ADMISIÓN DE AIRE: UN BUEN PASO PARA LA REDUCCIÓN DEL CONSUMO.

Limpieza del sistema (cortesía Twins-Farm)

LA ENORME IMPORTANCIA DE UN BUEN SISTEMA DE FILTRADO Y MANTENIMIENTO DE AIRE

Ya hace meses que mis amigos Herminio y Joaquín me comentaban de la enorme incidencia que comprobaban ellos que tenía la limpieza del filtro de aire en el consumo del tractor y que sería bueno dedicar una entrada a esta cuestión.

Por supuesto la apreciación de estos buenos profesionales es exacta. Los tractores “chupan” un aire muy rico en polvo (y no sólo polvo, también sustancias químicas cuando se hacen los tratamientos) Si por accidente o mal diseño entrase aire poco limpio en un motor las partículas rallarían las camisas y pistones y cuando posteriormente esas partículas entrasen en contacto con el aceite lubricante se rallarían cojinetes, bielas, válvulas….

DE IMPACTO

Los vehículos con motor de explosión incorporan un sistema de filtrado de aire para proveer de aire limpio en la admisión. Por supuesto no será lo mismo un sistema de filtrado para un tractor con atmósfera pulverulenta que en un motor marino con aire bastante puro.
Un buen sistema de filtrado además de “limpiar el aire” será capaz de ofrecer la mínima restricción al aire (pérdida de carga) para lograr que el llenado de los cilindros sea eficaz.

El tractor por ser una máquina que además trabaja en lugares pulverulentos (el aire agrícola tiene entre 20 y 30 veces más polvo que el aire “de carretera” y las cifras de partículas en suspensión ronda el intervalo 0,02 a 0,05 g/m3) es mucho más sensible a un mal mantenimiento del filtro de aire pues un filtro sucio o incluso ineficaz acarreará muchos problemas en el motor: además del consumo que se incrementa, se reducirá la vida útil.

Algunas cifras:

• Mezcla estequiométrica motor diésel (cantidad de aire necesario para quemar una masa de combustible): 14,5 a 1
• Litros de aire por litro de gasóleo: 10.000 a 20.000 L (varía mucho en función de motores turboalimentados o atmosféricos)

SISTEMAS

Filtro principal y secundario: cartucho seco

Filtro Seco: El elemento filtrante es de material tejido, tela o papel. Suele ser de 2 etapas para mejorar la limpieza del aire y sobre todo aumentar la “seguridad”. Se limpian con chorro de aire, en sentido inverso al normal de la admisión, y tras varias limpiezas se desechan. La eficiencia que le atribuyen los fabricantes es del 99’7 a 99’9 %

En la carcasa, normalmente de plástico, encontraremos los 2 elementos: el filtro de seguridad o secundario que está en el interior de un filtro principal o primario. En la propia carcasa o como elemento anexo al cartucho se encuentran unas “aletas” anguladas que obligan al aire a tener un movimiento centrífugo y así original una primera separación del polvo. El 80 % del polvo se acarrea a una caja o válvula donde se expulsa al exterior.

Filtro en baño de aceite: En este caso el elemento filtrante lo forma una malla sumergida en aceite. Es un tipo de filtro que ahora se utiliza mucho menos que el seco pero no es mal filtro porque induce muy poca restricción al flujo del aire además de ser más barato y necesitas menos mantenimiento aunque entre sus desventajas está que puede filtrar menos en determinadas ocasiones y sobre todo admite diseños mucho menos “vistosos” a como estamos acostumbrados a ver ahora el capó de los tractores.

Tractor Kubota K1 con prefiltro (cortesía CBdC)

Prefiltro ¿SI o NO?: Hace unos años era habitual ver a los tractores con el típico prefiltro “ciclón” pero hoy apenas se ven ya pues el sistema de filtrado ha mejorado mucho y no compensa la restricción de aire, pérdida de potencia, que da un prefiltro por la potencial ganancia en el suministro de un aire más puro.

Los prefiltros que todavía vemos son de tipo “vortice” (topspin) que origina un centrifugado previo para que las partículas más pesadas se decanten en un vaso (normalmente transparente). El vortice lo que consigue es que el aire cambie de forma brusca de dirección. En ese instante la velocidad disminuye y se hace nula. Entonces las partículas se depositan.

Existen otros diseños de prefiltros, aunque más caros, donde se elimina automáticamente el polvo a través de un tubo aspirador conectado al sistema de escape.

DISEÑO DE UN SISTEMA DE FILTRADO

Antiguo Deutz con toma de aire muy elevada

El ingeniero responsable del diseño de admisión primero debe dimensionar el filtro. El diseño se hace en función del flujo de aire (caudal) que pide a su vez el diseñador del motor. Lo normal es que el ingeniero del motor proporcione al ingeniero del tractor las curvas de ensayo del motor variando los flujos de aire (las curvas suelen estar dadas a velocidad nominal). A partir de aquí el ingeniero del tractor ya sabe si debe sacrificar un flujo de aire por un diseño más o menos bonito y además cuanto le "cuesta" el lujo en función de la pérdida de potencia.

¿Dónde colocar el filtro de aire?
Con generalidad el aire más alto está más limpio por eso las tomas de aire en los tractores se suele colocar lo más altas posible. También si se opta por el prefiltro este se coloca lo más arriba posible intentando sin embargo reducir la pérdida de carga (longitud de la tubería de aspiración, elegir los materiales por su cfte. de fricción, rugosidad y diámetro de la tubería) e incluso tractores con “snorkel” tienen en cuenta estos parámetros en su "licencia a la belleza"

Moderno Valtra con "Snorkel"

En las tablas de diseño de los ingenieros se dice que la restricción del sistema de admisión con un filtro de aire nuevo y limpio no debería de ser mayor a 3-4 kPa (4-5 kPa con prefiltro)

Un buen y moderno tractor incorpora un “chivato” para avisar cuando la restricción sobrepasa un límite (normalmente los fabricantes lo colocan en 6 kPa)

Todo esto ya nos indica que el ingeniero diseñará la tubería de admisión tan corta como sea posible y con la mínimas singularidades (codos, rugosidad) y además se elegirán diámetros elevados.

LOS MOTORES TURBOALIMENTADOS

En el caso de motores turboalimentados parte de la energía cinética de los gases de escape se usan para mover una turbina que a su vez mueve un compresor para que entre más aire “fresco” al interior del cilindro (es decir lo comprime), pero claro el aire de escape está muy caliente con lo que calienta a su vez el aire “fresco” y eso le hace perder potencia (el aire comprimido llega a 100-140 ºC) por lo que disminuye la densidad es decir entra “menos” aire o lo que es lo mismo lo que habíamos “ganado” lo “perdemos”. Para evitar este "bucle" inoperante se usa un enfriador de aire (cooler o intercooler que no es otra cosa que un radiador enfriado por agua o por aire) para enfriar el aire “comprimido”.
El intercooler es importante pues cada 8 ºC que disminuya la temperatura del aire de admisión se aumenta la potencia del motor en un 2 %

Trabajo en atmósfera "pulverulenta" (Twins-Farm)

mantenimiento

Lo mejor es seguir las recomendaciones del fabricante y que vienen bien explicadas en el Manual del Operador, pero una guía básica sería:

• Limpiar y sustituir el filtro principal siguiendo instrucciones del fabricante
• No limpiar los filtros secundarios: proceder a su reemplazo cuando pasen las horas estipuladas o si se ha comprobado una rotura en el filtro principal
• Mantener limpia la entrada de aire (normalmente de rejilla) de pajas o polvo

A veces atmósferas ¡muy pulverulentas! (www.profi.com)

Los tractores con recirculación de gases de escape (sistema EGR) tienen un mantenimiento aún más crítico pues los filtros se taponan mucho antes.

Además se debe exigir que el tractor tenga un sistema de fácil acceso al filtro para poderlo limpiar o cambiar de forma rápida y sin herramientas.

Esquema filtro en baño de aceite

Limpieza filtro con aire a presión: ¡hacer siempre de dentro a afuera!, ¡no al revés! (Twins-Farm)

Limpieza filtro con aire a presión: ¡hacer siempre de dentro a afuera!, ¡no al revés! (Twins-Farm)