Cómo Donaldson le da el sello a la filtración innovadora

La importancia de una filtración de aire de alta calidad en entornos de trabajo polvorientos es innegable. Imagen: Adobe Stock

Sin embargo, muchas industrias, en particular las que utilizan maquinaria pesada, podrían beneficiarse de algo más para aumentar su productividad. ¿Quizás un gasto marginal con algo más que ganancias marginales?

Pocos verían algo tan poco glamoroso como la filtración de aire como una solución mágica, pero en lo que se refiere al tiempo de inactividad no planificado del equipo, es digno de mención, y cuando el polvo y los contaminantes pasan el filtro de aire de un motor, una disminución en el rendimiento de la máquina puede ser solo la punta del iceberg del tiempo de inactividad.

Ese punto lo plantea Mark Sala, director de gestión de productos de aire de Donaldson, una empresa que ha estado desarrollando sistemas de filtración para fabricantes de equipos originales (OEM) desde 1915.

En la construcción de carreteras, los filtros de aire protegen tanto a los equipos costosos como a los operadores. Imagen: Adobe Stock

Donaldson es reconocido mundialmente por brindar soluciones de ingeniería a los problemas de los clientes, desde optimizar el rendimiento del motor hasta cumplir con estrictas regulaciones sobre emisiones.

La prevención de daños en el motor causados por contaminantes es el núcleo del trabajo que realiza la división de aire de la empresa.

Como dice Sala: «Un turboventilador suele ensuciarse primero, pero con el tiempo la contaminación se infiltra en la propia reacción de combustión. Inyectores, pistones, camisas… todo se raya y daña».

“En ese punto, se pierde compresión y potencia, se empieza a quemar aceite y a tener fugas en muchos lugares, y las emisiones también se convierten en un problema”.

El tiempo de inactividad causado por ese tipo de daño puede variar desde inconveniente a catastrófico, dependiendo de la aplicación y la ubicación.

Una buena filtración consiste en evitar estos extremos, pero también en contrarrestar las disminuciones más lentas y menos visibles del rendimiento. Ambas dependen en gran medida de la fiabilidad con la que se filtre cada litro de aire de admisión a través del medio filtrante, y solo por ahí.

El problema con la interfaz del operador

“Los profesionales de la industria tienden a realizar todo siguiendo un programa de mantenimiento”, afirma Sala.

“Hemos discutido esto extensamente en nuestra división de aire y pensamos en un producto que se alinearía con esa expectativa, pero que también ofrecería valor agregado en costo y confiabilidad”.

Si bien el mantenimiento programado es una realidad, también se entiende que el mantenimiento prematuro conlleva un mayor riesgo. Durante cada servicio, existe la posibilidad de causar daños, especialmente en entornos de trabajo polvorientos.

Sala dice: «Cada vez que se realiza el mantenimiento de un filtro, se aumenta la posibilidad de introducir contaminantes en el sistema. Los dos peores días de la vida útil de un filtro son cuando se lo saca para reemplazarlo y el primer día que se lo instala, cuando es menos eficiente en su función».

Mark Sala, director de gestión de productos de aire de Donaldson

Sala entiende que los operadores que trabajan en la obra a menudo toman cartas en el asunto cuando una máquina empieza a perder potencia: retiran los filtros, los golpean contra los neumáticos y los vuelven a instalar, solo para volver al trabajo. Al fin y al cabo, el tiempo es oro. Pero la combinación de filtros baratos y la manipulación frecuente que requieren tiene un precio.

Otro experto en filtración de aire con amplia experiencia práctica es Steve Campbell, gerente de ingeniería que celebra su 25.º aniversario en Donaldson. Como inventor, Campbell ha colaborado con operadores que abordan problemas de filtración en diferentes países y regiones, y en una amplia gama de aplicaciones.

En respuesta, dice que ha estado “…tratando constantemente de abordar estos problemas y crear mejores productos a lo largo del tiempo.

Y algo que escuchamos de nuestros clientes es que no quieren cambiar su comportamiento. Así que, es simple: tenemos que diseñar productos que se ajusten a esa expectativa, permitiéndoles seguir haciendo lo que les gusta. Pero también les ofrecemos un valor añadido más allá de eso, ya sea a través del costo, la confiabilidad o alguna forma de mejorar su rendimiento.

Como dice Sala: “Cualquiera puede conseguir un filtro barato, pero existe una correlación directa entre la cantidad de polvo que se libera durante la vida útil del filtro y el impacto que tiene no solo en su vida útil, sino también en el rendimiento del motor.

Cuantas más veces se interactúe con el filtro, más contaminantes se acumulan y más se acorta el tiempo necesario para realizar un mantenimiento mayor. Extender ese tiempo al máximo es la manera de reducir el costo de propiedad de la máquina.

En circunstancias normales, este tipo de daño contaminante no provocará una falla dramática del motor, pero, tarde o temprano, al menos se producirá una reducción de potencia.

“En general, se observa una pérdida progresiva y a largo plazo del rendimiento”, explica Campbell. “Se observa una ligera pérdida de compresión, una ligera pérdida de potencia, y el efecto va aumentando poco a poco. Por eso es difícil distinguir entre una buena filtración y una mala; es una inversión a largo plazo”.

El sello es la clave

En el corazón de la filtración de aire se encuentra el sello, el elemento que garantiza que todo el aire pase a través del medio, sin fugas.

Purificador de aire Donaldson con tecnología ArmorSeal™

Como dice Sala: «Si pensamos en un motor diésel actual, por cada litro de combustible que consume, consume unos 15 litros de aire. Es una enorme cantidad de volumen adicional que debemos asegurar que esté protegida, en comparación con algunos de nuestros homólogos líquidos, y solo tenemos una oportunidad».

El aceite recircula, por lo que el filtro tiene muchas oportunidades de capturarlo. Nuestra tarea es capturar un gran volumen de aire en un momento dado, que fluye constantemente. Si el filtro falla en algún momento, se puede producir una falla catastrófica.

Desde el punto de vista de Sala, hay dos aspectos cruciales en la filtración del aire: el primero es el medio en sí, que filtra el aire; el segundo es el sello necesario para garantizar que el aire pase a través del medio filtrante y a ningún otro lugar.

Dado que cada evento de servicio no planificado, debido a la filtración de aire, afectará negativamente el rendimiento y representará un riesgo de contaminación, el sello que se encuentra entre esos eventos se vuelve crítico y debe poder tolerar el manejo en el mundo real.

En Donaldson, Campbell y su equipo recibieron lo que él describe (medio en broma) como "la tarea imposible" de diseñar un sello que pudiera ayudar a extender significativamente los intervalos de servicio de los filtros de aire.

Él dice: “Sabíamos que queríamos volver a un sello radial, que Donaldson inventó, patentó y lanzó al mercado en 1987. Ese es básicamente el estándar de la industria con el que se mide todo.

“Queríamos volver a lo básico de la filtración, lo que significaba ofrecer algo extremadamente robusto y confiable, pero sin el costo adicional inherente”.

“Por supuesto, sabemos que la gente está golpeando los filtros contra los neumáticos y los guardabarros: harán lo que sea necesario para seguir funcionando cuando se enfrenten a tiempos de inactividad o pérdida de rendimiento, incluso si eso va a causar más y mayores problemas en el futuro.

Cuando Mark me explicó los parámetros de este trabajo, supe que era un gran reto. De hecho, es bastante difícil desarrollar un sello que se pueda aplicar tanto a equipos grandes como pequeños. Algo que pueda proteger todo, desde un motor de un millón de dólares hasta una cortadora de césped, sin necesidad de modificaciones.

La tarea imposible

El desafío al que se enfrentó Campbell comenzó con el hecho de que el sello radial es, en sus palabras, “básicamente un golpe de genialidad”.

El gerente de ingeniería de Donaldson, Steve Campbell

El sello radial es simple pero muy robusto y también una de las soluciones más rentables jamás vistas en la industria.

Sala coincide: «Hemos visto procesos de fabricación deficientes y clientes que abusan de los filtros, pero los sellos radiales tienen una capacidad de absorción increíblemente buena. Tuvimos que encontrar la manera de mantener esa capacidad, pero también de iterarla para que fuera valiosa».

Éstos fueron algunos de los parámetros que Campbell tuvo que considerar al inicio de un intenso proceso de desarrollo.

En primer lugar, sobre el material, dice: “En 2013, inventé una combinación de uretano duro-blando y cuando comenzamos a discutir el nuevo sello, decidí investigar un poco sobre el rendimiento del material en el campo.

“Descubrí que habíamos fabricado 8 millones de filtros desde 2013 y no habíamos recibido ningún reclamo de garantía por esa tecnología.

“Recuerdo haberle dicho a Mark lo robusta que era la solución, y supimos de inmediato que teníamos algo con lo que trabajar”.

Se realizó una combinación de modelado por computadora, creación de prototipos y pruebas rigurosas hasta que, aproximadamente en la iteración número 500, el equipo dio con la versión que pronto se lanzará al mercado como ArmorSeal ^TM .

“Sabíamos que teníamos algo bueno cuando realmente no pudimos hacer que fallara en las pruebas de durabilidad”, recuerda. “Teníamos un elemento tan lleno de polvo que se necesitaron dos personas para levantarlo del suelo. De hecho, salió disparado del filtro de aire durante la prueba, pero permaneció sellado. Cuando lo volvimos a colocar, pasó la prueba”.

En un contexto de construcción, donde los filtros están expuestos a vibraciones, impactos, abuso del operador y condiciones ambientales extremas, ese tipo de margen es significativo.

Cuando las ganancias van más allá de lo marginal

Pero ArmorSeal ^TM no es solo una nueva geometría de sello, es una tecnología que tiene beneficios para cada aspecto de la filtración de aire.

Como dice Campbell: «Realmente es un éxito en todos los aspectos, por eso estamos tan emocionados de verlo en el mercado. Observamos una reducción en la restricción, mejoras en la capacidad de retención de polvo y, además, importantes ventajas en la facilidad de mantenimiento».

ArmorSeal de Donaldson promete ser una solución de filtración inmediata para máquinas grandes y pequeñas. Imagen: Adobe Stock

Otras ventajas incluyen la respuesta táctil del sello. Como señala Sala: «Al localizar el sello en el filtro, se sabe con certeza que está correctamente colocado y se puede hacer a ciegas. Incluso se podría realizar el mantenimiento con una sola mano».

El trabajo del equipo en el diseño del sello también impulsó a Donaldson a repensar cómo interactúa con la carcasa, especialmente en aplicaciones de alta vibración donde los filtros de aire están montados directamente en el motor.

“Esta es realmente una opción inmediata”, afirma Sala, “que permite reutilizar componentes y minimizar la inversión del cliente”.

Esto se debe al hecho de que la interfaz ArmorSeal se puede combinar con diferentes geometrías de salida sin tener que volver a validar el sello cada vez.

Y, cuando ArmorSeal se lance a principios de 2026, Donaldson esperará que los fabricantes de equipos originales (OEM) lo consideren una arquitectura de sello diseñada para cerrar los puntos débiles obvios en la filtración de aire para que la innovación futura pueda centrarse en otras áreas.

“Eso es, de hecho, la esencia de lo que hace Donaldson”, concluye Sala. “Sí, vendemos filtros y purificadores de aire, pero creo que nos pagan por hacer precisamente este tipo de personalización para los clientes: se trata de resolver problemas”.

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Este artículo fue producido por KHL Content Studio, en colaboración con expertos de Donaldson

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Todas las imágenes sin acreditar son cortesía de Donaldson.

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