Protección de los componentes del tren motriz: Avances en venteo

Por Dustin Waller, ingeniero de proyectos de I+D, soluciones de venteo integradas de Donaldson

El tren motriz es el músculo de un vehículo. En condiciones normales de funcionamiento, componentes como los ejes, las transmisiones y las cajas de transferencia de energía experimentan rápidos cambios de presión diferencial, que pueden someter a los sellos y las juntas protectoras de sus cámaras a una presión excesiva. Estas carcasas deben tener una manera de airear su venteo, al tiempo que evitan la entrada de agua, suciedad y desechos que puedan dañar los lubricantes y erosionar las partes metálicas críticas.

El venteo del tren motriz realiza esta doble función: por un lado, evita la penetración de agentes contaminantes y, por otro, iguala la presión del aire dentro y alrededor de las cámaras selladas. El venteo está diseñado para ayudar a alargar la durabilidad de la transmisión.

En los últimos años, se han logrado mejoras significativas en tecnología de venteo. Los nuevos e innovadores respiraderos de membrana, desarrollados por Donaldson Company específicamente para trenes motrices, han sido diseñados para ofrecer importantes ventajas:

• tamaños compactos y estándar que reducen la mano, el tiempo y simplifican su instalación;  
• un prefiltro coalescente de aceite para mejorar el rendimiento del venteo y su durabilidad funcional;
• múltiples opciones de fijación para una amplia gama de requisitos de fabricación; y
• tecnología central que se puede modificar para aplicaciones personalizadas.

A continuación, detallamos cada avance y sus beneficios.

El desafío de la presión diferencial

Primeramente, es útil revisar por qué la presión diferencial es una amenaza constante para las transmisiones. Dentro de la cámara sellada alrededor de un eje o caja de transferencia, el volumen de aire se expande y contrae a medida que cambia la temperatura, y esto se reproduce muchas veces al día en un vehículo convencional. Cuando los viajeros arrancan sus automóviles en las mañanas frías y se dirigen a su trabajo, por ejemplo, la fricción en el tren de transmisión calienta y expande rápidamente el aire dentro de los componentes sellados. Cuando los vehículos calefactados conducen por carreteras frías, por el contrario, el aire calentado se enfría y se contrae rápidamente (Ilustración 1).

Ejerciendo la suficiente fuerza, la presión diferencial puede deformar la carcasa y dañar los sellos, permitir que entren agentes contaminantes o que se produzcan fugas de líquido no deseadas. Aunque, en teoría, una simple abertura en la carcasa alivia la presión, un venteo de membrana proporciona una barrera protectora, al tiempo que permite que la carcasa del componente «respire».

Diseño de venteo convencional

Durante décadas, el método de venteo predominante del tren motriz ha consistido en enroscar un tubo de venteo de goma o plástico, desde el componente hasta un nivel por encima de la línea de vadeo del agua y terminar el tubo con una tapa. El tubo semicerrado funciona de manera muy similar a un tubo respiradero, lo que permite el intercambio de aire dentro y fuera. 

Los principales inconvenientes de esta solución son la longitud de los tubos y su compleja instalación. Al requerir sujeciones, abrazaderas, mazos de cables, miembros del bastidor y tubos de hasta 3 m/10 pies o más de longitud, el enrutamiento implica un tiempo y trabajo considerables durante la fabricación y el servicio. La instalación correcta puede ser compleja y difícil reproducirla de forma estándar en diferentes modelos de vehículos. Si el venteo del tubo no está correctamente tapado, las partículas de aceite evaporado puede acumularse en la salida y en las superficies cercanas, y producir un goteo no deseado visible en los pisos de garajes y estacionamientos. 

Importancia de los prefiltros protectores de membrana

Para un rendimiento óptimo, una membrana de venteo del tren motriz de conexión directa debe permanecer libre de residuos de aceite. La mayor amenaza para el venteo es la intensa exposición a los lubricantes, lo que puede causar una acumulación de aceite que reduce la permeabilidad. Por esta razón, es muy importante diseñar un prefiltro coalescente en el venteo, para proteger la membrana principal del ensuciamiento del aceite. 

Otros fabricantes de respiraderos han utilizado medios filtrantes sorbentes para este prefiltro coalescente. Al emplear nuestros medios oleofóbicos patentados Synteq™, Donaldson adopta un enfoque totalmente diferente. Se ha demostrado que los medios de filtro sorbentes absorben el aceite y se saturan, mientras que los medios Synteq™ repelen el aceite y, de hecho, cumplen con las clasificaciones de repelencia del aceite de hasta 8, según AATCC 188-1992 ** (Ilustración 4).  

Al atrapar el exceso de aceite máximo en la etapa de coalescencia y arrojarlo nuevamente al componente del tren motriz, los medios de prefiltro patentados de Donaldson admiten un alto rendimiento del respiradero de membrana y de su durabilidad. Synteq™ contiene la misma tecnología utilizada en los filtros de lubricante Blue® de Donaldson, diseñada para la industria de motores de servicio pesado. Donaldson cuenta con más de 100 años de experiencia a sus espaldas en la exigente filtración de vehículos. 

Diseño e integración a medida

No hay dos necesidades de venteo del tren motriz que sean exactamente iguales. Para proporcionar más versatilidad, Donaldson es el primero en ofrecer dos estilos de venteo de conexión directa: el PTV de presilla, que se conecta a un tubo o manguera de venteo, y el PTV de rosca, que se enrosca en el componente del tren motriz. Ambos se pueden integrar fácilmente en la mayoría de las configuraciones de tren motriz.

Además, Donaldson modifica regularmente su tecnología de venteo central para aplicaciones personalizadas y ha empezado a hacerlo recientemente con los principales fabricantes de automóviles y todoterrenos. Se pueden personalizar múltiples opciones de membrana con diferentes grados de permeabilidad y repelencia de agua, así como el tamaño de la carcasa, el color y los métodos de integración. Los ingenieros de colaboración y los gerentes de proyecto de la compañía se dedican a satisfacer las necesidades de los clientes altamente especializados, y trabajan en estrecha colaboración con los equipos de fabricantes durante todo el proceso de diseño, prueba y aplicación.