicaciones del mundo real, porque ahí es donde esto se vuelve relevante para la mayoría de las personas. Tomemos como ejemplo los motores de cabrestante. Los cabrestantes hidráulicos de alta velocidad se utilizan en todo, desde operaciones marítimas en el Atlántico Norte hasta equipos de minería en los Territorios del Noroeste de Canadá, donde las temperaturas pueden bajar a -30°F en invierno. El motor de cabrestante hidráulico de alta velocidad BMSY-315 que suministramos es una opción popular para estas aplicaciones porque está construido con un diseño compacto que es fácil de integrar en sistemas con elementos calefactores incorporados y sus componentes mecanizados con precisión reducen la fricción incluso cuando el aceite es espeso. Uno de nuestros clientes en Alaska utiliza estos motores de cabrestante para transportar aparejos de pesca en sus embarcaciones de procesamiento durante el invierno, y afirma que arrancan de manera constante incluso en temperaturas tan bajas como -35 °F, siempre que utilicen el fluido hidráulico adecuado y calienten el sistema durante 5 minutos antes de su pleno funcionamiento.
Otro caso de uso común es la maquinaria agrícola, que a menudo funciona al aire libre en todo tipo de clima. El motor hidráulico para maquinaria agrícola OMP200 MP200 BMP200 con brida de 2 pernos y eje estriado SAE 6B que suministramos está diseñado para tractores, empacadoras y otros equipos agrícolas que necesitan trabajar en condiciones de frío. Los agricultores en lugares como Iowa y Montana usan estos motores para tareas invernales como quitar nieve y transportar alimento, y nos han dicho que no experimentan los mismos problemas de arranque que tenían con motores más antiguos cuando cambiaron a estas variantes de baja temperatura. La clave aquí es que estos motores se prueban en entornos fríos del mundo real, no solo en laboratorios, por lo que sabemos que funcionan cuando más importa.
Quizás se pregunte: ¿qué pasa con los modelos de motores de pistones axiales más antiguos, como el motor de bomba hidráulica Geroler - Charlynn 109-1120-006 Aftermarket, tipo estándar con eje estriado de 14 t? ¿Pueden funcionar también en ambientes fríos? Eso depende. Si tiene un motor antiguo que recibe buen mantenimiento, puede ajustar el fluido hidráulico y tomar otras medidas para mejorar el rendimiento, pero no está diseñado para el frío extremo que soportan las variantes modernas. A menudo recomendamos actualizar a un motor de pistones axiales de baja temperatura como los que suministramos a los clientes que reemplazan motores viejos en equipos que funcionan en climas constantemente fríos, porque el costo inicial se compensa con menos tiempo de inactividad y menos reparaciones a largo plazo.
Por supuesto, existen límites a lo que los motores de pistones axiales pueden manejar en ambientes fríos. Si las temperaturas caen por debajo de -40°F, incluso el motor mejor diseñado tendrá dificultades, porque el fluido hidráulico se vuelve casi sólido y los sellos y las piezas móviles no pueden superar la fricción. En esos casos, necesitará equipos especializados con calentadores de fluido incorporados y líneas aisladas, que es una solución que utilizan muchas industrias en el Ártico. Pero para las aplicaciones de baja temperatura más comunes (de -10 °F a -30 °F), los motores de pistones axiales funcionan de manera confiable si los combina con la configuración adecuada.
Entonces, ¿qué medidas debe tomar para asegurarse de que su motor de pistones axiales funcione bien en ambientes fríos? Primero, use un fluido hidráulico de invierno con un índice de viscosidad clasificado para bajas temperaturas. La mayoría de los fabricantes de fluidos publican rangos de temperatura, así que busque uno que mantenga el fluido a la temperatura más baja que encontrará su equipo. En segundo lugar, elija un motor que esté diseñado específicamente para funcionamiento en frío, como los modelos que suministramos para aplicaciones agrícolas, de cabrestante y marinas. Estos motores tienen los sellos, espacios libres y materiales adecuados para manejar fluidos espesos y bajas temperaturas de arranque. En tercer lugar, caliente su sistema gradualmente antes de cargar completamente el motor. Incluso si tienes un motor de baja temperatura, dejarlo funcionar al ralentí durante unos minutos para generar calor ayudará a que el fluido fluya mejor y reducirá el desgaste de las piezas. Cuarto, realice un mantenimiento regular: revise los sellos en busca de grietas, cambie el fluido hidráulico según lo programado e inspeccione el pistón y el cilindro en busca de desgaste, especialmente después de operar en condiciones de frío.
Como proveedor de motores de pistones axiales, he pasado años trabajando con clientes para resolver sus problemas hidráulicos en climas fríos y puedo decirles que el error más común es asumir que cualquier motor de pistones axiales funcionará en cualquier entorno. No se trata del motor en sí, sino de hacer coincidir el motor con la aplicación y tener en cuenta las condiciones en las que funcionará. Nuestro equipo prueba cada motor que suministramos en ambientes con temperatura controlada para asegurarnos de que funcione como se anuncia, y trabajamos estrechamente con los clientes para recomendar el modelo correcto para sus necesidades específicas, ya sea que estén usando un tractor en Minnesota o un cabrestante en Alaska.
Si trabaja con motores de pistones axiales en ambientes de baja temperatura y no está seguro de qué modelo es el adecuado para usted, o si tiene preguntas sobre la selección de fluidos, el mantenimiento de los sellos o los procedimientos de arranque en frío, estamos aquí para ayudarlo. Entendemos que el tiempo de inactividad en climas fríos puede ser costoso y queremos asegurarnos de que su equipo funcione de manera confiable sin importar la temperatura exterior. Ya sea que esté buscando un motor de reemplazo, actualizando un sistema existente o simplemente necesite asesoramiento sobre cómo mejorar el rendimiento en climas fríos, nuestro equipo puede brindarle la experiencia y los productos que necesita.
No permita que las bajas temperaturas ralenticen sus operaciones. Comuníquese con nuestro equipo para obtener más información sobre nuestras opciones de motores de pistones axiales para aplicaciones de baja temperatura o para analizar las necesidades específicas de su proyecto. Estamos comprometidos a ayudarlo a encontrar la solución adecuada para mantener su equipo en funcionamiento, incluso cuando baje el nivel de mercurio.
Referencias
- Viscosidad y temperatura del fluido hidráulico: estándares industriales para operaciones en climas fríos. Asociación Nacional de Energía Fluida.
- Diseño de motores de pistones axiales para ambientes de baja temperatura. Revista de hidráulica móvil, 2022.
- Rendimiento del material de sellado en condiciones bajo cero. Ingeniería y ciencia de polímeros, vol. 61, núm. 4, 2021.
- Sistemas hidráulicos agrícolas en climas fríos: mejores prácticas. Sociedad Estadounidense de Ingenieros Agrícolas y Biológicos, 2020.
