Todos los motores diésel marinos requieren un sistema de filtrado de combustible primario y secundario. El filtro primario se encuentra fuera del motor y debe ser instalado por el instalador del motor. El filtro secundario se encuentra dentro del motor y viene incluido con este.
El filtro primario elimina el agua y los contaminantes de mayor tamaño; el filtro secundario limpia el suministro de combustible hasta el nivel requerido por el sistema de inyección. Entre ambos, en los motores de inyección mecánica, suele haber un filtro de malla, a menudo olvidado, unido a la bomba de elevación (la bomba extrae el combustible del depósito a través del filtro primario y lo suministra al filtro secundario y a la bomba de inyección).
Dobles filtros primarios, fuera del motor
Filtro secundario en el motor
Filtro secundario integrado en el motor con bomba de cebado incorporada —el botón negro—, con la bomba de elevación situada en su parte inferior derech mostrando el conducto de toma de combustible procedente del depósito, así como el conducto de retorno de combustible que está fijado al conducto de toma. La bomba de inyección convencional en línea se encuentra a la derecha, con los tres tubos de inyección que salen de su parte superior y se dirigen hacia los inyectores.
Los filtros de combustible pueden ser del tipo enroscado, en los que un envase metálico que contiene dentro el filtro se desenrosca y se sustituye por otro envase, o bien del tipo de cartucho, en los que se abre el contenedor del filtro para extraer el elemento filtrante (cartucho) y sustituirlo por uno nuevo.
En cualquier caso, todos los propietarios de embarcaciones deberían ser capaces de cambiar los filtros de combustible de su embarcación (y deberían llevar repuestos de filtros y las herramientas necesarias para poder hacerlo).
En esta lección describiremos en detalle las opciones de configuración de los filtros.
Configuraciones serie y paralelo
Si el mantenimiento del depósito de combustible (véase esta lección) es insuficiente y se acumula suciedad, no es raro cuando la embarcación navega en aguas turbulentas que los sedimentos se remuevan y acaben obstruyendo el filtro principal.
Si solo hay un filtro entre el depósito de combustible y el motor, es necesario apagar el motor para poder cambiar el filtro. Esto puede poner en peligro la embarcación y la tripulación. Para evitarlo, es habitual instalar dos filtros primarios con un sistema de válvulas que permita aislar uno de ellos y dejarlo fuera de servicio, de modo que se pueda cambiar tranquilamente el filtro aislado mientras el motor sigue funcionando con el otro filtro. Esto se conoce como instalación de filtros en paralelo.
Configuración de filtros en paralelo
Como hemos visto en esta lección en algunas instalaciones de motores HPCR es necesario que el combustible pase por dos o más filtros, uno tras otro, para así poder alcanzar el nivel de limpieza necesario. En este caso no hay válvulas entre los filtros; se trata de filtros en serie. ISi alguno de los filtros se obstruye, hay que cerrarlos todos para poder cambiar el que está obstruido.
Configuración de filtros en serie
Para poder mantener el motor en marcha mientras se sustituyen los filtros en serie, es necesario disponer de dos juegos de filtros en serie conectados en paralelo, de modo que, cuando se retira uno de ellos del servicio, el motor puede seguir funcionando con el otro; es decir, una instalación en serie y en paralelo.
Configuración de filtros en serie/paralelo
También puede comprar conjuntos ya montados para filtros en serie, como este (sin válvulas)...
...y filtros en paralelo con una válvula que permite cambiar de un filtro a otro de reserva si el filtro en uso empieza a obstruirse. (Fuente: Parker)
Un filtro primario debe tener capacidad para separar el agua atrapada en el combustible. Lo que suele indicarse en las especificaciones de los filtros es la capacidad de separación de agua libre. Lo que necesitamos, sobre todo si el combustible contiene parte de biodiesel, es la mayor capacidad de separación de agua emulsionada que podamos encontrar. Lo ideal es que tenga una eficiencia del 95 % o superior.
Válvulas anti-retorno
El flujo de combustible a través de un filtro tipo Racor con una bola integrada que actúa como válvula de retención antirretorno (Fuente: Parker)
El agua se recoge en un recipiente del que, en teoría, se puede vaciar tanto el agua como los contaminantes que se han sedimentado. Sin embargo, en muchas embarcaciones, el depósito de combustible se encuentra por debajo del motor y del filtro, sin válvulas intermedias entre el depósito y el filtro primario (cabe señalar que esto incumple las normas del ABYC, que exigen que haya una válvula), o bien la válvula es inaccesible (lo que también incumple las normas del ABYC). A falta de una válvula de retención, cuando se abre el drenaje de agua en la base de un filtro, el combustible fluye de vuelta al depósito, aspirando aire a través del racor de drenaje y posiblemente arrastrando consigo parte del agua y los sedimentos. Para evitarlo, la mayoría de los filtros primarios instalados en embarcaciones deben incorporar una válvula antirretorno. Los populares filtros Racor, que también comercializan bajo su propia marca algunos fabricantes de motores, contienen una bola que es succionada hacia arriba para sellar la entrada del filtro cuando el combustible comienza a drenar de vuelta al depósito. Otros filtros tienen una válvula de bola en el racor de entrada.
En casos de contaminación grave del depósito de combustible, estas válvulas antirretorno pueden obstruirse. Debemos tenerlo en cuenta a la hora de diagnosticar problemas de falta de combustible, pues a menudo se pasa por alto estas válvulas de retención.
Sabemos de propietarios de embarcaciones que se gastaron una fortuna intentando solucionar problemas de falta de combustible, que al final resultaron no ser más que una válvula de retención obstruida. Si sigue nuestras recomendaciones para mantener limpio el depósito de combustible (consulte esta lección), ¡esto nunca le pasará a usted!
Recipientes transparentes
En EE.UU., muchos filtros primarios cuentan con un recipiente transparente que resulta útil para detectar la presencia de agua y sedimentos. Para aplicaciones marinas, estos recipientes transparentes deben superar una prueba de resistencia al fuego de la Guardia Costera de Estados Unidos. Por lo general, la única forma de cumplir este requisito es añadiendo una protección metálica alrededor del recipiente; si su filtro cuenta con dicha protección, esta es la razón por la que está ahí..
Quitando la protección metálica del recipiente transparente.
Cubeta metálica maciza en un barco de fabricación europea
La protección metálica no influye en absoluto en el funcionamiento del filtro de combustible, por lo que a menudo se retira para mejorar la visibilidad; sin embargo, en tal caso, hay que tener en cuenta que la instalación deja de cumplir con la normativa vigente.
En Europa no está permitido el uso de cubetas transparentes. Muchos filtros, especialmente los de la marca Racor, que cuentan con una cubeta opaca, pueden equiparse posteriormente con una cubeta transparente. Aunque técnicamente no cumple con la normativa, se trata de una modificación útil.
El mismo filtro sin y con un recipiente transparente. En el caso del recipiente transparente, se ha retirado la protección metálica, lo que no afecta al funcionamiento del filtro, pero no cumple con la normativa.
Muchos filtros ofrecen la posibilidad de añadir un sensor de agua (Fuente: Parker)
Tanto si tienen recipiente transparente como si no, la mayoría de los filtros primarios pueden equiparse con una alarma de agua de 12 V o 24 V. Si sigue nuestras recomendaciones para mantener limpio el depósito de combustible, se ha asegurado de que no pueda entrar agua a través de la ventilación o de la boca de llenado del depósito, y dispone de un filtro con recipiente transparente, no hay mucha necesidad de instalar una sonda de detección de agua y una alarma. Pero si sus prácticas de gestión del combustible son deficientes y/o dispone de un recipiente opaco, entonces puede ser un complemento que valga la pena.
Muchos filtros Racor (y algunos otros) están diseñados de tal manera que se imprime un movimiento giratorio al combustible al entrar en el filtro. Esto ayuda a separar el agua libre y los contaminantes de mayor tamaño. A continuación, el combustible pasa a través de un cartucho reemplazable (el elemento filtrante) y sale del filtro. El cartucho está diseñado para (1) separar el agua emulsionada, que se agrupa en gotas hasta que estas son lo suficientemente grandes como para caer a la base del filtro, y para (2) limpiar el suministro de combustible hasta alcanzar un grado de filtración específico en micras.
Grado de filtración en micras
Los filtros primarios suelen suministrarse con tres opciones diferentes de grado de filtración: 30 micras, 10 micras y 2 micras. Cabe señalar que el grado de 2 micras es meramente nominal, ya que el filtro se habrá sometido a pruebas a un nivel de 4 micras —tal y como analizamos en la lección anterior— y no a un nivel de 2 micras (véase esta lección).
En los motores de inyección convencional, es habitual recomendar un filtro primario de 30 micras y, desde luego, nunca por debajo de 10 micras. El filtro primario no es el lugar adecuado para limpiar el suministro de combustible hasta el nivel final requerido por el sistema de inyección. Esto se realiza en el filtro secundario.
En los motores HPCR, el combustible que sale del sistema de filtración primaria debería estar limpio hasta un nivel de 10 micras. Sin embargo, si la calidad del combustible es dudosa (por ejemplo, si no se han seguido nuestras instrucciones sobre la limpieza del depósito de combustible y sobre el repostaje), un único filtro de 10 micras se obstruirá rápidamente y resultará insuficiente. Así que se deberá instalar un filtro de 30 micras antes del filtro de 10 micras, en serie con este.
Es frecuente ver cómo propietarios de motores HPCR instalan filtros de 2 micras en la etapa del filtro primario. A menos que el fabricante del motor lo exija específicamente, este no es el lugar adecuado para depurar el suministro de combustible hasta alcanzar los niveles de limpieza finales. Los filtros primarios se encuentran en el lado de succión del sistema de combustible, mientras que el filtro secundario está situado después de algún tipo de bomba de baja presión (la bomba de elevación). Si un filtro primario de 2 micras se obstruye, se sobrecargará el lado de succión del sistema. Una vez más, la limpieza final del combustible, hasta un nivel nominal de 2 micras, se realiza en el filtro o filtros secundarios.
Los filtros Racor cuentan con un código de colores y letras que indica el grado de filtración en micras: una tapa roja y la letra «P» o «PM» indican un filtro de 30 micras; una tapa azul y la letra «T» o «TM» indican un filtro de 10 micras; y una tapa marrón y la letra «S» o «SM» indican un filtro de 2 micras nominales. Las letras «OR» en un kit de filtro indican que se incluyen las juntas tóricas. Siempre debe sustituir las juntas tóricas al cambiar un filtro, especialmente con biodiésel.
¿Cuándo es necesario cambiar un filtro primario?
Los intervalos de mantenimiento del filtro de combustible se indican en el manual del operador que acompaña al motor. A falta de otras indicaciones, una recomendación habitual es cambiar los filtros al realizar el cambio de aceite. Sin embargo, dado que los intervalos de cambio de aceite pueden variar desde tan solo 50 horas en algunos generadores antiguos hasta 500 horas en algunos motores diésel marinos de última generación, ¡este consejo no resulta útil!
Medidores de vacío
Un método más científico para determinar los intervalos de sustitución de los filtros consiste en instalar un medidor de vacío o vacuómetro en la salida del filtro o filtros primarios. Cuando un filtro empieza a obstruirse, la bomba de elevación debe esforzarse más para aspirar el combustible a través del filtro. Esto se manifiesta en forma de vacío. Los vacuómetros en Norteamérica suelen estar calibrados en pulgadas de mercurio («Hg»), mientras que los de Europa pueden estar calibrados en milibares o kilopascales (1” Hg = 34 mbar; 10 mbar = 1,0 kPa). Muchos vacuómetros muestran ambas unidades.
El vacío genérico al que se debe cambiar un filtro es de 6” - 7” Hg, aunque algunos manuales de motores permiten que este valor alcance hasta 10" Hg. En ese momento, se deben cambiar todos los filtros (primario y secundario).
Un tipo diferente de medidor de vacío (Fuente: filterminder.com)
Un medidor de vacío sencillo
Es importante disponer de algún tipo de aguja trazadora o indicador que mantenga la lectura de vacío correspondiente al máximo vacío leído, hasta que se reinicie.
Este medidor sustituye a la manija en forma de T de los populares filtros Racor (Fuente: Parker)
La manija en forma de T situada en la parte superior de un filtro tipo Racor puede sustituirse por un vacuómetro, o bien por una manija en forma de T con un vástago hueco en cuya parte superior se enrosca el vacuómetro. De lo contrario, el vacuómetro ha de enroscarse en el conducto situado entre el filtro primario y la bomba de elevación.
En un motor diésel marino, el vacío máximo se produce siempre con el acelerador a fondo, ya que las cargas —y, por lo tanto, los caudales de combustible— alcanzan su nivel máximo. La mayoría de las veces no queremos tener que entrar en el compartimento del motor para comprobar el vacuómetro cuando estamos con el acelerador a fondo. Por tanto todo medidor de vacío para combustible diésel debe contar con una aguja trazadora, o un indicador similar, que, hasta que se reinicie manualmente, permanezca en el valor de vacío máximo registrado durante el funcionamiento del motor.
Este vacuómetro muestra la lengüeta saliente de la aguja indicadora que hace que la aguja trazadora se desplace hasta el vacío máximo.
Tenga en cuenta que, al poner a cero la aguja trazadora, debe girarla en el sentido de las agujas del reloj hasta que se detenga sobre la aguja indicadora de vacío. Si se pone a cero en sentido contrario a las agujas del reloj, se detendrá en el lado incorrecto de la aguja indicadora que se mueve a medida que aumenta el vacío; no se moverá, independientemente del vacío.
La relación entre la obstrucción del filtro y el vacío que se produce no es lineal. Cuando son nuevos, los filtros tienen un exceso de capacidad. Durante el tiempo que tarda en obstruirse este exceso de capacidad, habrá muy pocos cambios en el vacío. Después de esto, el vacío aumentará con mayor rapidez. Tan pronto como el vacío comience a aumentar, debe pensar en cambiar el filtro y asegurarse de que dispone de los elementos filtrantes y de las herramientas necesarias.
Límites de tiempo
Se ha afirmado en numerosas ocasiones que, a medida que un filtro se va obstruyendo, su eficacia aumenta (en teoría, ya que la obstrucción impide el paso de partículas a través del filtro). ¡Pero ocurre exactamente lo contrario! La obstrucción somete a mayor esfuerzo al elemento filtrante restante, ya que aumenta el número de partículas que lo atraviesan, especialmente durante los cambios en el caudal, como cuando se acelera el motor o aumenta la carga. Nunca es recomendable utilizar los filtros hasta que alcancen los límites de vacío indicados para su sustitución.
La mayoría de nosotros utilizamos nuestros motores de propulsión y generadores durante un número limitado de horas al año. Pueden pasar muchos años hasta que el vacío alcance los niveles requeridos para la sustitución del filtro, o hasta que el motor acumule el número de horas a partir del cual el manual del operador recomienda cambiar el filtro. En este caso debemos establecer un límite temporal. No es mala idea cambiar los filtros anualmente cuando la embarcación está amarrada durante el invierno. En cualquier caso, el intervalo de cambio de filtros no debe superar los dos años.
El agua presente en el combustible, y posiblemente los disolventes del biodiésel, pueden deteriorar los adhesivos y las juntas y, si hay componentes metálicos, provocar oxidación. Si no se cambia, el filtro puede fallar, con lo que el vacío nunca aumentará y el propietario de la embarcación podría pensar que el filtro no está obstruido y seguir navegando indefinidamente con un filtro que no funciona.
Un elemento filtrante de veinte años de antigüedad, se ha pudrido por completo