7. Análisis de Aceite.pdf
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Curso:
Lubricación de Equipo Crítico en Plantas de Proceso y Distribución de HidrocarburosVillahermosa, Tab., 4 al 8 de Diciembre de 2006
“ANÁLISIS DE ACEITES LUBRICANTES de TURBOMAQUINARIAS”
Ing. Hernán Pablo Agostini
SICELUB S.A. de C.V.
INTRODUCCION
Monitoreo de la Condición de Lubricantes de Trurbomaquinas
Los lubricantes de turbinas pueden durar solamente unas pocas cientos de horas en turbinas de Jets o varios años, hasta décadas, en turbinas hidroeléctricas. En los últimos años se ha tomado realmente conciencia de la elevada importancia que tiene realizar monitoreos de condición del lubricante para maximizar el rendimiento y vida útil de las turbinas
El objetivo es: mediante cuidadosas evaluaciones del estado actual del lubricante en uso, optimizar las frecuencia de cambio y el mantenimiento. Cambios prematuros del lubricante conducen a Altos Costos de Producción; lo mismo sucede si dichas evaluaciones son inadecuadas respecto a la condición del lubricante.
La ASTM D4378: “Prácticas Comunes para el Monitoreo de Lubricantes Minerales Tipo Turbina en Servicio para Turbinas de Gas y de Vapor”, dice:
“El monitoreo de los lubricantes en servicio ha sido reconocido por la industria de generación de energía, como “fundamental” para asegurar una larga vida operativa, libre de problemas, en las turbomaquinarias.”
INTENSIÓN
Monitoreo de la Condición de Lubricantes de Trurbomaquinas
Para maximizar la vida de los aceites de turbinas, como se dijo, es más que necesario contar con un Programa de Monitoreo de la Condición del Lubricante, pero además se debe incursionar en:
Seleccionar y Usar el Lubricante Correcto.
Determinación de los Puntos de Muestreo y Técnicas Correctas.
Control de la Contaminación
Manipuleo y Almacenamiento Correcto
Llevar a cabo actividades de Mantenimiento en los Intervalos Requeridos.
Gestionar el Programa: establecer metas, indicadores, procedimientos y mejoras continuas.
Entrenamiento de personal Clave y Directores.
Preventivo
OBJETIVO
Correctivo
☺ Predictivo
PROACTIVO
!!! El lubricante es la Sangre de la Maquina y refleja el estado de salud de la misma !!!
ANALOGÍA MÉDICA
UTILIDAD
Condición del Lubricante
Condición de la Maquinaria
Tipo de Contaminación
Posible Origen de la Contaminación
BUENA INTERPRETACIÓN:
Efectos Asociados a la Contaminación
Métodos para Eliminar estos Problemas
Condición de la Maquinaria:
• Desgaste Normal
Los análisis especiales de Causa Raíz: Ferrografía de Lectura Directa, Ferrografía
Analítica.
• Desgaste Acelerado
Condición del Lubricante:
•Lubricante Contaminado:
Es posible Eliminar la contaminación, Lubricante continua en Servicio.
• Lubricante Degradado:
Se debe Cambiar lubricante.
Tipo y Fuente de Contaminación:
• Tipo de Contaminante: agua, sílice, gases, metales de desgaste, barnices, etc.
•Fuente: para encontrar la causa raíz
Ejemplo: Análisis WSD, QSA, etc.
Agua en exceso pueda provenir de: lluvia, enfriamiento ó vapor condensado; analizando pH, Conductividad y Contenido de Sales; determinamos el origen.
Limpieza del Aceite:
1μm = 0.001 mm Un cabello humano mide 70 micrones
Los sentidos: Vista, Tacto, Olfato, Gusto, ¡¡¡ No son suficientes !!!
Un buen Ojo Humano alcanza a ver solo 40 micrones!!
Tipo de Lubricación Claro[μm]
ElastoHidroDinámica (EHD) 0.1 a 1
Hidrodinámica (HD) 0.5 a 10
Hidrostática (forzada) 1 a 10
Espesor de Película Lubricante:
COMO LEER E INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS DE ACEITE
Existen puntos importantes que debemos repasar antes de intentar leer, comprender y decidir qué hacer, en base a la información recibida en los resultados presentados en nuestro reporte de análisis de aceite:
1) PREPARARNOS: Detalles sobre la toma de la muestra
2) ENTENDER: Repaso sobre los ensayos a correr, ejercicios.
4) MIRAR: Analizar el contenido del reporte recibido
3) ESTABLECER: Revisar los límites de los ensayos, ejercicios.
5) EJECUTAR: Ejemplos Reales, emitir Conclusiones y Recomendaciones.
6) ANÁLISIS DE CAUSA RAÍZ: revisión diagramas para RCA y RCFA
7) ANÁLISIS DE CAUSA RAÍZ: ANALISIS ESPECIALES PARA EJECUTARLA
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
¿Cómo fue tomada la muestra?
¿Cómo fue enviada la muestra?
¿ Qué hay sobre el laboratorio?
1) PREPARARNOS : Tomar una muestra representativa ó no puede cambiar rotundamente el resultado de los análisis, como así también su correcto etiquetado, envío y análisis.
¿ Coincide el nombre (TAG) de la máquina con el que aparece en el reporte ? ¿ Se aseguró que la muestra fue correctamente etiquetada ?
¿ Se tomó desde el mismo punto que la última vez y siguiendo el mismo procedimiento ?
¿ Se tomó desde el punto más conveniente para obtener la información deseada ?
¿ Qué tan rápido se envió la muestra a analizar ?¿ Cuánto tiempo pasó desde que se tomó hasta que se corrieron los ensayos ?
¿ Se usaron envases herméticos y seguros ?
¿ Se usaron utensilios limpios y adecuados ?
¿ Es confiable respecto a la veracidad de los resultados ?¿ Tiene experiencia analizando los fluidos que usted le importan ? ¿ Lleva historial y tendencia de análisis previos ?
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
¿ Conocemos las ensayos ASTM e ISO involucrados ?
• ESPECTROSCOPIA
2) ENTENDER :
• CONTENIDO DE AGUA
• VISCOSIDAD CINEMÁTICA
• NÚMERO ÁCIDO (AN)
• CONTEO DE PARTÍCULAS
• FERROGRAFÍA DE LECTURA DIRECTA
• FERROGRAFÍA ANALÍTICA
• PUNTO DE INFLAMACIÓN
• COLOR
• INFRAROJO (IR)
PAQUETE TÍPICO:
PAQUETE ESPECIAL PARA ANÁLISIS DE CAUSA RAÍZ (RCA & RCFA):
• ADITIVOS: RPVOT, FOAM, DEMULSIBILITY, AIR RELEASE, etc.
• BARNICES: VPR™
• DETERMINACIÓN DEL TIPO DE AGUA (WSD)
2) ENTENDER : PAQUETE de ENSAYOS TÍPICO:A Continuación repasaremos los ensayos más relevantes que como mínimo se deberían de incluir en un Paquete de Análisis Básico para Aceites tipo Turbinas
• Paquete A:
Número Ácido (AN) ASTM D974
Conteo de Partículas ISO 4406
Viscosidad Cinemática @ 40° C ASTM D445 Color ASTM D1500 Punto de Inflamación ASTM D6450
Contenido de Agua (KF) ASTM D1744
Espectroscopia de Metales
• Aplica para las Siguientes Maquinarias:
Compresores y Bombas Centrífugas
Bombas de Diafragma
Compresores de Tornillos Rotativos Inundados o SecosSistemas Hidráulicos en General Turbinas de Gas, de Vapor, Ciclo Combinado, Hidroeléctricas y Aero-DerivadasSellos de Aceite
Sopladores, Chumaceras, Motores Eléctricos
Compresores de Paletas Rotativas o Deslizantes, Centrífugos y de Lóbulos
Compresores de Refrigeración Cualquiera de los sistemas anteriores que compartan el sistema de lubricación
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : PAQUETE de ENSAYOS TÍPICO:A Continuación repasaremos los ensayos más relevantes que como mínimo se deberían de incluir en un Paquete de Análisis de Aceites Básico:
• Paquete B:
Número Ácido (AN) ASTM D974
Ferrografía de Lectura Directa DRFS & DRFL
Viscosidad Cinemática @ 40° C ASTM D445 Color ASTM D1500 Punto de Inflamación ASTM D6450
Contenido de Agua (KF) ASTM D1744
Espectroscopia de Metales
• Aplica para las Siguientes Maquinarias:
Compresores Reciprocantes
Sistema Motor-Engranes-CompresorCojinete de Empuje o Axial
Motocompresores Integrados
Cualquiera de los sistemas anteriores que compartan el sistema de lubricación
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : PAQUETE de ENSAYOS TÍPICO:A Continuación repasaremos los ensayos más relevantes que como mínimo se deberían de incluir en un Paquete de Análisis de Aceites Básico:
• Paquete C:
Número Ácido (AN) ASTM D974
Ferrografía de Lectura Directa DRFS & DRFL
Viscosidad Cinemática @ 40° C ASTM D445
Contenido de Agua (KF) ASTM D1744
Espectroscopia de Metales
• Aplica para las Siguientes Maquinarias:
Cajas de Engranes Bombas de Engranes
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : VISCOSIDAD CINEMÁTICA @ 40° C [CentiStokes, cSt] – ASTM D445
Es una de las propiedades físicas más importantes de los lubricantes. La viscosidad indica la resistencia a fluir del aceite y nos da una idea de la capacidad de la película lubricante para soportar cargas y admitir velocidades. Un cambio repentino indica contaminación o degradación del lubricante y requiere atención inmediata.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : VISCOSIDAD CINEMÁTICA @ 40° C [CentiStokes, cSt] – ASTM D445
Menor soporte Carga
Menor Transferencia de Calor
Incremento de Vibraciones
Desgaste acelerado
Mezcla de Lubricantes diferentes
Contaminación con Solventes
Contaminación con Combustibles
Contaminación con Gases
Posibles Efectos Asociados:
Posible Causas de Variación:
Contaminación con Agua
Degradación del Lubricante
Baja viscosidad:
1 cSt @ 40° C
Alta viscosidad:
~1,200 cSt @ 40° C
+ Espesor de Película
+ Fricción
+ Soporte Carga
+ Calor
- Enfriamiento
- Velocidad
- Espesor de Película
- Fricción
- Soporte Carga
- Calor
+ Enfriamiento
+ Velocidad
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : COLOR DEL LUBRICANTE – ASTM D1500
Es importante para evaluar el grado de contaminación ó pureza de los lubricantes. Un aumento repentino indica degradación o contaminación severa, situación anormal. Constituye un indicativo rápido acerca de la condición del lubricante.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : COLOR DEL LUBRICANTE – ASTM D1500
Si bien el color de un aceite es un indicativo de la mayor o menor pureza del mismo, además sirve como control de calidad en el proceso de fabricación de los mismos, para controlar la uniformidad.
Generación de lacas y barnices
Aumento del AN: oxidación
Herrumbre del sistema
Necesidad de RCA
Mezcla de Lubricantes diferentes
Contaminación: agua, partículas, etc.
Degradación: térmica y/o oxidativa
Antigüedad
Posibles Efectos Asociados: Posibles Causas de Variación:
Presencia de insolubles: barnices
Refinación Pobre: baja pureza
Reemplazo oportuno
8.0 6.0 4.0 2.0 0.5
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : PUNTO DE INFLAMACIÓN – ASTM D92 [° C - ° F]
Es importante para evaluar el grado de contaminación y calidad del lubricante. Constituye un parámetro de seguridad operativa sobre todo en instalaciones de alto riesgo.
PMCP: Pensky Marten Closed Cup ASTM D93
COC: Cleveland Open Cup ASTM D92
CCC: Continuously Closed Cup ASTM D6450
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : PUNTO DE INFLAMACIÓN – ASTM D92 [° C - ° F]
Es importante para evaluar el grado de contaminación y calidad del lubricante. Constituye un parámetro de seguridad operativa sobre todo en instalaciones de alto riesgo.
Riesgo de incendio
Disminución espesor película
Puede bajar la viscosidad
Necesidad de RCA
Dilución del aceite: combustibles, gases, etc.
Mezclas con otros aceites
Degradación
Antigüedad
Posibles Efectos Asociados:
Posibles Causas de Variación:
Refinación Pobre: volátil
! EL PUNTO DE INFLAMACIÓN NO ES LA TEMPERATURA MÁXIMA DE
SERVICIO !
SOLO SE INDICA POR SEGURIDAD
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : PUNTO DE FLUIDEZ – ASTM D97 [° C - ° F]
El punto de Fluidez Crítico es la temperatura más baja a la cuál un aceite aún es capaz de fluir cuándo se lo enfría en condiciones determinadas.
Si bien este ensayo no es muy usual sobre todo en los climas de México, es importante en ciertas aplicaciones como lubricantes para compresores de refrigeración y para cuándo se quiera evaluar la calidad de la base de un aceite dado.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : NÚMERO NEUTRALIZACIÓN [ml KOH/gr]
TITULACIÓN POR INDICACIÓN DE COLOR ASTM D974
AN: Número Ácido Aceites Industriales
Es la cantidad [ml] de hidróxido de potasio (KOH) requerido para neutralizar todos los componentes ácidos presentes en 1g de aceite.
BN: Número Básico Aceites de Motor
Es la cantidad [ml] de ácido clorhídrico, expresado como equivalente de KOH, requerido para neutralizar todos los componentes básicos de 1g de aceite.
Es importante para evaluar el grado de oxidación ó basicidad de los aceites.
TITULACIÓN POTENCIOMÉTRICA ASTM D664
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : NÚMERO NEUTRALIZACIÓN [ml KOH/gr]
Oxidación del Aceite
Desgaste químico metales blancos
Corrosión, Herrumbre partes internas
Necesidad de RCA
Degradación Oxidativa
Contaminación: agua, H2S, gases, etc.
Antigüedad: agotamiento de aditivos antioxidantes
Posibles Efectos Asociados: Posibles Causas de Variación:
Refinación Pobre: acidez inicial
Mezclas de lubricantes diferentes
Reposición parcial, vida remanente
Cambio del lubricante
Es importante para evaluar el grado de oxidación ó basicidad de los aceites.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : CONTENIDO DE AGUA [ppm , %]
TITULACIÓN POR KARL FISCHER (KF) - ASTM D1744 [1 a 1,000,000 ppm]
Dado el alto impacto negativo que tiene el agua en un lubricante, tanto para la vida de la maquinaria como para la del aceite, se recomienda siempre que el análisis se reporte en ppm.
ANÁLISIS INFRAROJO (FT-IR)
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : CONTENIDO DE AGUA [ppm , %]
Agua Disuelta
Agua Disuelta, Emulsionada y Libre
Corrosión partes metálicas
Oxidación acelerada del aceite
Corte película lubricante
Reducción de aditivos
Generación de Lodos
Crecimiento de Bacterias
Vibraciones
Erosión
Afectación de la Viscosidad
Posibles Efectos Asociados:
Transporte y Almacenaje de tambos, estado de tapas, etc.
Agua de sistema enfriamiento
Agua de condensado
Posibles Causas de Contaminación:
Agua de lluvia, lavados, etc.
Problema de sellos, condensado vapor, etc.
Menor vida relativa de la maquinaria
Menor vida útil del lubricante
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : CONTEO DE PARTÍCULAS [Nº / ml]
Cuenta las gotas de agua como partículas
No se puede identificar el tipo de partículas
No es posible fotografiar las partículas
Rápido y Fácil
Máquina es costosa
Poco entrenamiento
Desventajas: Ventajas:
Posibilidad de graficación
Dada el alto impacto negativo que tiene la contaminación con partículas en el lubricante para la vida de la maquinaria, se recomienda siempre incluir este análisis como rutina.
METODO MECÁNICO AUTOMÁTICO: MÁQUINA DE CONTEO LÁSER: [4 a 100 μm]
MÉTODO MANUAL ÓTPICO: BLOQUEO DE PORO ARP 598 [0.8 a 100 μm]
Requiere mayor entrenamiento
Sin graficación por computadora
Alto tiempo de preparación y resultado
Menor influencia el agua
Identificación tipo de partículas
Posibilidad de fotografía
Desventajas: Ventajas:
Método Óptico
ISO 4406 Subjetivo
ISO 4406 automático
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : CONTEO DE PARTÍCULAS: Métodos para Expresar los Resultados
Según la Cantidad y Tamaño de las partículas se elabora un código de tres números:
>4μm / >6 µm / >14 µm
ISO 4406: International Standard Organization: el más usual y común hoy en día.
Ejemplo Real:
61.8 Partículas > 6 μm / ml
4.0 Partículas > 14 μm / ml
296.9 Partículas > 4 μm / ml
ISO 15 / 13 / 09
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
NAS 1638: National Aerospace Standard
SAE 749D: Society of Automotive Engineers
2) ENTENDER : CONTEO DE PARTÍCULAS: Métodos para Expresar los Resultados
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : CONTEO DE PARTÍCULAS: Equivalencias Aproximadas entre métodos:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : CONTEO DE PARTÍCULAS: Códigos ISO “Objetivos” recomendados.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Presión del Sistema de Lubricación, PSIEquipo ComponentesHasta 2000 2000-3000 Mayor a 3000
16/15/12 16/15/12
16/15/12
19/17/14
18/14/11
14/13/11
13/12/10
17/15/12
18/16/13
17/15/12
17/15/12
16/14/11
16/14/11
16/15/12
17/15/13
14/13/11
15/13/10
18/16/13
17/16/14
17/16/14
17/15/13
16/14/11
• de Engranes y de Paletas 17/15/13
• Pistones 17/15/13
• Cauda variables de Paletas y de Pistones
17/15/13
• Selenoide de prellenado y Check 20/18/15
• Control de Presión y Flujo 18/14/11
• De cartucho y de Dirección proporcional
17/15/12
• Servo Válvula 15/13/10
• De cartucho CMX, HRX 18/16/13
• Cilindros 18/16/13
• Motores de Paletas y de engranes. 18/16/13
• Motores de pistones radiales 18/16/13
• Motores de Levas ondulantes 18/16/13
Transmisión Hidrostática • Transmisión 17/15/13
• De Bolas 14/13/11
• De rodillos 15/14/12
• De baja Velocidad 17/15/12
• De alta Velocidad 16/14/11
Reductores de Velocidad • Equipos Móviles y Estacionarios 18/16/13
Cojinetes Lisos
Rodamientos
Actuadores
Válvulas
Bombas
2) ENTENDER : CONTEO DE PARTÍCULAS: Equivalencias Aproximadas entre métodos:
Oxidación acelerada del aceite
Corte película lubricante
Generación de Lodos
Crecimiento de Bacterias
Vibraciones
Erosión, desgaste de cojinetes
Afectación de la Viscosidad
Posibles Efectos Asociados:
Transporte y Almacenaje de tambos, estado de tapas, etc.
Desgaste Anormal
Estado de bocas de inspección de tanques
Posibles Causas de Contaminación:
Estado de sistema de filtración
Respiraderos de tanques
Menor vida relativa de la maquinaria
Menor vida útil del lubricante
Estado de sellos en flechas
Trabajos en paros ó salidas de operación
Corrosión Interna
Colapsado prematuro de filtros
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA – ASTM D5185 – ASTM 6595, [ppm]
EMISIÓN ATÓMICA (AES)
FLUORESCENCIA DE RAYOS X (XRF)
PLASMA INDUCTÍVAMENTE ACOPLADO (ICP)
Fundamental para analizar el contenido de metales en el aceite, básicamente se basa en “quemar” la muestra de lubricante, ya sea por una Chispa, una Flama ó Rayos X; y analizar la “Longitud” de onda que emiten los diferentes tipos de metales y así determinar la cantidad que hay de cada uno.
RANGO: hasta 5 micrones aprox.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA: dará una idea acerca de la cantidad de metales:
• DESGASTE:
Hierro (Fe)
Cobre (Cu)
Aluminio (Al)
Cromo (Cr)
Alta relación peso/fortaleza y Gran resistencia a la corrosión
Alta transferencia de calor (dilatación)
Aleado con otros elementos mejora la resistencia al desgaste y temperaturas.
Ampliamente especificado por varios OEM’s hoy en día
Carcasas, espaciadores, cojinetes, bujes, pistones, etc.
Alta dureza: carburos de cromo: aceros de alta aleación
En aleación ofrece aumento de tenacidad y dureza (resistencia al desgaste)
Alta resistencia a la corrosión: metal de baño: cromado
Ejes, válvulas, levas, aceros inxidables.
Muy utilizado como elemento de aleación: jaulas de rodamientos
Muy dúctil, Excelentes conductividad térmica y eléctrica
Cojinetes axiales de empuje, bujes, algunos engranes, cojinete radiales.
Intercambiadores de Calor, bronce en conexiones hidráulicas
AW: en algunos pocos aceites- 100-200 ppm
Más común de los metales de desgaste
Presente en casi todos los equipos industriales como metal de construcción
Rodamientos, pistas, engranes, árboles, levas, válvulas, carcazas, etc.
Bien conocido: analistas pueden distinguir su origen: hierro colado gris vs. acero Inox
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
El Evaluador debe tener algún conocimiento de la máquina y la fuente probable del metal en cuestión.
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA: dará una idea acerca de la cantidad de metales:
• DESGASTE:
Plomo (Pb)
Níquel (Ni)
Plata (Ag)
Titanio (Ti)
Metal blando usado como metal de sacrificio en superficies de desgaste:
Cojinetes de deslizamiento: Babbits en motores eléctricos, motores comb.
Pinturas, soldaduras y compuestos de sellos.
Excepcional conductividad térmica
Bajo coeficiente de fricción: usado como baño en cojinetes de deslizamiento
Sensible al ataque de aditivos base Zinc
Muy usado en equipamientos europeos
En aleaciones produce aumento de resistencia
Conserva la ductilidad y tenacidad del acero
Usado con frecuencia en combinación con el Cromo en aceros aleados
Ejes, válvulas, levas, componentes de alta aleación
Elemento de aleación en aceros de alta aleación
Ejes, levas, etc.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Estaño (Sn)
Usado como elemento de aleación con cobre y plomo
Guías de sacrificio en ciertos tipos de cojinetes
Cojinetes de deslizamiento: Babbits
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA:
• METALES DE DESGASTE COMUNEMENTE ENCONTRADOS EN TURBOMAQUINAS:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA:
• METALES DE DESGASTE NO TAN COMUNES:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA: Metales de DESGASTE - Principales Fuentes
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA: le dará una idea acerca de la cantidad de metales:
• ADITIVOS:
Magnesio (Mg)
Calcio (Ca)
Antimonio (Sb)
Bario (Ba)
No muy común como aditivo de lubricantes comunes en la industria
Anti-desgaste (AW y EP) solo en algunos pocos aceites de engranes
Anti-Oxidante
Elemento de Aleación en algunos Babbits y Cojinetes de deslizamiento.
Detergente/Dispersante, Inhibidores de la Corrosión
Anti-herrumbre
Generalmente en aceites para automotores
Sulfonatos, Fenatos, Fosfonatos, etc.
Aditivo Detergente/Dispersante, Inhibidores de la Corrosión
Anti-corroción: 100-500 ppm
Sulfonatos, Fenatos, Fosfonatos, etc.
Agua Salada
Sal de camino sin refinar
Detergente/Dispersante, Inhibidores de la Corrosión
Anti-herrumbre – 100 ppm
Sulfonatos, Fenatos, Fosfonatos, etc.
Aguas duras
Molibdeno (Mo)
Modificadores de Fricción
AW & EP 20 – 5,000 ppm
Ditiocarbonatos, Fosfatos, Ditiofosfatos, etc.
Compuesto de Aros
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA: le dará una idea acerca de la cantidad de metales:
• ADITIVOS:
Fósforo (P)
Zinc (Zn)
AW & EP compuestos Azufre-Fósforo - ZDDP (con Zinc)
Inhibidor de Corrosión, Anti-Herrumbre
Anti-Oxidante
Dispersante/Detergente
Ditiocarbomatos, Fosfitos, Fosfonatos, TCP, etc.
Sulfonatos, Fenatos, Fosfonatos, etc.
AW
Inhibidores de Corrosión
Aditivo: ZDDP (Dialquil-ditiofosfato de Zinc) con F´ósforo: 30-3000 ppm
Potasio (K)
AW & EP
Antioxidante, Modificador de Fricción
Dispersante
Boratos: EP Potasio-Boro
Boro (B)
AW & EP – 100-200 ppm
Antioxidante, Modificador de Fricción, Dispersante, Detergente,
Baratos: EP Potas-Boro
Ácido Bórico, Borax, etc.
Silicio (Si)
Anti-Espuma: Siliconas – 10-30 ppm
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA: Metales ADITIVOS -Principales Fuentes
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA: le dará una idea acerca de la cantidad de metales:
• CONTAMINANTES:
Potasio (K)
Sodio (Na)
Vanadio (V)
Boro (B)
Silicio (Si)
Refrigerantes: motores de combustión
Combustible Diesel
Agua Boratada: centrales nucleares
Sellos y Elastómeros
Sellos, Selladores y Juntas
Soldadura, materiales de Fricción (asbestos)
Granito, cuarzo, arena, catalizadores de aluminio, residuos de hornos eléctricos, fundición, cal, vidrio, mica, algunos crudos, asfalto, carbón ambiental, etc.
Tierras Fuller’s
Agua de mar
Combustibles marinos
Refrigerantes de motores de combustión
Refrigerantes de motores de combustión
Residuos de papel
Trazas en el granito
Combustibles marinos
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA: Combinaciones Importantes
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
En muchos casos, ciertas combinaciones de metales y propiedades físicas son tan importantes como los números absolutos y las tendencias. Algunos de los más comunes son:
Alarm combination Source / Result
Iron, water, FDRL / S corrosionIron, water, TAN corrosionIron, FDRL gear wear, cylinder wearIron, nickel high alloy steel (shaft)Iron, chromium high alloy steel (shaft)
ring,cylinder if engineIron, copper bearing, bearing cage
2) ENTENDER : ESPECTROSCOPIA: Combinaciones Importantes
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Existen muchas combinaciones diferentes, imposible de listar a todas, pero el éxito esta en una buena comunicación Laboratorio-Usuario.
Alarm combination Source / Result
Tin bearing wearTin, copper bearing backing,
bearing may be wipedIron, Aluminum bearing wear,
Potassium, viscosity coolant leakPotassium, water, boron,
silicon, viscosity coolant leak
2) ENTENDER : FERROGRAFÍA DE LECTURA DIRECTA (DRF) – [sin unidad]
BOMBAS DE ENGRANES
COMPRESORES RECIPROCANTES
CAJAS DE ENGRANES: reductores, multiplicadores, variadores, etc.
Es más útil en aceites contaminados con agua y de alto color, en dónde un conteo electrónico de partículas daría datos inflados.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Fundamental para analizar el contenido de partículas ferrosas y algunos no magnéticas en el aceite. Normalmente se elije para lubricantes dónde se espera generación de desgaste ferroso:
2) ENTENDER : FERROGRAFÍA DE LECTURA DIRECTA (DRF) – [sin unidad]
La Ferrografía reporta partículas ferrosas de dos rangos de tamaño:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
PEQUEÑO (DRSS): INCLUYE PERTÍCUALAS FERROMAGNÉTICAS < 5 μm
AMPLIO (DRLS): INCLUYE PERTÍCUALAS FERROMAGNÉTICAS HASTO POR ENCIMA DE 300 μm
PUEDE INCLUIR CUALQUIER PARTÍCUAL NO FERROMAGNÉTICA DE CUALQUIER MEDIDA
Rango: 0.01 a 180
2) ENTENDER : FERROGRAFÍA DE LECTURA DIRECTA (DRF) – [ppm]
Fundamental para analizar el contenido de partículas ferrosas en el aceite. Normalmente se elije para lubricantes dónde se espera generación de desgaste ferroso:
Oxidación acelerada del aceite
Corte película lubricante
Generación de Lodos
Crecimiento de Bacterias
Vibraciones
Erosión, desgaste de cojinetes
Afectación de la Viscosidad
Posibles Efectos Asociados:
Transporte y Almacenaje de tambos, estado de tapas, etc.
Desgaste Anormal
Estado de bocas de inspección de tanques
Posibles Causas de Desgaste:
Estado de sistema de filtración
Respiraderos de tanques
Menor vida relativa de la maquinaria
Menor vida útil del lubricante
Estado de sellos en flechas
Trabajos en paros ó salidas de operación
Corrosión Interna
Colapsado prematuro de filtros
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
2) ENTENDER: Ejercicios de Aplicación
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Vamos a aplicar lo aprendido hasta el momento en ir modelando qué debería incluir un reporte de análisis de
aceite útil para nosotros.
3) ESTABLECIENDO LÍMITES:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Elegir bien los parámetros a analizar a nuestro lubricante es un gran paso fundamental, sin embargo es necesario “seleccionar” correctamente los Límites Condenatorios de cada uno de ellos. Éstos se establecen en base a:
NORMATIVIDAD ASOCIADA:
ASMT D4378:
ISO:
AGMA:
3) ESTABLECIENDO LÍMITES:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
RECOMENDACIÓN DE FABRICANTES:
EXPERIENCIA:
Cuando no se tienen referencia previas, Fichas Técnicas, Conocimientos, y sobre todo como buena práctica es Siempre
recomendable realizar análisis de BASE al fluído lubricante para establecerlos como Línea de Referencia.
OEM’S
3) ESTABLECIENDO LÍMITES:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
PARAMETROSUNIDAD DE
MEDIDAALERTA PELIGRO NORMA
• Viscosidad @ 40° C CentiStokes
Adimensional
mgKOH/gr
ppm
° C / ° F
Adimensional
Adimensional
Minutos
Minutos
Minutos
Mililitros
+/- 5% +/- 10% ASTM D-445
• Índice de Viscosidad < 95 - 100 < 90 - 95 ASTM D-2270
Demulsibilidad > 15 - 20 minutos > 20 - 25 minutos ASTM D-1401
Liberación de Aire > 3 minutos > 5 minutos ASTM D-3427
• Número Ácido (AN) > 0.15 – 0.20 > 0.20 – 0.25 ASTM D-974
• Contenido de agua > 100 > 200 ASTM D-1744
• Punto de Inflamación < 180 - 200° C < 180 ° C ASTM D-92
• ColorOscurecimiento Inusual
y RápidoOscurecimiento Inusual y Rápido
ASTM D-1500
• Código de Limpieza Según Aplicación Según Aplicación ISO 4406
• RPVOT (RBOT)Menos del 25% del
valor OriginalMenos del 25% del
valor OriginalASTM D-2272
EspumaciónTendencia > 50Estabilidad > 0
Tendencia > 100Estabilidad > 10
ASTM D-892
Lubricantes Minerales Tipo Turbina – R&O
3) ESTABLECIENDO LÍMITES:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
PARAMETROSUNIDAD DE
MEDIDAALERTA PELIGRO NORMA
• Viscosidad @ 40° C CentiStokes
Adimensional
mgKOH/gr
ppm
° C / ° F
Adimensional
Adimensional
Minutos
Minutos
Minutos
Mililitros
+/- 5% +/- 10% ASTM D-445
• Índice de Viscosidad < 95 - 100 < 90 - 95 ASTM D-2270
Demulsibilidad > 15 - 20 minutos > 20 - 25 minutos ASTM D-1401
Liberación de Aire > 3 minutos > 5 minutos ASTM D-3427
• Número Ácido (AN) > Base + 0.2 > Base + 0.4 ASTM D-974
• Contenido de agua > 100 > 200 ASTM D-1744
• Punto de Inflamación < 180 - 200° C < 180 ° C ASTM D-92
• ColorOscurecimiento Inusual
y RápidoOscurecimiento Inusual y Rápido
ASTM D-1500
• Código de Limpieza Según Aplicación Según Aplicación ISO 4406
• RPVOT (RBOT)Menos del 25% del
valor OriginalMenos del 25% del
valor OriginalASTM D-2272
EspumaciónTendencia > 50Estabilidad > 0
Tendencia > 100Estabilidad > 10
ASTM D-892
Lubricantes Minerales Tipo Hidráulicos (AW)
3) ESTABLECIENDO LÍMITES:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
PARAMETROSUNIDAD DE
MEDIDAALERTA PELIGRO NORMA
• Viscosidad @ 40° C CentiStokes
Adimensional
mgKOH/gr
ppm
° C / ° F
Adimensional
Minutos
Minutos
Minutos
Mililitros
+/- 5% +/- 10% ASTM D-445
• Índice de Viscosidad < 95 - 100 < 90 - 95 ASTM D-2270
Demulsibilidad > 15 - 20 minutos > 20 - 25 minutos ASTM D-1401
Liberación de Aire > 3 minutos > 5 minutos ASTM D-3427
• Número Ácido (AN) > 1.0 – 1.5 > 1.5 – 2.0 ASTM D-974
• Contenido de agua > 200 > 300 ASTM D-1744
• Punto de Inflamación Según Marca Aceite Según Marca Aceite ASTM D-92
• Código de Limpieza Según Aplicación Según Aplicación ISO 4406
• RPVOT (RBOT)Menos del 25% del
valor OriginalMenos del 25% del
valor OriginalASTM D-2272
EspumaciónTendencia > 50Estabilidad > 0
Tendencia > 100Estabilidad > 10
ASTM D-892
Lubricantes Minerales Tipo Engranes (EP)
3) ESTABLECIENDO LÍMITES:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
PARAMETROSUNIDAD DE
MEDIDAALERTA PELIGRO Equipo
• Ferrografía DRF ppm
• Ferrografía DRF ppm > 20 > 40 HS Gear Box
ppm
ppm
ppm
> 15 > 30 Recip Comp
• Ferrografía DRF > 75 > 100 LS Gear Box
• Ferrografía DRF > 25 > 30 Comp Tornillo
• Ferrografía DRF > 15 > 30 Bombas
Lubricantes Minerales Tipo Engranes (EP)
3) ESTABLECIENDO LÍMITES: ESPECTROGRAFÍA DE METALES
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
INICIALMENTE SE USAN LÍMITES POR DEFECTO
Algunos puntos que se deben tener en cuenta al comenzar a delimitar metales de Desgaste y Contaminantes son:
CADA MÁQUINA SE PUEDE FINAMENTE AJUSTAR LUEGO DE AL MENOS 3 CICLOS DE MUESTREO
SE PUEDEN HACER AJUSTES POR CIRCUNSTANCIAS INDIVIDUALES
CADA MÁQUINA SE PUEDE FINAMENTE AJUSTAR LUEGO DE AL MENOS 3 CICLOS DE MUESTREO
NO SUELEN USAR LÍMITES PARA ADITIVOS DEL LUBRICANTE
SE REPORTAN PARA VER CAMBIOS EN FORMULACIONES O AGREGADOS ERRÓNEOS
SE DEBE CONOCER LA CAPACIDAD DEL DEPOSITO PARA AJUSTES FINOS, YA QUE:
EN UN DEPÓSITO DE 1,000 GALONES DE ACEITE DE ENGRANES, 100 ppm de HIERRO PUEDE SER ALGO TÍPICO; EN UN DEPÓSITO DE 20 GALONES, SERÍA ALGO CRÍTICO.
3) ESTABLECIENDO LÍMITES: ESPECTROGRAFÍA DE METALES
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Límites por defecto para Metales Spectrográficos:
Hierro Compressors 10 20
Hydraulics 10 20
Gear Boxes 20 40
Motors 10 20
Engines 50 100
Cobre Compressors 10 20
Hydraulics 15 30
Gear Boxes 10 20
Motors 10 20
Engines 15 30
Metal de Desgaste Equipo Alerta Peligro
3) ESTABLECIENDO LÍMITES: ESPECTROGRAFÍA DE METALES
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Límites por defecto para Metales Spectrográficos:
Metal de Desgaste Equipo Alerta Peligro
Plomo Compressors 5 10
Hydraulics 10 20
Gear Boxes 10 20
Motors 10 20
Engines 15 30
Estaño Compressors 5 10
Hydraulics 15 30
Gear Boxes 10 20
Motors 10 20
Engines 15 30
3) ESTABLECIENDO LÍMITES: ESPECTROGRAFÍA DE METALES
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Límites por defecto para Metales Spectrográficos:
Metal de Desgaste Equipo Alerta Peligro
Cromo Compressors 5 10
Hydraulics 5 10
Gear Boxes 5 10
Motors 10 20
Engines 15 30
Níquel Compressors 5 10
Hydraulics 5 10
Gear Boxes 5 10
Motors 5 10
Engines 5 10
3) ESTABLECIENDO LÍMITES: ESPECTROGRAFÍA DE METALES
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Límites por defecto para Metales Spectrográficos:
Metal de Desgaste Equipo Alerta Peligro
Aluminio Compressors 10 20
Hydraulics 10 20
Gear Boxes 15 20
Motors 10 20
Engines 15 30
Titanio Compressors 5 10
Hydraulics 5 10
Gear Boxes 5 10
Motors 5 10
Engines 5 10
3) ESTABLECIENDO LÍMITES: ESPECTROGRAFÍA DE METALES
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Límites por defecto para Metales Spectrográficos:
Metal Contaminante Equipo Alerta Peligro
Silicio Compressors 10 20
Hydraulics 5 10
Gear Boxes 15 30
Motors 15 30
Engines 20 40
Boro Compressors 10 20
Hydraulics 10 20
Gear Boxes 10 20
Motors 10 20
Engines 15 30
3) ESTABLECIENDO LÍMITES: ESPECTROGRAFÍA DE METALES
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Límites por defecto para Metales Spectrográficos:
Metal Contaminante Equipo Alerta Peligro
Sodium Compressors 20 40
Hydraulics 10 20
Gear Boxes 25 50
Motors 15 30
Engines 50 75
Potassium Compressors 5 10
Hydraulics 5 10
Gear Boxes 10 20
Motors 10 20
Engines 20 40
4) MIRAR: ¿ El reporte que usted recibe contiene lo que necesita ?
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
A estas alturas ya estamos en condiciones de mirar y detectar qué esta bien y que está faltando en el reporte de análisis de aceite que llega a nuestras manos. Para este propósito nada mejor que ir sobro los ejemplos prácticos:
5) EJECUTAR: Ejercicios para distenderse y aplicar todo lo aprendido
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
“ Si escucho conozco, si hago aprendo”
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ: Conceptos básicos de Root Cause Analysis (RCA)
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
El Análisis de Aceite es una de las herramientas fundamentales para elAnálisis de Causa Raíz de problemas de lubricación detectados y también para el Análisis de Causa Raíz de Fallas: Root Cause Failure Analysis (RCFA) una vez que se produce una avería.
La idea principal del RCA es: Descubrir → Describir → Eliminar
Desafortunadamente los problemas de lubricación son generalmente ignorados y no tomados con la seriedad que éstos representan, atribuyendo la fallas de maquinarías inducidas por la lubricación a alguna otra causa. Incluso se llega a convivir creyendo que una pobre vida de la máquina y del lubricante es algo normal.
En algunos afortunados casos la falla de lubricación es detectada a tiempo para evitar un daño mayor al sistema principal, en otros el sistema general falla debido a que el lubricante ó el sistema de lubricación no se desempeño efectivamente.
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ: Objetivo del RCA
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Bajo el concepto de RCA se han desarrollado varios procesos de implementación, pero la mayoría de ellos tiene muchas cosas en común y apuntan siempre al mismo camino: Encontrar y Eliminar el Causa.
Resolver Problemas Relacionados con la Lubricación Implica:
Tratar de centrarnos en resolver “la Causa” no “el Síntoma”
Una buena resolución a un problema implica hacer “Muchas Preguntas”
El propósito es dar a los profesionales de la lubricación una conducta de investigación de problemas
relacionados con lubricación, en dónde el lubricante y/o el sistema de lubricación son los principales
sospechosos, para poder así resolver el crimen tal y como lo hacía el propio Sherlock Holmes!
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ: Proceso de RCA
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Uno de las guías más populares y gratuitas para aplicar RCA es la “DOE-NE-STD-1004-92”, desarrollada en 1992 por el Departamento De Energía, Oficina de Energía Nuclear, de los US. El mismo describe Cinco Fases:
Recolección de Datos
Evaluación de los Datos
Acciones Correctivas
Informar
Seguimiento
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS Recolección de Datos
Tal vez sea el paso más importante de las 5 fases del RCA, hay que tratar de preservar la “escena del crimen” lo más inalterada posible y acudir al lugar de la falla inmediatamente después de que sucedió, ó mientras ocurre la misma si fuera posible; esto permitirá recolectar “pistas” sobre la falla. Intentar conservar toda “evidencia” física sobre la falla.
Los sistemas de lubricación ofrecen una tremenda cantidad de información al respecto, la cual, generalmente, es ignorada ó desconocida, algunos puntos pueden incluir:
Lubricantes:
Constituye una “foto instantánea” del sistema al momento que se toma la muestra, y es fuente de vital información:
Contaminantes o Productos de Degradación: Agua, Combustibles, Gases, Barnices, ácidos, etc.
Partículas de Desgaste: mecanismos de desgastes, posible origen de partículas involucradas: forma, color, tamaño, superficie y varios detalles sobre la posible Causa Raíz.
Propiedades Químicas del Aceite: Viscosidad, AN, etc, que puede haber influido en la falla.
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Filtros y Separadores:
Constituye la “caja negra” de la maquinaria, aún mejor que el lubricante contiene información vital del antes, durante y después de la falla.
Falla del medio de Filtrado: Saturación, Colapsado, Ineficiencia, Rotura Prematura de tapas, etc.
No Olvidar: Unidades de Filtración: separadores centrífugos, coalescentes, electrostáticos, vació, intercambio de masas, aglomeración de carga; para confirmar su correcto funcionamiento.
Revisar además: Vasos de filtros, Válvulas de alivio y by-pass, Manómetros, etc.
Gomas, Resinas, Barnices, Lodos y Otros Depósitos:
Constituyen “los restos” de un lubricante fuertemente degradado, contaminado óquímicamente modificado por revestimientos, selladores, contaminante de proceso, etc. El origen de la reacción reside dentro de éstos subproductos de la misma.
Líneas de Grasa y Chumaceras: buscar por restos de grasa ó espesantes.
Recolección de Datos
Análisis de Aceite Previos:
Recolectar todos los reportes de Monitoreo de Condición previamente realizados.
Datos Históricos y Tendencias: solicitar a su laboratorio si este los conserva
Muestras Previas Almacenadas: muchos laboratorios guardan muestras analizadas por buenos períodos de tiempo. Estas pueden ser re-analizadas en caso necesario.
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Condición del Depósito o Tanques:
Es la “guarida” del principal sospechoso: el lubricante. Buscar por:
Estado: herrumbre y/o corrosión química, respiradores dañados, bocas de inspección, sellos y juntas dañadas, pérdidas, daños visibles, estado de pinturas, indicadores de nivel, etc.
Observar: Nivel del lubricante, estado de sensores, alarmas de bajo nivel, etc. Formas de las tuberías de descarga, diseño interno del tanque, distancia libre del aceite, tomar fotografías.
Cuerpos Extraños: barnices, formaciones acuosas, objetos perdidos, etc.
Sistema de Lubricación:
Constituye el camino usado por el sospechoso para cometer la falla. Evaluar entre otros:
Bombas Lubricación: ruido, flujo, presión, funcionamiento general, pérdidas, etc.
Recolección de Datos
Mangueras y Tuberías: obstrucciones y pérdidas en bridas, conectores, actuadores y válvulas.
Sistemas de Lubricación Automáticos: revisarlos, pueden haber fallado, saturado ó colapsado.
Aros y Collares de Lubricación: revisar su correcta funcionalidad.
Lubricadores de Nivel Constante: revisar niveles, obstrucciones, pérdidas, etc.
Lubricadores Spray: revisar patrón del spray, dirección, y flujo volumétrico.
Lubricadores por Goteo y por Mecha: revisar por regulación del flujo y obstrucciones.
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Parámetros del Sistema de Proceso y Observaciones: Revisar y tomar notas de
Temperatura del Lubricante
Recolección de Datos
Flujo ó Caudal
Porcentaje de Saturación con Agua
Contadores de Partículas en Línea
Cualquier otra información medida
Lubricadores Spray: revisar patrón del spray, dirección, y flujo volumétrico.
Lubricadores por Goteo y por Mecha: revisar por regulación del flujo y obstrucciones.
Misceláneos:
Componentes recientemente Instalados: siempre revisar minuciosamente al reemplazar piezas
Fotografías y/o Videos: una imagen dice más que mil palabras
Entrevistar a operarios, mecánicos, ingenieros, supervisores y gerentes: información más suave.
RECUERDE: sea un entrevistador que busca “Hechos” no “Culpables”.
Entrevistas: hágalas a la gente que está día a día con la máquina, hágalas pronto no espere que se transforme la información y cada cual emite su versión-opinión-idea de lo sucedido.
Entrevistas: permítase escuchar y caminar con la gente, lleve una lista de preguntas preparadas, repase y reviva la “escena del crimen”.
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS Recolección de Datos
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS Evaluación de los Datos
Esta fase contempla el “análisis” de los datos recolectados para detectar factores causales. El objetivo principal de esta etapa es “Identificar”cuál fue el problema y su grado de “Importancia”, para entonces pasar a aplicar progresivamente alguna metodología a través de los posibles “Sospechosos” hasta dar con el que originó la falla.
Identificar el Problema
Identificar Causa
¿Significativo?N
S
Fin
¿Se Alcanzó la Mejor Solución?
N
S
¿Alguna Otra Causa?
NS
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS Evaluación de los Datos
Una vez identificado el problema y analizado que es relevante, hay a que aplicar alguna metodología de análisis Causa→Efecto, algunas de las más populares son:
Análisis del Árbol de Falla (FTA): resulta en un árbol que comienza con un evento inicial (falla) y progresa lógicamente hacia abajo hasta que el límite de resolución es alcanzado revelando la Causa Raíz. Constituye la más sofisticada y popular técnica para analizar fallas, dado su carácter deductivo y racional.
Análisis Causa & Efecto: también conocido como análisis espina de pescado, dado que todos las posibles causas de falla (espinas) se van sumando un eje central (columna) que finalmente conduce a la Causa Raíz (cabeza). Ha sido criticado por su falta de claridad en la secuencia de los eventos.
Análisis de Secuencia de Eventos
Análisis de Eventos y Factores Causales
Análisis de Cambios
Análisis de Barreras
Análisis del Árbol de Riesgos
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS Evaluación de los Datos
Análisis Causa & Efecto
Mechanical Design
Materials Metallurgy
Lube Supply
Geometry
Surface Finish
Stress Conc.
Tolerance
Operating Conditions
Static versus Dynamic
TemperatureLoad
Speed
Lube Chemistry
Contaminants
Base OilBlow-By
AdditivesMechanical Properties
Corrosion Resistance
MicrostructureComposition
Thermal/Mechanical Treatment
Machine Failure
WearCorrosionFracture
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS Evaluación de los Datos
Independientemente de la metodología elegida, se necesitara para acortar el proceso y evitar posibles errores u omisión de pasos del proceso, la participación de un Profesional en Lubricación con el conocimiento adecuado.
INSUFICIENTE VOLUMEN DE LUBRICANTE:
Pérdida Volumétrica Repentina del Lubricante
Bajo Nivel
Flujo Insuficiente
Alguno de los más comunes modos de fallas relacionado con la lubricación son:
EXCESIVO VOLUMEN DE LUBRICANTE:
Aplicado Manualmente
Aplicado Automáticamente
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS Evaluación de los Datos
LUBRICANTE INCORRECTO:
Lubricante Incorrecto Agregado a la Máquina
Lubricante Etiquetado Inadecuadamente
Lubricante erróneo utilizado durante el llenado inicial
Especificaciones del Lubricante Incorrectas
LUBRICANTE CONTAMINADO:
Aislamiento de Contaminantes Insuficiente ó Inefectiva
Remoción de Contaminantes Insuficiente ó Inefectiva
Resistencia Insuficiente del lubricante frente a la Contaminación
FALLA DEL LUBRICANTE:
Falla del Aceite Base
Falla de los Aditivos
Falla del Espesante de una Grasa
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS Evaluación de los Datos
Falla Equipo de Bombeo
Motor Acople Bomba
Impulsor Rodamientos
Mal Diseño o Especificación
Contaminación con Suciedad
Lubricante Incorrecto
Lubricante Degradado
Desalineación del Conjunto
Instalación Incrrecta
Falla de Respirador
Falla de Filtro de Aceite
Falla de los Sellos
Aceite Nuevo Sucio
Filtro Saturado Filtro Fallado
No hay Indicador de
Presión
Indicador de Presión Falló
Inspección de Filtros
Incompleta
Sin Orden de Trabajo par a
Cambio de Filtros
Análisis del Árbol de Falla (FTA)
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ: Conceptos básicos de Root Cause Analysis (RCA)
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Dirt 45%
Misassembly 13%
Misalignment 13%
Insufficient Lube 11%
Overload 10%
Corrosion 4%
Other 4%
6) ANALISIS DE CAUSA RAÍZ:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Una vez detectada la causa raíz del problema se deben tomar las Acciones Correctivas adecuadas de modo de asegurar que la falla no vuelva a ocurrir. Esto puede requerir entrenamiento, nuevas inversiones, etc. Antes de implementar la acción hay que evaluar las consecuencias de implementarla vslas no implementarla, beneficios, costos basados en riesgos, etc.
Acciones Correctivas
Informar
Seguimiento
Sea que se decida tomar una acción correctiva a no se debe de informar a todas las partes directa y indirectamente involucradas: operarios, mantenedores, supervisores, proveedores, etc. Esto con el objeto de minimizar riesgos y errores y además como dato de mejora continua si es el caso.
Es necesario un correcto y minucioso seguimiento para comprobar que las acciones correctivas realizadas fueron correctamente implementadas, hacer las correcciones necesarias a los demás sistemas involucrados.
7) ANALISIS ESPECIALES: Degradación de los Aceites de Turbina
• OXIDACIÓN:
El lubricante se degrada debido a la energía mecánica y térmica: calor y rayos UV). Cuándo un aceite de turbina se degrada la integridad de los hidrocarburos bases se ve comprometida y los aditivos de sacrificio se agotan, causando cambios moleculares irreversible.
Es un proceso químico dónde el oxígeno convierte a las moléculas de hidrocarburo en diferentes productos, tales como: Radicales Libres → Peróxidos → Ácidos Carboxílicos
Los dos principales métodos de degradación en lubricantes de turbinas son:
La tasa de oxidación se duplica por cada 10° C de aumento de temperatura a partir de los 90-100° C, la presencia de catalizadores como: aire, agua y ciertos metales aceleran este proceso notablemente.
• Radical Libre: se genera por el calor, Rayos UV y el trabajo mecánico (stress).
• Peróxido: se forma al reaccionar el radical libre con el Oxígeno
• Ácidos Carboxílicos: los peróxidos reaccionan generando más radicales libre, alcoholes, quetones y ácidos.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) PAQUETE de ENSAYOS ESPECIALES
A Continuación repasaremos los ensayos más relevantes usualmente elegidos para profundizar el estudio de Análisis de Causa Raíz (RCA) en Turbomaquinarias:
OXIDATION STABILITY TEST: Rotating Pump Vessel Oxidation Test , RPVOT, [min] ASTM D2272
Mide el agotamiento de Aditivos Antioxidantes
FOAM TENDENCY: Tendencia a formar Espuma, [ml] ASTM D-892
Mide el agotamiento de Aditivos Antiespumantes
DEMULSIBILITY: Capacidad de Liberación de Agua [minutos para 40-40-0] ASTM D-1401
Mide el agotamiento de Aditivos Demulsificantes
AIRE RELEASE: Liberación de Aire Entrampado, [min] ASTM D-3427
Mide la Calidad del Lubricante Base
FERROGRAFÍA ANALÍTICA: Análisis Microscópico de partículas de desgaste y otras [μm]
Tendencia a Formar Barnices: Ensayo QSA [%]Se asocia usualmente con: RPVOT, Color, Viscosidad y AN.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Degradación de los Aceites de Turbina
• OXIDACIÓN:
El lubricante se degrada debido a la energía mecánica y térmica: calor y rayos UV). Cuándo un aceite de turbina se degrada la integridad de los hidrocarburos bases se ve comprometida y los aditivos de sacrificio se agotan, causando cambios moleculares irreversible.
Es un proceso químico dónde el oxígeno convierte a las moléculas de hidrocarburo en diferentes productos, tales como: Radicales Libres → Peróxidos → Ácidos Carboxílicos
Los dos principales métodos de degradación en lubricantes de turbinas son:
La tasa de oxidación se duplica por cada 10° C de aumento de temperatura a partir de los 90-100° C, la presencia de catalizadores como: aire, agua y ciertos metales aceleran este proceso notablemente.
• Radical Libre: se genera por el calor, Rayos UV y el trabajo mecánico (stress).
• Peróxido: se forma al reaccionar el radical libre con el Oxígeno
• Ácidos Carboxílicos: los peróxidos reaccionan generando más radicales libre, alcoholes, quetones y ácidos.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Degradación de los Aceites de Turbina
• DEGRADACIÓN TÉRMICA:
Este proceso ocurre sin necesidad de oxígeno y a temperaturas arriba de 290-300° C. Los enlaces de los hidrocarburos se rompen (Craqueo) creando subproductos carbonoso insolubles generalmente submicronicos. La principales causas de la degradación térmica son:
Micro-Dieseling: es una compresión adiabática (sin intercambio de calor) de las burbujas de aire entrampado, cuando éstas de zonas de baja presión (reservorio) a zonas de alta presión y temperatura (bombas y cojinetes). Las burbujas puede colapsar (estallar) creando temperaturas por encima de los 900-1000° C.
Puntos Calientes: puntos muy calientes del sistema también causarán degradación térmica: • Contactos metal-metal por:
• Desgaste adhesivo y abrasivo (contaminación)• Película poco resistente o muy delgada• Vibraciones, etc.
Chispas por Descarga Electrostática (ESD): como resultado de la acumulación de cargas debido a la fricción interna molecular que se genera cuándo el aceite pasa por huelgos muy apretados a alta velocidad. ESD también se genera en sistemas de flujo completo cuándo atraviesan filtros mecánicos de una micra. ESD puede producir temperaturas por encima de los 10,000° C.
Hasta la fecha NO existe ningún ensayo normado para poder medir éste tipo de degradación. Se asocia con la modificación de varios parámetros químicos del lubricante, pero el principal efecto es la generación de Barnices y el oscurecimiento repentino del lubricante.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Degradación de los Aceites de TurbinaA continuación se muestra el amplio rango de efectos en la Degradación de Lubricantes en un sistema de turbinas y las más útiles herramientas analíticas para su detección.
Impacto sobre el Lubricante Herramientas Analíticas
Espuma / Aire Entrampado
Liberación de Aire Reducida
Reducción de Nivel
Aumento de la Viscosidad
Contaminantes Livianos
Formación de Ácidos
Extinción de Aditivos
Formación de Lodos & Barnices
Desgaste - Corrosión
Foam Tendency: ASTM D892
Air Release: ASTM D3427
Visual: niveles, humos, etc.
Viscosidad Cinemática ASTM D445
Potencial de Formación de Barnices QSA - VPR
Número Ácido (AN): ASMT D974
RPVOT: ASTM D2272
Visual, QSA-VPR
Visual, Espectrografía de Metales
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Degradación de los Aceites de Turbina
Generación de Aire Entrampado
Posibles Efectos Asociados:
Posibles Causas de Degradación:
Elevadas Temperaturas
Presencia de agua
Chispas por Arcos Eléctricos
Contaminación: grasas, detergentes, etc.
Contactos con puntos calientes: metal-metal
Contaminación con combustibles
Contaminación con gases de proceso
Baja Calidad del lubricante: mala selección
Extensión de su vida útil: recambio fuera de tiempo
Poca Resistencia a la degradación
Paquete de aditivos incorrecto o de baja calidad
Generación de Barnices
Herrumbre y Corrosión
Corrosión química
Película Lubricante inadecuada
Posibilidad de contactos metal-metal
Menor evacuación del calor (mayor viscosidad)
Mayores costos asociados: Mtto y Producción
Mayor consumo de energía
Desgaste acelerado: menor vida útil
Posibles Soluciones: Selección correcta del lubricante
Monitoreo constante y efectivo
Aditivos antioxidantes correctos
Buenas prácticas de Mantenimiento
Contaminación controlada
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Degradación de los Aceites de Turbina
• Captador de Radicales Libres:
Los lubricantes de turbinas sintéticos Grupo IV (PAO) y los Hidrofraccionados Grupo II+ y III (VHVI) tiene por naturaleza baja estabilidad frente a la oxidación. Esto se debe a que carecen de Inhibidotes naturales de Oxidación; motivo por lo cual es necesario agregar aditivos en las formulaciones de productos terminados.
Actúan neutralizando los radicales libres mediante el donando de un átomo de Hidrógeno. Normalmente son aditivos tipo Fenoles y Aminas.
Existen dos tipo de aditivos antioxidantes:
• Captador de Peróxidos:
Actúan descomponiendo los peróxidos en componentes más estables lo que previene la formación de radicales libres
Este tipo de aditivos se “suicidan” para retardar así la oxidaciónprematura extendiendo la vida útil del lubricante.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) Análisis Especiales: TOST: Turbine Oil Stability Test [Hr] – ASTM D943
• Se mezclan en la máquina de ensayo ASTM:• Aceite @ 95° C
• Agua Destilada
• Catalizadores: Cu, Fe
• Oxígeno
• Se comienza a medir la cantidad de HORASHasta alcanzar un AN= 2.0 mg KOH/gr ó hasta que se alcance 10,000 Horas.
• Objetivo: proporciona una idea de la Vida Útilque tendrá el lubricante.
• Restricción: no es reproducible como ensayo de rutina ó especial por laboratorios privados, solamente lo realizan los Fabricantes Serios de lubricantes al momento de formular un producto para su futura venta.
El principal ensayo para evaluar la Resistencia a la Oxidación inicial de aceites lubricantes nuevos de tipo Hidráulicos, R&O y Turbinas. Se realiza “simulando”situaciones de oxidación extremas, aún peores que las comúnmente encontradas en las aplicaciones de campo.
HC – Group II, II+ Oils
SR- Group I Oils
0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
0 2 4 6 8 10
Tiempo en Kilo Horas
Tota
l Aci
d N
o.A
N: N
úm
ero
Ác
ido
7) ANÁLISIS ESPECIALES: TOST: Turbine Oil Stability Test [Hr] – ASTM D943
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANÁLISIS ESPECIALES:RPVOT Rotating Pump Vessel Oxidation Test, [min] - ASTM D2272
• Se mezclan en la máquina de ensayo ASTM:• Aceite @ 150° C
• Agua Destilada
• Catalizadores: Cu, Fe
• Oxígeno @ 90 PSI
• Se comienza a medir la cantidad de MINUTOSHasta alcanzar caída de Presión de 25 PSI, es decir cuándo el aceite “absorbió” suficiente oxígeneo para oxidarse.
• Objetivo: proporciona una idea de la Vida Remanente del lubricante y del Agotamiento de aditivos Antioxidantes.
El principal ensayo para evaluar la Resistencia a la Oxidación Remanente de aceites lubricantes nuevos y en servicio de tipo Hidráulicos, R&O y Turbinas. Se realiza “simulando” situaciones de oxidación extremas aceleradas, aún peores que las comúnmente encontradas en las aplicaciones de campo.
• Ventaja: el ensayo es realizable por cualquier laboratorio externo en cualquier momento que se decida.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
o Comportamiento del RBOT= RPVOT con el tiempo, y su contraste con la depleción de los aditivos Anti-Oxidantes
Group I Oils Group II Oils Group II+ Oils
7) ANÁLISIS ESPECIALES:RPVOT Rotating Pump Vessel Oxidation Test, [min] - ASTM D2272
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANÁLISIS ESPECIALES:RPVOT Rotating Pump Vessel Oxidation Test, [min] - ASTM D2272
• Atención: un alto valor inicial NO es garantía de que éste se conserve alto durante la vida útil del lubricante. Hay que evaluar cada caso ya que esto depende de la calidad de refinación y de tipo de aditivos utilizados.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANÁLISIS ESPECIALES :
TOST: Turbine Oil Stability Test, [Hr] – ASTM D943RPVOT Rotating Pump Vessel Oxidation Test, [min] - ASTM D2272
Mala selección del paquete de Aditivos
Posibles Efectos Asociados: Alta propensión a la formación de Barnices
Menor Vida Útil del lubricante
Necesidad de Monitoreo más frecuente
Posibles Causas de valores de TOST y RPVOT Bajos:
Necesidad de recambio más frecuente
Pérdidas de producción más frecuentes
Menor confianza general al sistema
Aumento de costos de mantenimiento y producción
Proceso de refinación anticuado: RS
Tecnología de fabricación mejorable
Lubricante de bajo muy costo
Uso de aditivos de baja calidad
Menor protección frente al desgaste corrosivo
Menor expectativa de vida útil de la maquinaria
Posibles Causas de Disminuciones rápidas de RPVOT::
Alta contaminación con agua
Temperaturas de trabajo por encima del rango de uso
Contaminación con otro tipo de lubricante
Contaminación con H2S u otro ácido /gas fuerte
Alta contaminación con partículas metálicas
Agotamiento de aditivos Anti-Oxidantes
Necesidad de reposiciones parciales (refreshing)
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Efectos del tipo de Aceite Base: el origen del crudo y el proceso de refinación determinan el comportamiento del lubricante frente a la formación de espuma y la capacidad de liberar aire; Esta propiedad está ligada a la tensión superficial:
• Sintéticos PAO & Hidrofraccionados: dada su mayor tensión superficial poseen menor tendencia a la formación de espuma comparados con los lubricantes refinados por solventes.
• Esteres de Fosfato: tienen tendencia a formar espumas a bajas temperaturas, aunque por encima de los 50° C tiene muy poca tendencia a espumar. Se ven fuertemente influenciados por contaminación con agua.
• Sintéticos Poliglicoles PAG: es difícil de clasificarlos dada su tendencia a absorber agua, la que puede influir en la formación de espuma.
Aditivos Antiespumantes:
• Siliconas: muy utilizada en lubricantes automotrices ó sometidos a alta agitación. La silicona envuelve a las burbujas de aire reduciendo las fuerzas de corte, dada su baja tensión superficial, permitiendo que estas se rompan. Por otro lado, dada su alta densidad, puede crear una barrera que impida la liberación de burbujas de aire en sistemas muy estancos; ya que no hay turbulencia que ayude a que las burbujas choquen entre sí y se rompan; generando problemas de aire entrampado. Incluso 1 ppm de silicona puede causar este problemas en sistemas estancos, ésta se puede ver:
• Selladores siliconados• Juntas• Recubrimientos de cables eléctricos y mangueras
• Copolímeros Acrilatos: más comunes en aceites industriales, tienen menos tendencia a causar aire entrampado, son difíciles de monitorear por Espectroscopia, en cuyo caso se recomienda el ensayo ASTM D892.
7) ANALISIS ESPECIALES: Problemas de Aireación y Espuma
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Air Release, [min] – ASTM D3427
Este ensayo es aún más impactante que el ensayo de espumación, ya que indica la capacidad del lubricante para liberar el aire entrampado en el seno del lubricante.
El ensayo consiste básicamente en inyectar aire a una cantidad dada de lubricante @ 50°C para luego medir el tiempo que demora en liberarse hasta la superficie.
Tecnología del proceso de Refinación
Posibles Efectos Asociados:
Cavitación de bombas
Promover la Oxidación del aceite
Posibles Causas de Altos Valores:
Calidad del Básico Vibraciones
Capa de lubricante no homogéneaMayor Viscosidad -> mayor tiempo
Piting de Cojinetes
Promover Corrosión & Herrumbre
• Nota: esta propiedad no puede ser mejorada mediante el agregado de aditivos. Solo depende de la calidad del lubricante y del básico utilizado para su elaboración.
Group II OilsGroup I Oils
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Foam Tendency, [ml/ml] – ASTM D892
• Se reportan normalmente 3 Secuencias:
• Secuencia I: Tendencia/Estabilidad resultante de inyectar aire por 5 minutos a 190 ml de aceite @ 50° C.
Con este ensayo se evalúa la tendencia a la formación de espuma de los lubricantes Industriales y Automotrices. Es de particular importancia para los lubricantes de turbinas y de engranes, ya que la formación excesiva de espuma sobre el lubricante puede inducir problemas operativos diversos.
El ensayo consiste básicamente en inyectar aire a una cantidad dada de lubricante para luego medir el volumen de espuma formado en la superficie del mismo, inmediatamente después de quitar el flujo de aire (Tendencia) y a los 10 minutos (Estabilidad).
• Secuencia II: Tendencia/Estabilidad resultante de inyectar aire por 5 minutos a 180 ml de aceite @ 93° C.
• Secuencia III: Tendencia/Estabilidad resultante de inyectar aire por 5 minutos a 180 ml de aceite @ 24° C.
Group I Oils Group II Oils Group II+ Oils
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Foam Tendency, [ml/ml] – ASTM D892
Es de hacer notar que cierta espumación del lubricante es normal y beneficiosa, ya que es un indicativo que hay buena liberación del aire entrampado en el lubricante.
Agotamiento de Aditivo Antiespumantes
Posibles Efectos Asociados:
Riesgos de Seguridad
Indicaciones erróneas de nivel
Posibles Causas Aumento:
Contaminación con grasas: calcio y Litio
Otros Lubricantes Imposibilidad de revisar aspecto del lubricante
Group V: ester de fosfato Sistema EHC Contaminado
Group I Oils: Turbina GasLubricante Envejecido
Group II+ Oils: TurbocompresorEspuma Normal
Productos de Limpieza: jabones y Surfatantes
Aguas tratadas con químicos
Es una claro indicativo de un problema mayor
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Problemas de Aireación y Espuma: RCA• Identificar Causa Raíz: el problema puede ser generado por el lubricante ó por el sistema:
Lubricante: una muestra bien agitada, si no espumea ó si el espuma desaparece rápidamente, esto descarta en gran medida al lubricante.
Sistema: posibles puntos a investigar para juntar información
Modificaciones recientes
Arranque en frío: precalentar lubricante, entrar en régimen paulatinamente.
Hay sistemas que por naturaleza generan espumación del lubricante: motores verticales, cojinetes de empujes en turbinas
Revisar pérdidas de lubricante en succiones de bombas de alta presión y válvulas
Revisar el diseño del reservorio: retorno del lubricante y succión
Curvas pronunciadas en tuberías
Dramático aumento del diámetro en las tuberías
Excesivo nivel de reservorio: partes móviles pueden pegar contra el lubricante
Bajo nivel de reservorio: no da el tiempo suficiente para que disminuya el nivel de espuma
• Nota: esta propiedad puede ser mejorada mediante el agregado de aditivos, no obstante es una práctica riesgosa y cuidadosa. La mejor forma de mejorar el valor es reemplazar una parte del lubricante por nuevo (refresh).
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Demulsibilidad, [minutos] – ASTM D1401Con este ensayo se evalúa la capacidad del lubricante para separarse del agua libre, disuelta ó emulsionada.
El ensayo consiste básicamente medir los minutos que tardan en separarse 40ml de aceite y 40 ml de agua destilada, @ 54° C, cuándo se agitan a 1,500 r.p.m. por 5 minutos.
ml Aceite /ml Agua /ml emulsión (minutos)
42 / 38 / 0 (10)
Existen tres formas de reportar los resultados:
Minutos hasta obtener una emulsión de 3ml (separación parcial)
Minutos hasta obtener una emulsión de 0ml(separación completa)
Nomenclatura completa:
• Nota: Si transcurrida una hora no se logra al menos una emulsión de 3ml, se termina el ensayo y se reportan los valores obtenidos.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Demulsibilidad, [minutos] – ASTM D1401Con este ensayo se evalúa la capacidad del lubricante para separarse del agua libre, disuelta ó emulsionada.
• Nota: Al igual que otras propiedades de los lubricantes, NO se recomienda el agregado de aditivos para recuperar valores. Preferir elegir lubricantes de buen desempeño, o en casos de emergencia, optar por reposiciones parciales (refreshing).
Tecnología del proceso de Refinación
Posibles Efectos Asociados:
Promover la Oxidación del aceite
Posibles Causas de Altos Valores:
Calidad del Básico Vibraciones
Capa de lubricante no homogénea
Piting de Cojinetes
Promover Corrosión & Herrumbre
Agotamiento de Aditivos
Degradación del lubricante
Generación de lodos
Más riesgo de eliminar aditivos
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Potencialidad de Formación de Barnices - QSA
Cojinete Radial en Turbina de Gas Variador de Velocidad – Turbogenerador
¿ Ha Visto Algo Así ?
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Potencialidad de Formación de Barnices - QSA
Uno de los resultados de la degradación de los aceites de turbinas es la generación de subproductos insolubles llamados contaminantes suaves. De tamaño típicamente por debajo de la micra, por lo que no es posible removerlos con sistemas de filtración mecánica convencional. Existen dos categorías:
• Solubles en el Aceite: son de naturaleza no-polar y quedan en suspensión en el lubricante oscureciendo su color.
• Insolubles en el Aceite: son de naturaleza polar e inestables en el aceite (no polar). Se combinan y se absorben sobre superficies di-polares metálicas formando barnices. Se aglomeran en cuerpos de válvulas y guías:
• Superficies de Cojinetes y Rodamientos, Engranes, Tuberías y Filtros.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Potencialidad de Formación de Barnices - QSAQSA: Quantitative Spectrophotometric Analysis: el análisis se basa en un Procedimiento Colorimétrico dada las características de color únicas que presentan los lubricantes con altos niveles de barnices. Los colores de barnices pueden variar desde amarillo hasta rojo dependiendo de su tinte e intensidad, y se puede establecer un patrón de criticidad:
Además: se cuantifica la cantidad de insolubles retenidos [mg/l] al filtrar el lubricante por una membrana ultra fina.
Dado que los insolubles varían tanto en color como en consistencia: desde una dura resina marrón hasta un alquitrán negro pasando por una gelatina de petróleo opaca; para terminar de establecer el VPR: Varnish Potential Rating (Potencial de Formación de Barniz) se analiza la membrana con un Espectrofotómetro que emite un espectro visible de luz en función de la intensidad de luz de los colores.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Potencialidad de Formación de Barnices - QSA
Degradación térmica del lubricante
Posibles Efectos sobre el lubricante:
Posible aumento del AN
Aumento repentino del ColorPosibles Causas:
Degradación Oxidativa
Posible aumento de la viscosidad
Generación de insolubles sub-micrónicos
Lubricante no soporta las condiciones operativas
Temperatura de operación excede rango del aceite
Aditivos Incorrectos
Bajos Valores de RPVOT y TOST
Estrés del lubricante
Posibles Efectos sobre la maquinaria:
Barniz: aislante: menor disipación del calor
Barniz + Partículas= Lija = Abrasión
Menor espesor de películas lubricante
Atascamiento de servo válvulas
Colapsado prematuro de filtros
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Potencialidad de Formación de Barnices - QSA
Zona Sombreada = Aceptabiidad
QSA
• Siempre que se quiera conocer realmente el estado del lubricante, en referencia a su resistencia a la oxidación y su peligrosidad de generar barnices, se recomienda realizar ambos ensayos: RPVOT y QSA.
7) ANALISIS ESPECIALES: Análisis Infrarrojo - Unidades de Absorbancia [cm-1]
FTIR: Espectroscopia Infrarroja por Transformada de Fourier. El ensayo consiste básicamente en hacer pasar luz infrarroja a través de una muestra de aceite y por otro lado un detector fotosensible mide la cantidad de luz que esta pasando. Ciertas sustancias como los aditivos y contaminantes, absorben energía infrarroja a diferentes Longitudes de Onda (su frecuencia de resonancia). Esto es detectado por el Espectrofotómetro y mediante un algoritmo de Fourie transforma la energía lumínica en un Espectro Electromagnético donde se muestran las “Unidades de Absorbancia” a diferentes longitudes.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
7) ANALISIS ESPECIALES: Análisis Infrarrojo
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Contaminantes Comunes: Agua, Hollín, Combustibles, Glicoles, Solventes.
Degradación: Oxidación, Sulfatación, Nitración.
Aditivos: anti-desgastes, inhibidores de oxidación, etc.
Los elementos que se pueden detectar son:
Parámetro Longitud de Onda [cm-1]
Aceite Mineral: 1,750
Ester Orgánico: 3,540
Ester Fosfatado: 815
Sulfatación 1,150
Nitración 1,630
Hollín 2,000
Aceite Mineral: 3,400Agua
Ester Orgánico: 3,625
Glicoles 880; 3,400; 1,040 y 1,080
Diesel: 800
Gasolina: 750
Gasolina JET: 750
Inhibidores fenólicos (Humedad, Glicol) 3,650
Aditivos antioxidante, antidesgaste ZDDP 980
Combustible
Oxidación
7) ANALISIS ESPECIALES: Análisis Infrarrojo
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Agua (3,400)
Hollín (2,000)
Oxidación (1,750)
Nitración (1,630)
Sulfatación (1,150)
Glycol(1,040)
AW (980)
7) ANALISIS ESPECIALES: Análisis Infrarrojo
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Agua (3,400)
Nitración (1,630)
7) ANALISIS ESPECIALES: Análisis Infrarrojo
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Sulfatación (1,150)
Glycol(1,040)
7) ANALISIS ESPECIALES: Análisis Infrarrojo
Económico
Desventajas:
Necesidad de contar con línea base
Traslape de picos de absorción
Ventajas:
Rápido de preparar
Precisión limitada al momento de traspasar a unidades de concentración: ppm ó %
Amplio Rango de utilización: 4,000 a 600 cm-1
Aplicar en varias estudios científicos
Detección simultánea de varios parámetros
Detección de Parámetros Físicos y Químicos
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Ideal para marcar tendencias y comparaciones
En algunos casos ciertas sustancias como el glicol, agua y aditivos antioxidantes, tiene regiones de obsorción entre los 3,600 a 3,400 cm-1, lo que puede dificultar su distinción. Para estos casos se recurre a estudiar otras zonas del espectro dónde además aparezca el producto deseado individualizar. Por ejemplo el glicol además absorve luz a los 880, 1040 y 1080 cm-1.
Influencia de otros componentes del mismo grupo: aditivos diversos, contaminantes, etc.
Resultados Gráficos atractivos
Con curvas de calibración se pueden obtener las concentraciones: %, ppm
Hollín se reporta como unidad de transmisión más que absorbancia.
Detección de mezclas de lubricantes diferentes
Constituye una herramienta fundamental en el Análisis de Causa Raíz (RCA) y en el Análisis de Falla de Causa Raíz (RCFA). Permite analizar partículas metálicas de desgaste mediante un microscopio óptico bicromático de 100x, 500x, 1000x obteniéndose pistas sobre la severidad y la causa raíz de un problema de desgaste y/o contaminación:
MECANÍSMOS DE DESGASTE:
ABRASIVO: ralladuras
ADESHIVO: desprendimientos
CORROSIVO: ataque químico
MORFOLOGÍA: forma de la partícula: da idea del posible origen y mecanismo de desgaste
TAMAÑO: indica la severidad del desgaste
APARIENCIA SUPERFICIAL: es indicativo del mecanismo de desgaste
ANGULARIDAD & DETALLES DE LOS BORDES_: se relaciona con el mecanismo de desgaste
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
Si bien su nombre indica análisis de partículas ferrosas, ya que normalmente se analiza las rebabas depositadas en una membrana de ferrografía; también es posible analizar partículas organizas y no ferrosas, es decir tener una idea de la fuente de las partículas:
ORIGEN DE LAS PARTÍCULAS:
COLOR: da idea del posible origen y tipo de elemento.
REFLECTIVIDAD: comportamiento con la luz:
Metales: reflectan la luz Óxidos y materiales Orgánicos: transmiten la luz
METALÚRGICA: mediante tratamiento con calor (330 ° C) y/o químicos según la reacción:
Metales ferrosos: pueden cambiar a color azul: acero al carbono.Polímeros: suelen fundirse ó carbonizarse, otros no cambian.
METALES FERROSOS: fundición de Fe, “aceros” de alta y baja aleación: aceros de herramientas, inoxidables, Óxidos de hierro, etc.
METALES NO FERROSOS: cobre, plata, aluminio, estaño, bronce, etc.
SUSTANCIAS ORGÁNICAS: bacterias, arena, tierra, celulosa, etc.
POLÍMEROS: barnices, lacas, fibras, restos de bujes, juntas, selladores, etc.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
El ferrograma ha analizar se realiza en un creador de Slides.
El Slide se lava con etanol a través de un filtro de 0.45 micras.
Esto remueve los residuos del aceite y muy poco de las residuos no magnéticos.
El analista puede detectar partículas metálicas y no metálicas según la alineación.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
Inicio Continuar Muestreo NormalDFSL & DFSS
Alguna Anormalidad?
No
Si
Aplicar RCA
Es Significativo?
Si
No
Realizar Ferrografía Analítica
Se Identifico la Causa?
No Si
Aplico Acción Correctiva
Acompañan al reporte microfotografías, textos explicativos, recomendaciones y conclusiones de lo encontrado en el análisis. Son realizados por Analistas expertos en el tema y con años de experiencia:
1) Desgaste Normal por Fricción:
Forma: partículas laminares planas y suaves, entre 10 a 15 μm de diámetro
Posible Causa: funcionamiento normal
Posible Origen: dientes de engranes, muñones de ejes, rodamientos, etc.
Ejemplo partículas metálicas ferrosas (500x)
2) Desgaste Severo por Deslizamiento:
Forma: Partículas planas alargadas > 20 μm con estriaciones
Posible Causa: Carga/Velocidad excesiva en la superficie de deslizamiento.
Posible Origen: jaula de rodamientos, bujes, gorrones de apoyo, engranes, etc.
3) Desgaste Abrasivo ó de Corte:
Forma: tiras de metal largas y curvadas.
Posible Causa: Desalineación ó contaminación abrasiva del lubricante, material duro penetra en material más blando, lubricación límite.
Posible Origen: Contaminación ingerida del medio exterior (suciedad, arena), trabajos de sand-blasting, etc.(100x)
(500x)
(500x)
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
4) Desgaste de Diente de Engrane: (foto con calentamiento)
Forma: Partículas planas estriadas
Posible Causa: Fatiga, Deslizamiento ó ralladura de los dientes, picado de los dientes.
Posible Origen: mala selección del acero y/o tratamiento superficial, mal montaje, mal cálculo del engrane, lubricación deficiente, mala selección del lubricante, película fina y/o de bajo soporte de carga, protección EP inadecuada, contaminación severa, etc.
5) Desgaste de Rodamiento: (tratamiento térmico)
Forma: Partículas laminares
Posible Causa: Falla por contacto de los elementos rodantes.
Posible Origen: mala selección del rodamiento y del lubricante, mal montaje, contaminación. etc.
6) Desgaste Corrosivo:
Forma: Pesada concentración de finas partículas a la salida del ferrograma
Posible Causa: Depleción de aditivos del lubricante,
Posible Origen: alto valor de AN del lubricante, aditivos EP demasiado agresivos.
(100x)(500x)
(500x)
(100x)
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
7) Óxidos Negros:
Forma: partículas ferrosas negras alineadas con el campo magnético
Posible Causa: falla de la película lubricante
Posible Origen: calor extremo en la zona de contacto metal-metaldesprende la capa de óxido (sulfato de hierro ó fosfato de hierro) de la superficie carbonizándolo.
8) Óxidos Rojos:
Forma: Partículas ferrosas rojas ó anaranjadas alineadas con el campo magnético
Posible Causa: agua en el aceite ó alta humedad interna
Posible Origen: corrosión de las partes metálicas ferrosas
9) Óxidos Rojos Beta:
Forma: Reflectan la luz y aparecen como partículas grises de desgaste por deslizamiento ó de engranes. Transmiten la luz blanca y aparecen como partículas rojas translúcidas.
Posible Causa: condiciones de lubricación pobre.
Posible Origen: combinación de los casos anteriores
(500x)
(1000x)(500x)
(500x)
(100x)
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
10) Partículas de Aluminio:
Forma: Partículas de metal blanco desalineadas con el campo magnético
Posible Causa: desgaste de componentes de aluminio
Posible Origen: rodamientos, bujes, bombas, suciedad externa, etc.
12) Polvo/Suciedad:
Forma: Partículas extrañas no características de la máquina o del aceite.
Posible Causa: Contaminación externa, normalmente arena, polvo, suciedad ambiental.
Posible Origen: Respiradores, sellos, tapas de inspección, reparaciones, etc.
11) Esferas:
Forma: pequeñas esferas de menos de 5 μm de diámetro
Posible Causa: Advertencia temprana de falla en elementos rodantes de cojinetes.
Posible Origen: mala selección del rodamiento y/o lubricante, contaminación.
(500x)
(1000x)
(100x)
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
13) Fibras:
Forma: fibras no alineadas que dejan pasar la luz (transmiten)
Posible Causa: falla de papel de filtros
Posible Origen: filtros de celulosa, contaminación externa
14) Polímeros de Fricción:
Forma: Materiales amorfos que transmiten la luz
Posible Causa: excesiva carga ó exigencia sobre el lubricante
Posible Origen: generado por el lubricante: mala selección y/o calidad del lubricante.
15) Desgaste de Asentamiento:
Forma: Partícula en forma de barras largas y finas
Posible Causa: normal en máquinas nuevas que entran en funcionamiento
Posible Origen: dientes de engranes, levas, cojinetes de deslizamiento, bombas, etc.
(100x)
(500x) Red filtered
(1000x)
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
16) Partículas de fundición ó de Acero de baja aleación:
Forma: Partículas se tornan azul temple y púrpura cuándo se calientan a 330° C lo que indica hierro fundido y acero de baja aleación respectivamente
Posible Causa: desgaste anormal en dientes de engranes
17) Babbit Plomo/Estaño:
Forma: Partícula no ferrosas antes y después del tratamiento térmico
Posible Causa: desgaste anormal de cojinetes de deslizamientos de Babbit.
18) Bisulfuro de Molibdeno:
Forma: Partículas no ferrosas de color gris con muchas esquilas de cortes.
Posible Causa: lubricante con aditivos sólidos en el sistema
(400x)
(500x)
(400x)
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
Tipo de Partícula Antes del Tratamiento Térmico @ 330° C / 90 Seg
Después del Tratamiento Térmico @ 330° C / 90 Seg
Aleación de Cobre Amarillo Amarillo
Aleación de Aluminio Blanco Blanco (Brillante)
Acero Baja Aleación & Fundición de Hierro Gris
Blanco/paja Azul
Aceros de media aleación Blanco/paja Paja a Bronce
Aceros de alta aleación Blanco Blanco
Aceros Inoxidables Blanco Blanco
Babbit Plomo-Estaño Blanco Azul manchado/ púrpura
Babbit Cobre-Plomo Amarillo Amarillo con Azul /púrpura moteado
EL tratamiento con calor ha 330° C y hasta 540° C es de gran ayuda en la determinación del tipo de metalurgia de las partículas; es decir el tipo de metal del que provienen.
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
Tipo de Partícula Temperatura Efecto Después de Calentar
Materiales Orgánicos 260° C
330° C
330° C
330° C
400° C
400° C
400° C
400° C
Materiales Orgánicos 400° C Más Carbonizado, encogimiento o vaporización.
Contracción, Carbonizar, Arrugado
Superficie de Babbits Oxidación, Apariencia Punteada. Esquinas pueden fundirse levemente
Aluminio & Cromo Permanecen Blancos
Cobre/Bronce/Latón Color bronce oscuro con picos azules, rojos y púrpura dependiendo de la
aleación
Acero al Carbono Gris Claro – Paja claro
Acero Baja Aleación & Fundición de Hierro Gris
Bronce Profundo
Acero Inoxidable y Altas Aleaciones
Sin cambio o suave amarillamiento
Aluminio & Cromo Sin Cambio
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
Tipo de Partícula Temperatura Efecto Después de Calentar
Acero al Carbono 482° C
482° C
Aleaciones de Alto Níquel 482° C Color bronce con significante azulado
Acero Inoxidable 482° C Paja pálido a bronceado, algunos aceros pueden tener un suave azulado
Aluminio & Cromo 482° C Sin Cambio
Materiales Orgánicos 482° C Más Carbonizado, encogimiento o vaporización.
482° C
482° C
Gris – paja oscuro.
Acero Baja Aleación & Fundición de Hierro Gris
Bronce Profundo, Azul Pálido
Babbit Superficie completamente negra Oxidada. Esquinas fundidas.
Aleaciones de Cobre Paja oscuro, puede aún tener ligeras cantidades de rojos, púrpuras y azul;
dependiendo de la aleación
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS 7) ANALISIS ESPECIALES: Ferrografía Analítica – [μm]
Tipo de Partícula Temperatura Efecto Después de Calentar
Acero al Carbono 540° C
540° C
Aleaciones de Alto Níquel 540° C Azul ó azul/gris
Acero Inoxidable 540° C Bronce oscuro con azul pálido más pesado
Aluminio & Cromo 540° C Sin Cambios
Materiales Orgánicos 540° C La mayoría fundidos y fuertemente deformados o vaporizados.
540° C
540° C
Gris oscuro
Acero Baja Aleación & Fundición de Hierro Gris
Bronce Profundo con azulado fuerte
Babbit Superficie completamente negra Oxidada. Esquinas fundidas
definitivamente. La partícula entera puede fundirse in una esfera negra.
Aleaciones de Cobre Paja oscuro, poco rojo púrpura y azul dependiendo de la aleación
WSD: Water Source Determination. Este sencillo recurso de RCA nos sirve para tener una idea más cercana del posible origen de una cantidad de agua ingresa a la maquinaria. Permite Identificar:
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
Agua Libre de Fondo de Tanque
Agua de Condensado
Agua de Enfriamiento de Sistemas Intercambiadores de Calor
Agua de Mar
Para ello se analizan los siguientes parámetros:pHConductividad, [μmhos/cm]
Calcio, ppm
Magnesio, ppm
Sodio, ppm Potasio, ppm Silicio, ppm
Dureza, [ppm]
Ácido Carbónico CO3H, [ppm]
Agua Libre ≈ Agua Condensado
Bajo pH = Agua Libre
7) ANALISIS ESPECIALES: Determinación del Tipo de Agua
7) ANALISIS ESPECIALES: Ejercicios finales de despedida
COMO INTERPRETAR SU REPORTE DE ANÁLISIS
“ Si escucho conozco, si hago aprendo”
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