e-TRIBOS Revista de la Asociación Argentina Tribología
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CONCEPTOS BASICOS DE GRASAS MONITOREO DE MOTORES DIESEL TECNOLOGIA ESP
Nro. 7 - Abril
2016
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e-TRIBOS e-TRIBOS es una publicación de la ASOCIACIÓN ARGENTINA DE TRIBOLOGÍA. La distribución de esta revista se realiza sin cargo a los socios de la AAT y personas relacionadas con la TRIBOLOGÍA. Si Ud. desea ser incluido en el listado de distribución por favor envíenos sus datos a través de la página de www. aatribologia.org.ar Los editores no son responsables por lo expresado por los autores de los artículos publicados. Los datos, especificaciones y conclusiones son solo informativos. Prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos sin la expresa autorización del editor.
e-TRIBOS está abierta a la recepción de trabajos sobre cualquier aspecto de la disciplina TRIBOLOGÍA. Los autores son invitados a enviarnos los mismos los cuales de ser aceptados serán publicados sin cargo ni retribución.
Abril 2016 Nro.7
Índice EVENTOS TRIBOLOGICOS 2016 Página 4
CONCEPTOS BASICOS DE GRASAS Página 7
MONITOREO DE MOTORES DIESEL Página 11
TECNOLOGIA ESP (Electrophysical Separation Process) Página 17
Registro Nacional de la Propiedad Intelectual en trámite Editor: Roberto J. Leonetti
COMISIÓN DIRECTIVA
Presidente: José L.Piña Vicepresidente: Esteban Lantos Secretario: Walter R. Tuckart Tesorero: Roberto J. Leonetti Vocal: Alfredo E. Eilenberger Vocal: Esteban P. Echeverría Vocal: Carlos L.Romano Vocal Suplente: Sonia P. Brühl Revisor Cuentas: Germán Prieto Revisor Cuentas: José A. Rossit Revisor Cuentas: Andrés R. Pereyra
Asociación Argentina de Tribología
Av. Alem 1253 – Bahía Blanca (8000)- Buenos Aires-Argentina www.aatribologia.org.ar
EVENTOS TRIBOLOGICOS 2016 e-Tribos
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Jornadas de Tribologia 2016 - Lubricantes y Control de Contaminantes La jornada se llevara a cabo el 4 de Mayo 2016 en la ciudad de Rosario organizada por la Asociación Argentina de Tribología. Los temas a desarrollarse serán Lubricantes de Cajas Reductoras Cerradas, Lubricantes para Turbinas y Compresores Axiales, Lubricantes Semisólidos, Control de Contaminación sólidos, Limpieza Flushing, Análisis de Fallas de Rodamientos, Aditivación, etc. Para más datos wtuckhart@uns.edu.ar o aatribologia@gmail.com
43rd Leeds-Lyon Symposium on Tribology El simposio se llevara a cabo en Leeds Trinity University, Leeds, UK, los dias martes 6 al viernes 9 Septiembre 2016. Expertos en ensayos y matemáticas presentaran los temas más relevantes en Tribologia del 2015. Este evento se realiza 50 años después del Informe Jost y permitirá que Tribologos de todo el mundo analicen los progresos que han sido realizados desde esa fecha. Leeds-Lyon Symposium Secretariat - CPD, Conference & Events Unit, Faculty of Engineering University of Leeds - LEEDS, LS2 9JT, UK T: +44 (0)113 343 2494 E: leeds-lyon@leeds.ac.uk W: http://www.engineering.leeds.ac.uk/short-courses/LeedsLyon.shtml
4th International Conference on Competitive Materials and Technology Processes
La conferencia se realizara en el Castillo del Rey Louis el Grande, en Miskolc (Hungría) en simultaneo con los Simposios is-ism1, is-icm2 and is-icbm2 in el Hunguest Hotel Palota en Miskolc-Lillafüred (Hungría) los días 3 al 7 de Octubre, 2016. Más Información en website http://www.ic-cmtp4.eu
LubMat 2016 – Lubrication, Maintenance and Tribology – Bilboa 2016
La conferencia se realizara en Bilbao (España) los dias 7 al 8 de Junio del 2016 en el Centro de Conferencias Euskalduna.
Jornadas Iberoamericanas de Motores Térmicos y Lubricación
Las Jornadas se realizaran en la ciudad de La Plata, Argentina, los días 30 y 31 de Agosto y 1º de septiembre de 2016. Para mas datos Secretaria de la Jornadas Iberoamericanas MTL 2016 - Facultad de Ingeniería - UN de La Plata mtl2016@ing.unlp.edu.ar
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CONCEPTOS BASICOS DE GRASAS Esteban Echeverría - Ingeniero de Lubricación de AXION energy (Mobil) - Profesor de Química Aplicada.
Introducción Existen alrededor de 50 millones de compuestos químicos actualmente conocidos y la mayor parte de ellos contienen carbono (Química Orgánica Mc Murry 8 Edición 2012) y las grasas están elaboradas con muchos productos de origen orgánico y en la selección de cada uno de ellos está la ciencia y la tecnología para obtener un buen producto final. La definición de grasa según ASTM es un poco amplia “La grasa lubricante es un producto semifluido a sólido resultante de una dispersión de partículas, finamente divididas, en un lubricante líquido “ Y dentro de esta definición el abanico es muy grande. Lo que tenemos que tener en cuenta es dónde se utilizará la grasa y en qué condiciones de operación; temperatura, RPM, carga y contaminación. Esto es básico para luego ir a la selección del tipo de grasa que vamos a utilizar para nuestro punto a lubricar. ( recomendamos ver las páginas de los principales fabricantes de rodamientos como SKF donde se ayudará a una adecuada selección del tipo de grasas - ver artículo Lubricación de Rodamientos de Horacio Azzaro de SKF Argentina en e- Tribos 3) En principio podemos decir que hay dos tipos de espesantes que son los que contienen a los aceites lubricantes ya sea minerales o sintéticos. Estos espesantes pueden ser de origen jabonoso o no jabonoso.
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Si hablamos de espesantes jabonosos podremos ver en el gráfico que se adjunta que hay jabones simples y jabones compuestos y desde ese concepto saldrá el término luego de grasa simple o grasa compleja como las grasas complejas de litio, de bario o de aluminio. Nuestro próximo paso será ver de cómo surge un jabón simple, cómo surge un jabón complejo y que ventaja tendrá uno sobre otro.
Desde el punto de vista químico una grasa es un éster de ácido graso superior con una posterior saponificación con un hidróxido de sodio, calcio, bario ó aluminio. El ácido graso más utilizado en la elaboración de grasas es el ácido esteárico que contiene 18 átomos de carbono.
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Si la grasa elaborada de esta manera está formulada con un solo ácido graso será llamada de jabón simple, y si la grasa está elaborada con dos o tres ácidos grasos ese jabón será llamado jabón complejo o grasa complejo de litio o calcio o aluminio. (se combinará ácidos grasos de bajo peso molecular con otros ácidos grasos de alto peso molecular logrando así una mejor textura en sus fibras)
Estructura de fibras de un jabón simple de litio
Vacua
Finishing Section Flash Consistomet S Valvul a de corte
Reactor
Graso
Alkali
Basic o
Basic o
Hace unos muchos años se comenzaron a fabricar las grasas de "Complejo de Litio", que tienen muchas ventajas sobre las de litio común.
Beneficios Deposito
para la
Diagrama de una planta de grasa de producción continúa
Las grasas de complejo de litio, por su estructura de fibras, son mucho más estables al trabajo mecánico que las de litio común, con lo cual éstas últimas se "ablandan" con mucha facilidad .Por otro lado las grasas complejo de litio por su estructura de fibras “mantiene y contiene” mucho más al aceite y por lo tanto se disminuirán los períodos de re lubricación.
Composición Las grasas de litio simple y extrema presión son formulaciones muy viejas y generalmente están elaboradas con aceites bases con una viscosidad ISO 100 ó 150 (recuerden que siempre lo que lubrica en una grasa es el aceite que contiene). En las circulares técnicas de esos productos podrán ver el fastuoso nombre "12- hidroxi estearato de litio", esto corresponde a un jabón de litio común, y es el producto de la reacción de saponificación con la que se elabora la grasa.
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Fibras de grasa de complejo aumento
de litio con 35.000 X
Otra de las grandes ventajas de una grasa "complejo de litio" es que puede ser utilizada a mayor temperatura de trabajo que la de litio simple, ya que el punto de goteo es del orden de 250 °C y el de la grasa de litio común es de 180 °C.
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de
El punto de goteo es también otra propiedad de las grasas que debemos tener en cuenta en el momento de la selección de la misma. Se llama punto de goteo a la temperatura a la cual el jabón de la grasa pasa de un estado sólido a un estado líquido.
Figura 1
Figura 2
El ensayo de penetración consiste en dejar caer un cono standard sobre una muestra de grasa y dejar liberado su peso durante 5 segundos y luego medir en décimas de milímetro la profundidad de la penetración (figura 1)
Grado de Penetración NLGI Otros de los factores a tener en cuenta es el grado NLGI (National Lubricating Grease Institute) que nos da un valor que hace referencia a la consistencia de la grasa.
El método ASTM D 217 nos otorga un procedimiento para cuantificar la consistencia de las grasas. Este ensayo se realiza para las grasas sin trabajar y grasas trabajadas en un aparato llamado por los laboratoristas trabajador”.
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El ensayo de penetración trabajada consiste en realizar el anterior procedimiento después de haber sometido a la grasa a un trabajo mecánico por 60 ciclos en un trabajador (figura 2) El contenido de espesante tiene efectos sobre la consistencia de la grasa, sobre las propiedades de bombeabilidad e imparte ciertas propiedades en cuanto a estabilidad mecánica, resistencia a temperaturas elevadas de operación, etc.
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Las dos grasas de la imagen están compuestas por el mismo aceite base (ISO VG 460), y contienen el mismo paquete y cantidad de aditivos pero una fluye fácilmente y la otra no. Esto se debe al efecto del contenido de espesante.
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Para ir resumiendo, las cosas que hay que ver primero en una grasa son; tipo de jabón ( esto a su vez definirá el punto de goteo de la grasa y además algunas propiedades en contacto con el agua ) la viscosidad del aceite base; la dureza de la grasa y también las características de bombeabilidad, ya que muchas veces se utilizarán en sistemas centralizados e inclusive a bajas temperaturas ambientales. Pero vean ustedes que aún no hemos hablado de qué tipo de aditivos la grasa debe contener para el servicio que debe prestar. Esto sería para un capítulo aparte, pero mucha gente utiliza aditivos de Extrema Presión cuando en realidad, no hay tal requerimiento. Un caso típico es en los motores eléctricos en donde se requiere mayores características de anti desgaste (AW) que de extrema presión (EP). Además los aditivos EP son moléculas polares y facilitan la conductividad de la corriente eléctrica y por lo tanto tendremos en nuestros rodamientos daños provocados por corrientes parásitas disminuyendo la vida de los mismos. Además están las grasas con aditivos sólidos de Molibdeno, Grafito, Cobre etc, que son casos específicos y para estudiar detenidamente.
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MONITOREO EXTENDIDA
DE
MOTORES
DIESEL
CON
VIDA
Roberto J. Leonetti – Consultor Desgaste y Lubricación Motores de C.I. – www.tribomecanica.com.ar
Resumen Para poder extender la vida útil de un Motor Diésel, más allá del plazo especificado por el fabricante, debe implementarse un monitoreo del estado del motor siguiendo de cerca su evolución. El estado del motor se determina por controles de campo y análisis del lubricante con los cuales se pueden obtener indicadores consistentes y objetivos. La combinación de los controles de campo con los análisis del lubricante permite que estos últimos puedan ser usados como alerta para disparar nuevos controles para verificar potenciales fallas y además corroborar el diagnóstico y la severidad de los problemas desde dos fuentes diferentes. Este monitoreo minimiza los riesgos de fallas intempestivas y permite aprovechar que la mayoría de los motores pueden funcionar correctamente por un largo lapso luego de alcanzar las horas indicadas. Este artículo pretende iniciar una discusión sobre cómo utilizar la posible vida útil remanente sin riesgos.
Introducción Muchos motores poseen aun una importante vida útil remanente cuando alcanza las horas especificadas por el fabricante para su reparación. El periodo de reparación indicado por los fabricantes está basado en tasas de desgaste de experiencias anteriores con motores similares y el valor es elegido antes de la aparición de fallos tempranos para evitar paradas intempestivas. Por ello la mayoría los motores aún poseen vida remanente cuando se los repara. Para extender con seguridad la vida útil más allá de esas horas debe adicionarse controles específicos para monitorearlos porque la probabilidad de fallos aumenta con el envejecimiento del motor.
Los controles de campo son fundamentales y deben iniciarse lo más tempranamente posible para tener la historia de cada motor y poder evaluar las desviaciones. Los valores base y límites para cada indicador se deben determinar de acuerdo a lo especificado por el fabricante y las experiencias con motores similares que se posea. Son importantes los valores absolutos, pero aún más las variaciones sobre los valores base de cada motor.
La tasa de desgaste de los motores en horas no es igual en todos los motores por los regímenes y cargas aplicados pero también por las diferentes tolerancias de fabricación, discrepancias en la rigidez de las partes (especialmente las piezas fundidas) y/o inclusiones que afectan los materiales. Por eso debe personalizarse el seguimiento a cada motor. Es preferible medir los periodos de reparación por la potencia entregada o el combustible consumido (gr/kwh) porque representa mejor el esfuerzo realizado por el motor que las horas de funcionamiento.
Generalmente el limitante de la vida de un motor es el desgaste de los Aros de Pistón, Válvulas y Pistones por sus condiciones críticas de temperatura y lubricación. Sus síntomas son el Consumo de aceite y el Pasaje de gases de combustión al cárter. Otro síntoma importante de desgaste en un motor es la Caída de la Presión de Aceite y sus variaciones porque indica problemas en el sistema de lubricación.
El monitoreo para ser factible debe basarse en controles de campo con frecuencia baja (para minimizar los recursos) complementados con un sistema de alerta temprana disparado por los resultados de los Análisis de Lubricantes (con toma de muestras mínimo en cada cambio de aceite).
Las alteraciones de la Combustión en los motores Diésel deben incluirse entre los controles por su alta influencia en los procesos de fallas.
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Los controles deben producir resultados consistentes y ser mínimamente invasivo al motor. Además focalizados en los síntomas críticos del desgaste de un motor.
El control de los problemas anteriores cubre la mayoría de los procesos de desgaste de los motores Diésel. Página 11
Plan de Monitoreo Los controles en campo pueden tener una frecuencia baja (2000hs/ 3 meses) si simultáneamente empleamos un sistema que nos permita aumentar la frecuencia ante señales de alarma. Los controles en el campo de los motores deben incluir: CONSUMO DE ACEITE Volumen consumido
PRESION DE ACEITE Caída y Variaciones en la Presión
CONSUMO DE ACEITE Es el ingreso de lubricante a la cámara de combustión. Indica desgaste de los aros, los pistones (en especial las ranuras de los aros) o las guías de válvula. A diferencia del Soplado/Blowby, este es un pasaje de lubricante a la cámara de combustión y no de gases de la combustión al cárter. Puede haber motores con bajo Soplado/Blowby y alto Consumo de Aceite o viceversa.
CALIDAD DE LA COMBUSTION HC, CO, CO2, O2, Opacidad
PASAJE DE GASES AL CARTER Volumen de los gases
ANALISIS DEL LUBRICANTE Los Análisis del Lubricante son el sistema ideal para generar las alarmas porque se toman las muestras en periodos más cortos y son parte rutinaria del Mantenimiento Predictivo (no agregamos recursos). Además permite confirmar el diagnóstico de los controles del campo y la severidad de los problemas desde una fuente diferente disminuyendo el margen de error. Esto no reemplazan al Programa de Mantenimiento Predictivo de los Motores, solo lo complementa para el seguimiento de los motores que superan la vida útil especificada. Valores Límites y Controles No existen valores límites universales y deben definirse para cada caso basándose en las recomendaciones del fabricante y la recolección de datos históricos en los motores desde su puesta en marcha, comparándolos con motores similares y perfeccionarse con la experiencia (por ejemplo
El lubricante al ingresar en la cámara es quemado formando cenizas que se depositan en la cámara de combustión, las válvulas y los turbos. Estos depósitos producen fallas en la combustión y roturas a las válvulas y turbocompresores. Válvulas con depósitos y roturas por excesivo Consumo de aceite
La disminución del nivel de aceite en los depósitos aumenta la posibilidad de fallas en la lubricación. Control- Se mide registrando el valor inicial y la variación del contenido de aceite de los depósitos o la cantidad necesaria para rellenarlo. Ante altos consumos de aceite se debe determinar el origen del problema y el tamaño de depósitos creados en las cámaras de combustión y las válvulas con boroscopia u otros métodos. Depósitos en las válvulas de más de 1 mm exige la detención del motor y una reparación inmediata.
controlando las partes a posteriori del desarme).
Los límites que indicaremos para cada variable son ejemplos referenciales para mostrar la magnitud de los mismos pero cada caso y tipo de motor tiene características propias que modifican estos valores. No todos los motores consumen la misma cantidad de lubricante ni poseen los mismos niveles aceptables de Soplido/Blowby.
Los controles se eligieron por ser lo menos invasivo posible para evitar los riesgos de contaminación en los desarmes en el campo.
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Las variaciones importantes del Consumo de Aceite deben ser motivo de alerta. Los valores absolutos dependen del diseño, del tipo de motor pero un valor absoluto máximo de referencia es un 25% de consumo entre cambios de aceite o más de 2% del consumo de combustible. El aumento del consumo de aceite puede acelerarse bruscamente y debe controlarse más frecuentemente ante cualquier duda. Los motores deben tener alarmas contra un valor mínimo del nivel de lubricante en especial en los aplicados a vehículos. Página 12
VARIACION DE LA PRESION DE ACEITE Un valor elevado o bajo de la Presión de aceite no significa un fallo siempre que esté dentro del rango recomendado para el motor. Pero debe detenerse inmediatamente si esta fuera de ese rango o ante una brusca disminución del valor de presión de aceite. La presión de aceite es creada por la resistencia del aceite a circular por las holguras entre las partes del motor a lubricar. En especial las luces de aceite de los cojinetes de bancada y de biela.
Una disminución de la presión de aceite (a igual temperatura del aceite, lubricante y velocidad del motor) significa un aumento de holgura en algún lugar, falla en la bomba de aceite, perdida de viscosidad del aceite, filtros colapsados, etc.
Control- Debe controlarse la Calidad de la Combustión con un Analizador de Gases que verifique CO, CO2, HC, O2 y la opacidad de los gases. La presencia HC (hidrocarburos no quemados) y CO altos indica mezcla rica, defectos de combustión y/o consumo de aceite. La presencia de O2 altos junto a altos valores de NOx puede indicar mezclas pobres y altas temperaturas de combustión. Todos los controles deben llevarse a cabo antes de cualquier catalizador o filtro de partículas y medir cada cilindro individualmente. Debe prestarse atención a la variación de los valores a lo largo de la vida del motor. Falla CO CO2
Cojinete desgastado que produjo caída de presión de aceite
Debe prestarse atención a la diferencia en la presión de aceite en caliente entre la velocidad de trabajo y a bajas revoluciones. Control-La presión de aceite es normalmente monitoreada en tiempo real pero usualmente no se registra ni se presta atención a su variación. Debe registrarse sus valores ante cada cambio de lubricante. CALIDAD DE LA COMBUSTION La incorrecta combustión de los motores diésel es la principal causa de fallas en los pistones, válvulas y aros. Los motores Diésel modernos controlan electrónicamente la inyección pero solo si todas las partes funcionan correctamente. Partes desgastadas afectan la combustión, dan información errada a la central de control que no puede corregir los problemas (combustible con bajo número cetano, toberas erosionadas, baja compresión del motor, etc.). Esto genera temperaturas y presiones Pistón erosionado por excesivas sobre los combustión incorrecta pistones, válvulas y aros. e-Tribos
HC O2 Lambda
Límites de Referencia
0,6 a 2% 12 a 17% >300 ppm <2% 0,99 a 1,02
Fallas Potenciales
Mezclas Ricas / Combustión Incompleta Residuo normal Bajo es por combustión defectuosa Mezcla rica (CO alto) Mezcla no homogénea Consumo de Aceite Mezcla pobre y probablemente temperaturas altas de combustión (NOx alto)
El control de la gota de aceite sobre papel filtro es un método alternativo para conocer el estado de la combustión a pesar de por su control visual es más dificultoso analizar las variaciones.
Control de la Combustión por mancha de aceite. Gentileza Laboratorio Dr. Lantos
El funcionamiento no regular del motor a bajas revoluciones también indica inconvenientes en la combustión.
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Ante valores de la combustión fuera de especificación debe controlarse la compresión de los cilindros del motor y la presión del Turbocompresor. También debe verificarse la remisión de las válvulas. PASAJES DE GASES DE COMBUSTION AL CARTER (Soplado / Blowby) Un bajo grado de pasajes de gases de combustión al cárter es normal. Pero un fuerte incremento del mismo es señal de una pérdida del sellado de los aros contra el cilindro (desgaste, agarre en las ranuras, distorsiones/ rallado del cilindro, etc.).
Es alto durante el asentamiento de los aros en motores recién reparados pero luego debe estabilizarse.
180° from Gap
Las partículas de desgaste y el agotamiento del lubricante alertan sobre los desgastes e indican las temperaturas y esfuerzos a que estuvo sometido el motor. Provee los mejores indicadores disponibles para crear las alarmas sobre el desgaste del motor y disparar realización de controles de campo adicionales. La aparición de Partículas duras en el aceite predice ralladuras y puntos de alta temperatura en componentes como aros y cojinetes. Las holguras dinámicas en los cojinetes y aros son del orden del micrón por lo cual partículas más grandes que esa dimensión dejaran marcas y ralladuras en las superficies de trabajos y pueden producir el aumento del Consumo de Aceite, Soplado / Blowby y la caída de la Presión de Aceite
2 mm
Aros de un Motor desgastados que produjo Soplido
El alto volumen de soplado/blowby produce pérdida de potencia del motor y una acelerada contaminación y dilución del lubricante lo que afecta la lubricación de todo el motor. Control-Se debe medir el volumen de gases que ingresan al cárter (o indirectamente por la presión que se genera). Los valores máximos admitidos son del orden del 1% del volumen del aire desplazado por el motor (RPM x cilindrada del motor/2- para motores de aspiración natural). Los valores varían según el motor. Debe desconectarse el sistema EGR (Exhaust Gases Recirculations) para medirlo. El incremento de la nitración del lubricante puede ser un indicador de la severidad del aumento del Soplado/ Blowby. La nitración del aceite resulta de la combinación de óxidos nitrosos contenidos en los gases de la combustión con el lubricante y promueve la acidificación del aceite y la creación de barnices y lacas. Además del agotamiento de la reserva alcalina (TBN) y el aumento del Número acido (AN)
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ANALISIS de LUBRICANTE Son parte del mantenimiento normal de un motor y una herramienta necesaria para determinar el estado del motor.
Los materiales encontrados también pueden orientar el origen de los problemas. Aumentos de partículas de Plomo, Cobre o Estaño probablemente se deben a un excesivo desgaste de los cojinetes. Si los niveles altos es en Fe y Cr son probables desgastes en los aros y cilindros mientras que altos valores en Al puede indicar desgaste de los pistones. La presencia de partículas de Si son contaminación externa y debe revisarse los filtros y mangueras de los conductos de admisión. Debe recordarse que los Análisis de Espectrometría analizan partículas de desgaste de 5 a 6 micras pudiendo dejar afuera partículas de mayor tamaño. Por ello es recomendable en cada cambio de aceite desarmar los elementos filtrantes y verificar visualmente la presencia de partículas metálicas de tamaño discreto.
Los valores máximos de partículas de desgaste (medidas en ppm) que determinan alarma o acciones correctivas difieren según el fabricante o especialista y no hay valores aceptados universalmente. La causa de estas divergencias es porque cada motor produce partículas de desgaste a diferente velocidad y la correlatividad entre valores de ppm y desgaste no es constante en todos los motores.
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Pero a pesar de estas discrepancias es una herramienta imprescindible para determinar la condición del motor en especial cuando se analiza la tendencia al aumento de las partículas detectadas. Los valores limites se deben elegir consultando especialistas y existe mucha bibliografía sobre el tema y cotejarlos con los datos recolectados en el campo. Los valores de la tabla adjunta son valores referenciales que pueden usarse como base para iniciar los controles. Material
Normal PPM
Bajo Control PPM
Critico PPM
Fe <60 60 - 100 >100 Cu <15 15 - 30 >30 Cobre Pb <25 25 40 >40 Plomo 15 - 20 >20 Aluminio Al <15 Cr <10 10 - 15 >15 Cromo Sn <5 5- 15 >15 Estaño si <15 15 - 20 >20 Silicio Reiteramos que estos VALORES son de REFERENCIA y en cada caso deben definirse de acuerdo a los motores empleados, los proveedores del lubricante y los datos recogidos en operacion. Las alarmas se deben encender cuando superan los valores normales y se tornan en controles exhaustivos cuando alcanzan los valores criticos. Hierro
La información de los Análisis de Aceite y los valores limites debe analizarse no solo como indicación del reemplazo del lubricante sino como señal de alarma de problemas en el motor. La acidificación del lubricante debe remitir a un posible alto valor de Soplado/Blowby, excesiva Temperatura de Combustión, Alta Temperatura en partes lubricadas, etc. Aun cuando no se pueda encontrar la causa y solucionarla debe tomarse medidas para cada caso. Por ejemplo el rápido agotamiento de la reserva alcalina del lubricante es indicador de que ese motor está trabajando a más alta temperatura que lo normal y esto afecta su vida útil. También es importante analizar los depósitos en válvulas y cámara de combustión. Si estos son de bario, calcio, fósforo, zinc, magnesio, etc. indican cenizas del quemado de los aditivos del lubricante lo que puede indicar un alto Consumo de Aceite (o un lubricante con alto contenido de aceite para el motor). También el aumento de la viscosidad puede ser un indicador de la creación de lacas. Los análisis del lubricante ofrecen información muy valiosa que debe ser correcta y cuidadosamente interpretada para poder ayudar a extender la vida útil de un motor.
Conclusión El monitoreo para un motor en una etapa avanzada de su vida útil debe incluir el control de: • • • •
•
CONSUMO DE ACEITE o Registro en cada cambio de aceite/reposición de aceite PRESION DE ACEITE o Registro en cada cambio de aceite antes de reemplazar el lubricante y luego de realizarlo o A velocidad de ralentí y de régimen a temperatura de trabajo CALIDAD DE LA COMBUSTION o Mínimo cada 2000 hs. PASAJE DE GASES AL CARTER o Mínimo cada 2000hs o Si no se puede medir debe ser controlado de cerca por los resultados del Análisis del Lubricante (TBN, Nro. Acido, etc.). ANALISIS DE LUBRICANTE o Mínimo 3 (tres) por cada cambio. Uno al inicio, otro antes del cambio y uno en la mitad de la vida del lubricante o Los resultados deben ser analizados rápidamente para poder ser empleados como alarma sobre algún evento que produzca un desgaste acelerado entre los controles de campo.
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Para el caso de motores turbo comprimidos debe adicionarse controles específicos sobre el turbocompresor. El monitoreo no puede predecir una falla catastrófica producida por un evento inesperado (que puede suceder en motores nuevos) pero acota los riesgos al usarse alarmas tempranas.
Todos los controles son simples de ser recolectadas y mínimamente invasivos para evitar riesgos de desarmes en el campo. Es crítico el sistema de recolección, ordenamiento de datos y la capacitación del personal para lograr datos confiables y repetitivos. Los resultados deben ser registrados sistemáticamente creando una historia de la evolución de cada motor y manejados por un sistema experto para facilitar la toma de decisión. Los valores limites deben definirse por un trabajo de planificación previo y perfeccionarse con un método de corrección continúa.
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Tecnología ESP (Electrophysical Separation Process) Control de la formación de Lacas en Aceites de Lubricación Carlos Romano - OSCAR ENTIN FILTRACION INDUSTRIAL SA Carlos Romano <cromano@oscarentin.com>
Introducción Una nueva tecnología ESP ha sido desarrollada para absorber los productos disueltos y en suspensión, generados por la degradación del aceite y que al precipitarse forman las lacas.
Problema de las lacas La formación de lacas en los lubricantes es un grave problema de mantenimiento en equipos críticos tales como: Turbinas a Gas, Compresores, Máquinas de Papel y otras. Las manifestaciones en problemas de mantenimiento pueden ser tales como: • • • •
Fallas en el Control de la TG Endurecimiento de las válvulas IGV Alta temperatura en cojinetes Pérdida de efectividad en intercambiadores de calor. • Atascamiento de servo válvulas Todas estas causas tienen consecuencias en la pérdida de confiablidad (problemas inesperados en el momento de la puesta en marcha) y en paros no previstos de los equipos en funcionamiento.
Tecnología MPC Con la ayuda del conocimiento y tecnología (MPC test) se puede monitorear el nivel de degradación del aceite y proponer las acciones correctivas antes de que la formación de lacas impacte en las condiciones operativas de los equipos de sus clientes El MPC test, es un monitoreo que permite establecer un valor del estado del aceite.
Si no hay sistema que controle la formación de lacas ese valor MPC se incrementará en el tiempo. Cuanto más alto el valor MPC más comprometido estará el equipo en cuestión. Con acciones correctivas se podrá bajar el valor MPC a niveles aceptables.
CONTROL DE LACAS Y BARNICES A TRAVES DEL CODIGO ISO 4406 Controlar la formación de lacas y barnices a través del monitoreo de código ISO 4406 no resulta adecuado porque partículas precursoras de las lacas y barnices son submicrónicas y se encuentran en solución a la temperatura de trabajo, por lo que quedan fuera de la capacidad de detección con este ensayo.
ENSAYO MPC El valor MPC es el resultado de un análisis cuantitativo espectrofotométrico. El ensayo comienza filtrando la muestra a través de una membrana de 0,45 micrones Sobre la membrana quedan retenidos todos los subproductos insolubles generados por la degradación del aceite. El ensayo termina con el análisis cuantitativo espectrofotométrico que da un número que cuantifica el color de la membrana PROCEDIMIENTO PARA ENSAYO MPC • • • • •
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50 ml de muestra + 50 ml de solvente Filtrar a través de membrana de nitrocelulosa de 0,45 micrones El color es determinado a través de un espectrofotómetro El valor MPC representa la cantidad total de color de la membrana Cuanto más color, más alto es el valor MPC, más alto es el potencial de formación de lacas y barnices Página 17
RANGO DE LOS RESULTADOS Rango <15 15 - 30 30 - 40 >40
Clasificación NORMAL INTERMEDIO ANORMAL CRITICO
Aclaración Indica un bajo nivel de las condiciones que generan lacas y barnices Indica que las condiciones del fluido se han degradado y puede iniciarse la formación de lacas y barnices Indica que ha comenzado la formación de lacas y barnices siendo muy posible observar problemas operativos Indica una degradación significativa del aceite. Se recomienda un análisis químicos para verificar el paquete de aditivos.
Cómo funciona la Tecnología ESP (Electrophysical Separation Process) Los productos producidos por la degradación de los aceites están dentro del fluido en dos estados: • •
Solución Suspensión
Contaminante aglomerada
1-micron
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Solución 0,8 micrones
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La mayoría de esos productos estarán en solución con el fluido a temperatura superior a los 40 °C. La tecnología ESP tiene la capacidad de retener los productos en solución con el fluido a la temperatura de operación de los equipos. Electrophysical Separation Process (ESP) es una tecnología (patente pendiente) que permite a través de resinas de intercambio, absorber los productos en solución. Si el equipo se detiene y el aceite se enfría, la tecnología ESP, también por absorción, eliminará las partículas aglomeradas y en suspensión dentro del fluido.
Equipos ESP (Electrophysical Separation Process) Los equipos ESP pueden ser fijos o portátiles y dimensionados en proporción al volumen a filtrar
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