ANÁLISIS DE ACEITE II. - INTERPRETACIÓN
Por: Eduardo Niño de
Rivera
INTRODUCCIÓN:
El artículo anterior de esta serie [1] trata sobre el diseño del
programa de análisis de aceite lubricante, la forma correcta de tomar y manejar
las muestras, y, en forma somera, sobre el contenido de los reportes y su
interpretación. Sin embrago, la experiencia nos dice que es común que los
encargados de mantenimiento no tengan las herramientas necesarias tomar
decisiones a partir de los datos que se presentan en estos reportes. En este
artículo veremos con más detalle la información que ofrecen los reportes y la
forma de utilizar esta información para evitar paros no programados y para
adoptar prácticas que prolonguen la vida útil del aceite y de las partes
mecánicas de los reductores de velocidad.
UTILIDAD DEL ANÁLISIS DE ACEITE
Los sistemas actuales permiten el almacenamiento y procesamiento de una gran cantidad de información. El reto para el personal de mantenimiento de hoy es darle sentido a toda esta información para adoptar prácticas eficaces y para tomar decisiones que contribuyan a la productividad de la empresa. Alcanzar esta meta requiere de la sistematización de la recopilación, el análisis y la interpretación de la información disponible.
El análisis de aceite nos debe indicar si éste es el adecuado para lubricar una determinada máquina, y si conserva las características que le permitirán seguirlo haciendo. Además, el análisis nos debe dar información sobre los contaminantes que provienen de fuentes externas o del desgaste de los componentes mecánicos de la transmisión. La interpretación correcta de esta información permite tomar decisiones sobre:
·
Si seguimos usando el mismo
tipo de aceite o si debemos cambiarlo por otro.
·
Si debemos hacer cambio o
rellenado de aceite.
·
Si podemos filtrarlo en lugar
de cambiarlo
·
Si debemos cambiar el filtro
·
Si requiere un sistema externo
de enfriamiento
·
Si hay fugas
·
Si han ingresado contaminantes
externos
·
Si hay desgaste prematuro o
avanzado en los componentes mecánicos
·
Si debemos programar un paro
para dar mantenimiento preventivo o correctivo
FRECUENCIA DEL MUESTREO Y ANÁLISIS
Las muestras rutinarias de aceite deben tomarse en intervalos regulares para su análisis en el laboratorio. Los intervalos deben tener en cuenta:
·
El nivel de confiabilidad que
requiere la máquina. En las máquinas críticas para la producción, se deben
tomar muestras con mayor frecuencia que para máquinas de menor importancia.
·
La vida útil esperada para el
tipo de aceite (mineral o sintético, y aditivos que contiene) en las condiciones
reales de operación y medio ambiente (temperatura, humedad y contaminación)
· Los intervalos entre filtración externa, cambios de filtro, relleno y cambios de aceite
Además, deben tomarse muestras adicionales cuando los resultados o
las tendencias, ya sean de las variables reportadas en el análisis o detectadas
por otros sistemas de monitoreo, dan indicios de que hay desgaste incipiente o
avanzado en los componentes mecánicos.
INFORMACIÓN QUE DEBEN OFRECER LOS REPORTES
Un formato usado frecuentemente por laboratorios incluye las siguientes secciones:
SECCIÓN A.- Identificación del cliente, la máquina, el lubricante y
la muestra; e información sobre los filtros.
Sección B.- Análisis de elementos mediante espectrografía infra roja
transformada de Fourier (Fourier Transform Infra Red Spectrography, FTIR).
Reportada en partes por millón (ppm, miligramos presentes por cada kg del
aceite analizado). El tamaño máximo de partículas que se detecta depende de la
tecnología que se emplee, normalmente se detectan únicamente las partículas
menores a 10 mm. La primera sección del reporte se refiere a metales provenientes
del desgaste de los componentes mecánicos; la segunda sección se refiere a
metales provenientes de la contaminación; la tercera sección se refiere a
metales provenientes de otras fuentes; y, la
última sección se refiere a metales relacionados a los aditivos. Normalmente, se resalta la presencia elevada de partículas metálicas provenientes del desgaste, la contaminación y otras fuentes; y se resaltan los niveles bajos de metales asociados a los aditivos, para identificar su ausencia o deterioro (en este caso están marcados en color amarillo).
Aunque las partículas menores a 10 mm tienen poco impacto en el
desgaste de los engranes, los rodamientos pueden presentar desgaste abrasivo
por partículas tan pequeñas como 3 mm y su presencia en cantidades anormales puede
deberse a desgaste excesivo en estos componentes, a que el aceite se esté
contaminando o a que se están perdiendo o deteriorando los aditivos.
Sección C.- Conteo de partículas. Esta sección es particularmente
importante porque la contaminación por partículas es la causa principal de
desgaste en las superficies en rodaje o deslizamiento. Las partículas de mayor
tamaño, A, dejan huellas de incrustaciones; las partículas menores, B, provocan
desgaste abrasivo; Y, las más pequeñas, C, no causan desgaste.
Este reporte solamente toma en cuenta el tamaño de las partículas sin hacer distinción de su naturaleza. La norma ISO 4406:99 establece un código de tres números de referencia separados por diagonales para designar el nivel de contaminación en el aceite.
En el ejemplo de abajo, la especificación R4/R6/R14 significa que se va a reportar el número de partículas por ml en tres categorías, mayores a 4 mm, mayores a 6 mm y mayores a 14 mm, respectivamente. El cuadro de la izquierda indica que se encontraron 1654 partículas mayores a 4 mm, 495 partículas mayores a 6 mm y 52 partículas mayores a 14 mm. El cuadro de la derecha indica el código (columna de la derecha) que corresponde a la cantidad de partículas que se encuentre en cada categoría. En este caso, 18/16/13
La siguiente ilustración nos da una idea de la apariencia del aceite
según el grado de contaminación.
La primera columna de la izquierda del reporte de abajo toma como base 4/6/14, es decir 4, 6 y 14 mm, y reporta los códigos 22/20/16. En las siguientes columnas podemos constatar las mediciones de 640 para partículas mayores a 10 mm, código 16; 8173 partículas mayores a 6 mm, código 20; y, 23840 mayores a 4 mm, código 22. Es importante conocer el tamaño de las partículas, porque las partículas serán mayores a medida que incrementa el desgaste.
La penúltima columna de izquierda a derecha reporta el índice PQ (Particle
Quantifier). Este índice no toma en cuenta el tamaño de las partículas, por lo
que no nos dice gran cosa por sí mismo. Sin embargo, al combinarlo con la
presencia de partículas de hierro menores a 10 mm (sección B) obtenemos la
siguiente información:
·
PQ bajo y hierro bajo: hay pocas
partículas y son menores a 10 mm
·
PQ bajo y
hierro alto: hay partículas de hierro menores a 10 mm, debidas principalmente a
desgaste por fricción o por la acidez del lubricante.
·
PQ alto y hierro alto: hay
partículas de hierro menores a 10 mm y desgaste por fricción
·
PQ alto y hierro bajo: la
mayoría de las partículas son mayores a 10 mm, desgaste avanzado.
MATERIALES DE DESGASTE
Esta sección se analiza la forma de las partículas de hierro
(análisis ferrográfico) para determinar su procedencia:
·
frotamiento,
·
fatiga,
·
deslizamiento,
·
laminación,
· corte,
· corrosión.
Las últimas columnas indican los materiales de los que están hechas
las partículas:
·
ferrosas,
·
aleaciones de cobre,
·
aleaciones de plomo,
·
babbitt,
·
aluminio
CONTAMINANTRES
Esta última sección indica el tipo de contaminantes que se
encuentran en la muestra:
·
desgaste abrasivo,
·
óxidos rojos,
·
óxidos negros,
·
sales
·
polímeros en fricción
·
fibra y celulosa
·
partículas rojas (probablemente
silicio)
INTERPRETACIÓN
La primera reacción suele ser observar las advertencias marcadas por
el laboratorio, pero se requiere una observación más profunda para sacar el
máximo provecho a esta herramienta. Es importante tener en cuenta que el
análisis de aceite indica la condición en que se encontró una muestra
determinada, que no es una observación directa de la condición de las partes
mecánicas, y que hay muchas razones por las que puede darse un resultado
negativo, como: una muestra mal tomada, aceite contaminado de origen o en
almacén, contaminación por descuido, mal etiquetado, etc. Esto implica que
antes de tomar decisiones con altos costos en materiales y/o producción perdida,
es conveniente tomar algunas precauciones:
.
·
Verificar el estado original
del aceite
·
Comparar con otras muestras.
·
Volver a tomar muestra cuidando
el lugar y la forma en que se toman.
·
Medir el ruido, las vibraciones
y la temperatura para corroborar si hay daño.
·
Realizar pruebas más
detalladas.
·
Realizar inspección directa de
los componentes.
·
Realizar análisis de fallas.
El reporte presenta valores absolutos que reflejan el estado en que se
encuentra el aceite al momento en que se tomaron las muestras, y nos dice si el
aceite está en condiciones de seguirse usando, si debe limpiarse o si hay que
cambiarlo. Pero para que sea útil como elemento de diagnóstico sobre la
condición de los componentes mecánicos, es necesario comparar estos valores con
una base de referencia, que debe ser el estado en que se encontraba el aceite
al ser introducido al sistema de lubricación. Por lo tanto, el análisis debe
incluir una muestra de referencia representativa de aceite en esta última
condición. Por ejemplo, si el aceite originalmente venía con una cantidad de
partículas de un determinado contaminante, y el análisis indica que al momento
de sacar la muestra el valor es similar, el problema no está en los componentes
mecánicos sino en la contaminación que ya venía en el aceite.
ANALISIS DE TENDENCIAS.
Además de verificar los valores del reporte y de compararlos con la
muestra de referencia, es importante observar el cambio en las diferentes
variables a través del tiempo. Para poder observar las tendencias, es necesario
tomar las muestras a intervalos regulares, registrando los incidentes que
pudieran tener impacto en la presencia de partículas o contaminantes. Por
ejemplo, poco valor tendrá el análisis de una muestra tomada inmediatamente
después de que se ha hecho un cambio de aceite porque éste estará limpio y en
magnífico estado. Por el contrario, si por alguna circunstancia externa el
aceite ha estado expuesto a altas temperaturas o contaminación, el aceite
estará en mala condición, por lo que habrá que cambiarlo y tener al equipo en
observación para asegurarse de que el problema no se deba a causas internas,
pero la variable debe volver a niveles normales una vez que se haya corregido
la deficiencia.
Al observar los cambios en las variables a través del tiempo, podemos
detectar aquellas que estando aún dentro de los límites aceptables, muestran
una tendencia al deterioro. Esta información nos permite investigar las causas
y tomar acción correctiva antes de que se produzcan daños mayores. Nos debe
preocupar el incremento en las partículas totales, en cualquier partícula
específica, en los contaminantes o en la frecuencia de cambio, rellenado o
filtrado del aceite. También nos debe preocupar la disminución de los elementos
relacionados a los aditivos que debe contener el aceite.
La siguiente gráfica fue creada para mostrar una tendencia al incremento
en el número de partículas, supone que los intervalos son regulares y que las
disminuciones periódicas se deben a cambios de aceite y limpieza del sistema.
Aunque esta variable ha permanecido dentro del límite aceptable, sería
conveniente investigar mediante análisis de vibraciones e inspección directa de
engranes y rodamientos, a qué se debe esta tendencia.
La gráfica siguiente, tomada de los registros de un reductor real, más
que mostrarnos la condición del aceite y las tendencias, muestra severas
deficiencias: primero, hay inconsistencia en los intervalos entre las tomas de
muestreo; segundo, no hay registro de los incidentes que podrían haber influido
en la condición del aceite (cambio, relleno, filtrado, etc.); y, tercero, no
conocemos el nivel de referencia. Respecto a la irregularidad de los
intervalos, transcurrieron 8 meses entre la muestra del 18 de noviembre del
2021 y la del 8 de julio del 2022 sin que haya registro de la condición del aceite
durante este periodo. Este análisis es útil como herramienta de verificación de
la condición en que se encuentra el aceite al momento de tomar la muestra, pero
no se le puede sacar el todo el provecho que ofrece un programa bien diseñado y
ejecutado.
CONCLISIÓN
Para sacar el provecho máximo a un programa de análisis de aceite, es
necesario diseñarlo adecuadamente, asegurándose que la periodicidad con que se
analiza sea adecuada para el nivel de confiabilidad que la maquina requiere, el
tipo de aceite y las condiciones de operación. El programa también debe incluir
la forma de recabar y de hacer llegar las muestras al laboratorio, la
información que nos va a entregar, y se debe contar con la capacidad para
interpretar los resultados de los reportes.
Una lectura cuidadosa del reporte de una muestra aislada nos da
información del estado en que se encontraba el aceite en el momento en que se
tomó la muestra. Con esta información podemos decidir si continuamos usando el
aceite como está, si lo filtramos o si lo cambiamos, también podemos hacer
ajustes que prolonguen la vida útil del aceite.
La correcta interpretación de los análisis de aceite y sus tendencias
forma parte integral y valiosa del sistema de monitoreo de condición de
reductores de velocidad, promoviendo ahorros sustanciales en el consumo de
aceite y partes mecánicas, y en costosos paros no programados. Esto requiere de
un control estricto de la periodicidad con que se toman las muestras, de llevar
registros de los incidentes que pudieran afectar la condición del aceite, y de tener
los conocimientos necesarios para interpretar la información y las tendencias en
las variables reportadas. Pero debemos tener siempre en cuenta que el análisis
de aceite no es una observación directa de los componentes mecánicos y, por lo
tanto, no es un diagnóstico confiable del deterioro de estos componentes, pero
sí es un indicador que nos permite investigar, antes de implementar medidas
costosas, si realmente hay deterioro y cuáles son las causas.
AGRADECIMIENTO:
Este artículo está basado principalmente en la segunda parte,
“Lubrication” del seminario “Gearbox Field Inspections” AGMA Gear Expo – 30
JUNIO 2016 presentado por Artec-machine Systems.
Referencias
1.- https://componentesmecanicos.blogspot.com/2022/07/fundamenos-de-lubricacion-de-aceite.html
2.- https://www.artec-machine.com/Gearbox-Oil-Analysis/category/gearbox-oil-analysis-service
3.- https://www.machinerylubrication.com/oil-sampling-hardware-31620
4.- https://www.machinerylubrication.com/Read/650/used-oil-sampling
5.- https://www.machinerylubrication.com/Read/31573/oil-analysis-reports
6.- https://www.machinerylubrication.com/Read/433/oil-analysis-test-slate
7.- https://www.machinerylubrication.com/Read/353/particle-counting-oil-analysis
8.- https://wearcheck.com/virtual_directories/Literature/Techdoc/LG-SAMPLING-GUIDE-US.pdf
9.-http://blog.spectrosci.com/oil-sampling-best-practices
10.- https://www.machinerylubrication.com/Read/31500/use-particle-counts
11.- https://www.machinerylubrication.com/Read/28424/power-patch-particle-analysis
12.- https://www.machinerylubrication.com/Read/30205/ftir-oil-analysis
