1. ANALISIS POR FERROGRAFIA La tendencia en la actualidad es reducir hasra llegar a eliminar el mantenimiento preventivo y trabajar de acuerdo con la predicción de la vida útil de los equipos. La clave fundamental del mantenimiento predictivo es la capacidad para generar en forma simultánea el diagnóstico y la predicción de la condición de los equipos rotatorios y alternativos.
2. AN ALISIS TERMOG RAVIMETRICO (TGA) - emplea principalmente para determinar la cantidad de hollín en el aceite
3. ANALISIS DE LOS ADITIVOS DEL ACEITE Nitrógeno. Proviene de los dispersaotes y de los mejoradores de fndice de viscosidad. Calcio, magnesio (bario, sodio). Proviene de los detergentes o de las goteras de anticongelante del radiador. Fósforo y zinc. Provienen del antidesgaste y del antioxidante. Otros elementos posibles pueden ser el cobre, molibdeno y boro. Elcobre puede estar presente como aditivo hasta en 200 ppm. Este y el molibdeno pueden ser consecuencia también del desgaste de ciertos mecanismos lubricados.El boro puede proceder del anticongelante del radiador.
3.1. VENTAJ AS DE LA ESPECTROGRAFIA POR ABSORCION ATOMICA Un buen análisis de espectrografía por absorción atómica ofrece una invaluable información que si el usuario lainterpreta correctamente, le permite obtener las siguientes ventajas: Evita reparaciones innecesarias en los equipos. Predice fallas que se están iniciando en uno o en varios componentes. Evalúa la calidad del lubricante utilizado. Reduce el tiempo de mantenimiento preventivo porque antes de parar el equipo se conocen los elementos que es necesario cambiar.
3.1.1. ANALISIS IN FRARROJO DIFERENCIAL (DIR) Permite analizar un aceite usado comparándolo con el original. El método consiste en hacer pasar un haz de luz infrarroja a través de una delgada pelicula del aceite sin usar, y de otra del aceite usado. Esto da en cada s:aso una determinada longitud de onda. La diferencia es el resultado de la absorción de longitud de onda en micrones, por parte del aceite usado la cual está relacionada directamente con el tipo de contaminante que el aceite posee.
4. ESPECTROGRAFIA POR ABSORCION ATOM ICA EN ACEITES IN DUSTRIALES Se emplea muy poco, excepto para aquellos equipos crít.icos que por su importancia dentro de un sistema de producción puedan en un momento dado parar toda una plan ta. Por lo general los metales que se analizan y su origen son; Hierro: Engranajes y rodamientos . Cobre: Babbitt de cojinetes de fricción o del separador en rodamientos (no en todos los casos). Silicio: Aire exterior.
5. CONCENTRACIO N PERMISIBLE DE LOS DIFERENTES ELEMENTOS METALICOS se mencionó anteriormente, el contenido máximo permisible en ppm de los diferentes metales presentes en una muestra de aceite es difícil de especificar, y sólo se á afirmar si es normal, si se cuenca con la tendencia normal de desgaste. En forma oximada se pueden tener en cuenta las concentraciones que aparecen en la tabla Estas permiten contar con parámetros de comparación para tener una idea de be ser más o menos la presencia norma de un metal en el aceite. Bajo ninguna circunstancia se deben tomar como valores absolutos.
6. AN ALISIS ESPECTROGRAFICO PARA ACEITES DE MOTOR El desgaste de los componentes de un motor de combustión interna, bien rodado, que cuenta con un buen mantenimiento y que utiliza el aceite y los filtros adecuados, es progresivo y presenta una variación regular constance del contenido de metales en ppm, en las muestras de aceite analizadas a intervalos fijos. Los resultados varían de un tipo de motor a otro, y hasta entre dos motores idénticos de la misma marca, debido a múltiples factores.
6.1. METALES QUE SE ANALI ZAN EN UN ACEITE DE MOTOR Los metales cuyas concentraciones se determllian comúnmente en u n análisis de un aceite para motor se indican en la tabla
6.1.1. TIPO DE MATERIAL VS ORIGEN Silicio (sílice) . . . . . . . . . . . . . . . . .Aire exterior de Jos aditivos antiespumantes Calcio . . . . . . . . . ... . . . . . . . . ...Aire exterior. Aditivos detergentes. Bario, magnesio . . . . . . . . . . . . . . .Aditivos detergentes. Hierro, Cromo . . . . . . . ... .... . .Anillos y camisas del motor. Aluminio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Pistones del motor. Estaño, cobre, plata .... . ... ...Cojinetes del cigüeñal Plomo ... . . ... . . . . . . . ........ Cojinetes del cigüeñal (motores Diesel) o del combustible (gasolina). Vanadio, sodio . . . .. . . . . . . . . . . .Combustible quemado Boro . . . . . . . . . .. . . .. . . . . . . ..Anticongelante del radiador Níquel . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . .Del vastago de las válvulas y del cigüeñal. del combu tible quemado. Plata . . . ... . . . . ..... . . . . . . . .De la soldadura del radiador de los cojinetes cuando estos son de plata.
7. PRINCIPIOS DE FU NCIO NAMIEN TO DE LA ESPECTR OFOTOMETRIA DE ABSORCION ATOMICA La ciencia de espectroscopia por absorción atómica ha dado origen a tres técnicas de uso analítico: la emisión, la fluorescencia y la absorción. En los últimos años se ba incrementado considerableme nte el empleo de la espectrofocometría por absorción atómica. El principio básico de este procedimiento analítico puede describirse como el inverso de los métodos de emisión para la determinación de partículas metálicas. En todas las técnicas de emisión (Uama, arco, chispa, fluorescencia por rayos X, y activación neutJ"ónica), la muestra se excita de algún modo para hacer que ésca emita radiación de interés.
8. ESPECTROFOTOMETRIA DE ABSORCION ATOMICA Las pruebas físico-químicas permiten evaluar el estado del aceite durante su funcionamiento en un equipo, pero el análisis no estará completo si no se comprueba la concentración de metales en dicho aceite.
9. PRUEBAS DE DESGASTE PARA LUBRICANTES Frecuentemente la lubricación de engranajes y rodamientos tiene lugar bajo circunstan cias de lubricación limite alejadas de Ja zona de lubricación hidrodinámica En estas condiciones los aditivos de extrema presión (EP) tienen una acción influyente para evitar daños.
9.1. Existen diferentes tipos de equipos para evaluar la capacidad que poseen loslubrican tes de evitar el rozamiento, el desgaste y los fenómenos destructivos de la soldadura, rayado y desprendimiento de material en las superficies.rozantes
9.1.1. - PRUEBA TIMKEN DE EXTREMA PRESION Para aceites lubricantes ASTM D-2782 Para grasas lubricantes ASTM D-2509 Sus piezas básicas de rozamiento son un bloque estacionario de acero sobre el cual gira un anillo cilíndrico a una velocidad fija, usualmente de 800 rpm. Durante 10 minutos se somete a una carga creciente y el lubricante se alimenta entre éJ y el blo que.
9.1.2. PRUEBA DE CUATRO BOLAS. ASTM D-2596 En este ensayo los elementos rozantes son cuatro bolas de acero de 1,27 cm de diámetro, unidas en contacto puntual y formando un conjunto a modo de tetraedro equilátero. La bola superior es obligada a girar, sometida a distintas cargas, sobre las otras tres que permanecen fijas. Al final de un período determinado, el promedio de la reducción del diámetro de las esferas se mide y se reporta.
9.1.3. PRUEBA FZG. DIN 51354 En esta prueba se emplean juegos de engranajes normalizados, que operan a 90ºC y giran a una velocidad lineal de 8,3 m/s. Cada 15 minutos se va incrementando la carga, y se mide, por diferencia de peso, el material desprendido de los dientes
9.1.4. PRUEBA ALMEN Una varilla cilíndrica gira dentro de un casquillo abierto, el cual se presiona contra aquelJa. Se añaden pesos de 0,9 kg, a intervalos de 10 seg. y se registra la relación existente entre la carga y la iniciación del rayado. Ver figura 8.29.
9.1.5. PRUEBA SAE e hacen girar dos rodillos a diferentes velocidades y en el mismo sentido. La carga se aumenta gradualmente hasta que se registre el fallo. En este caso hay combinación de rodamiento y deslizamiento.
9.1.6. PRUEBA FALEX Se hace girar un anillo cilíndrico entre dos bloques de material duro y en forma de V, que se presionan constantemente cont ra la varilla, con una intensidad que aumenta gradualmente. La carga y el torque se regist ran en los calibradores.
9.1.7. ENSAYO DE BOMBA HIDRAULICA (VICKERS) En este ensayo los elementos rozantes son las partes móviles de una bomba de paletas Vickers, por la que se hace circular el aceite hidráulico a ensayar; por la pérdida de peso de anillos y paletas, se deducen las propiedades antidesgaste del fluido hidráulico.
10. PRUEBA CUALITATIVA DE LA MANCHA PARA ACEITES DETERGENTES Es un método práctico para evaluar los aceites detergentes usados. Permite analizar cualitativamente si el aceite está contaminado y cuál es la capacidad de detergencia-dis persancia que aún le queda. El método consiste en colocar una gota del aceite usado en un pedazo de papel secante 240 M. Este es absorbido por el papel y forma un patrón característico, el cuaJ determina el estado del aceite.
10.1. Hay cuatro palrones característicos:
10.1.1. Excelente dispersancia y bajo contenido de insolubles. La mancha es muy tenue y muestra un color oscuro en el centro, la periferia no es uniforme.
10.1.2. Alta dispersancia y moderado contenido de insolubles. El patrón muestra un centro relativamente claro, con una banda vellosa en la periferia. Ver figura 8.18(b).
10.1.3. Dispersancia deteriorada debido al agua. La mancha muestra una periferia pun tiaguda (indicando agua) y un centro oscuro uniforme. Ver figura 8.18{c).
10.1.4. Dispersancia ausente debido a la pérdida total de la alcalinidad. El patrón muestra una periferia puntiaguda y un campo oscuro totalmente uniforme. La densidad del patrón depende de la cantidad de contaminantes. Ver figura 8.18(d).
11. ANALISIS FISICO·QUIMICO DEL ACEITE
11.1. Un análisis de laboratorio bien elaborado es muy valioso dentro de cualquier programa de mantenimiento preventivo porque permite corregir anomalías en el diseño original de algunos mecanismos, evaluar la calidad je los repuestos y reducir considerablemente los costos por consumo de lubricantes
11.1.1. TIPOS DE ACEITES QUE SE ANALIZAN
11.1.1.1. Básicamente se analizan dos tipos de aceites:
11.1.1.2. Los empleados en la lubricación de la maquinaria ind ustrial, tales como: turbinas de vapor, a gas e hidráulicas, sistemas hidráulicos, sistemas de circulación, en transfor madores, en compresores de aire y de refrigeración, en reductores de velocidad
11.1.1.3. Los utilizados en la lubricación de motores de combustión interna (a gasolina, Diesel y a gas)
12. NORMAS ASTM
12.1. La ASTM (Sociedad Americana para Pruebas y Materiales) Establece una serie de normas para evaluar las propiedades físico-químicas , tanto del aceite nuevo como usado.
12.1.1. METODOS:
12.1.2. GRAVEDAD ESPECIFICA Y API. METODO ASTM D-287 La gravedad específica de los aceites derivados del petróleo siempre es menor de 1,0. :...a gravedad específica en °API se emplea más en el análisis de los aceites usados
12.1.3. VISCOSIDAD. METODO ASTM D-88 y ASTM D-445 La viscosidad del aceite usado es uno de los factores más significativos para determinar si puede o no continuar en servicio.
12.1.4. INDICE DE VISCOSI DAD. M ETODO ASTM D-2270 índice de viscosidad (IV) de un aceite es un número empírico y se calcula solamente en aceites nuevos; en aceites usados puede dar un valor incorrecto de la estabilidad del aceite.
12.1.5. COLOR. METODO ASTM D-1500 actualmente esta característica carece de valor como criterio de evaluación de los aceites nuevos, porque pueden ser modificados o enmascarados por los aditivos.
12.1.6. PUNTO DE INFLAMACION O DE CHISPA. METODO ASTM D-92 y ASTM D-93 En los aceites nuevos se emplea como parámetro de referencia para determinar la temperatura máxima hasta la cual se pueden empicar sin riesgo alguno; y en los aceites usados, si ha disminuido, puede indicar que el aceite está diluido con un solvente o con combustible
12.1.7. PU NTO DE FLUIDEZ. METODO ASTM D-97 Se analiza solamente a aceites nuevos que van a trabajar a bajas temperaturas Consiste en someter una muestra del aceite nuevo a un proceso de enfriamiento y se registra la temperatura más baja a la cual el aceite aún fluye
12.1.8. RESIDUOS DE CARBON CONRADSON. METODO ASTM D-189 y RAMSBOTTON ASTM D-524 Se emplea solamente para aceites nuevos utilizados en la lubricación de cilindros de compresores, de motores de combustión interna, de 2 y de 4 tiempos
12.1.9. NUMERO DE NEUTRALIZACION (NN) O TAN. METODO ASTM D-664 y ASTM D-974 Constituye una medida de la acidez total del aceite usado y su valor debe compararse con respecto a la acidez del aceite original.
12.1.10. N U M ERO BASI CO TOTAL (TBN). METODO ASTM D-664 y ASTM D-2896 El TBN es básicamente e una medida del potencial que tiene el aceite para neutralizar los ácidos que se vaya n formando, como son: los compuestos de azufre, cloro y bromo.
12.1.11. INSOLUBLES EN PENTANO Y EN BENCENO. METODO ASTM D-893 Conocer el contenido de insolubles en un aceite y su composición es muy importante porque éste está relacionado directamente con la degradación del aceite, con la eficien cia de los filtros, con el desgaste, y en el caso de aceites detergentes, con su grado de saturación frente al carbón producido en la combustión del gasoil.
12.1.12. TENSION INTERFACIAL (IFT). METODO ASTM D-971 Tiene poco significado en los aceites nuevos. Se emplea para analizar las características de la intefase que se forma cuando el aceite se contamina con agua. Los factores que influyen sobre esta propiedad son: La naturaleza química del agua y del aceite. Las altas temperaturas aumentan la miscibilidad entre el agua y el aceite, disminuyéndola. La presencia de cuerpos polares producto de la oxidación del aceite, la disminuyen.
12.1.13. DILUCION POR COMBUSTIBLE. METODO ASTM D-322 Una dilución exagerada por gasolina o gasoil, en los aceites automotores puede tener serias consecuencias sobre el engrase y la seguridad de funcionamiento del motor, debido a la disminución de la viscosidad, del punto de inflamación y de la calidad del aceite. La dilución por combustible puede ser originada por una de las siguientes causas: Anillos y/o cilindros gastados. Excesiva cantidad de combustible en la relación aire/combustible (mezcla demasiado rica). Largos períodos de funcionamiento a bajas temperaturas. La temperatura del agua de enfriamiento del motor debe ser de 82°C (180°F) y la temperatura del aceite en el motor de 71°C (160ºF). Ventilación deficiente del cárter por estar obstruido el respiradero del motor. Acelerar demasiado rápido. Bombear el acelerador con el motor apagado. Extrangulación excesiva del motor. Dejar trabajar el motor durante largo tiempo sin carga. Prender y apagar el motor frecuentemenre. Demasiado juego en las guías de las válvulas. En algunos tipos de bombas de combustible cuando el diafragma está deteriorado. Cuando el regulador termostático de los gases del exosto está pegado o funciona mal. Gasolina que contiene un alto porcentaje de hidrocarburos pesados (se volatilizan a una temperatura muy alta).
12.1.14. DEM ULSJBILI DAD. M ETODO ASTM D-1401 y ASTM D-2711 método estándar ASTM D-1401 se utiliza para los aceites sintéticos y para los de turbinas de vapor con una viscosidad entre un grado ISO 32 y un 100.
12.1.15. RESISTENCIA A LA FORMACION DE ESPU MA. METODO ASTM D-892 Entre las causas que favorecen la formación de espuma, se tienen: u n bajo nivel de aceite en la consola, tubo de retorno del aceite por encima del nivel normal, entrada de aire en la tubería de succión de la bomba, y agua en el aceite.
12.1.16. AEROEM U LSION O ATRAPAMIENTO DE AIRE. M ETODO DIN 5381 El método para evaluar la aeroemulsión de un aceite se basa en la observación, por metodo de una balanza de Mohr, del ritmo de separación del aire que quedó en suspensión en forma de diminutas burbujas, en la muestra de aceite, después de haber sido sometido a un proceso de soplado o de dispersión, en condiciones controladas.
12.1.17. AG UA Y SEDIM ENTOS (BSW). METODO ASTM D-95, ASTM D-96 y ASTM D-1744 Para determinar el contenido de agua en una muestra de aceite usado se pueden emplear varios método: la centrifugación, la destilación y el análisis infrarrojo ( métodos cuantitativos). En estos caso se halla la relación por volumen entre el agua obtenida y el volumen total de la muestra de aceite usado.
12.1.18. CORROSION AL COBRE. METODO ASTM D-130 Este ensayo se lleva a cabo colocando una lámina de cobre, perfectamente pulida, dentro de la muestra de aceite en evaluación durante 3 horas, a 100°C. Por la coloración que presenta dicha lámina al finalizar el ensayo se deduce el grado de corrosión que ha sufrido al compararla con una serie de colores patrones.
12.1.19. HERRU MBRE. METODO ASTM D-665 La herrumbre es causada por el agua y el aire sobre el hierro y el acero (materiales fer rosos). Su acción se previene con los adiLivos de Lipo polar que forman capas protec toras sobre las superficies metálicas, pero el porcentaje de estos en el aceite se debe controlar porque pueden ejercer una acción negat iva obre la propiedade an Liespumantes, antioxidantes y de demulsibilidad.
12.1.20. CONTENIDO DE CENIZAS METODO ASTM D-482 y ASTM D-874 Para evaluar el contenido de cenizas, en una muestra de un aceite nuevo o usado, se mplcan dos métodos. El ASTM D-482 para aQUellos aceites formuJados con aditivos sin cenizas y el ASTM D-874 para los que contienen aditivos con cenizas. Los aditivos que mayor cantidad de cenizas producen son los detergentes, como el bario y el calcio, empleados en los accit para motores de combustión interna.
12.1.21. PUNTO DE ANILI NA. METODO ASTM D-611 Consiste en calentar y agitar una mezcla constituida por partes iguales de aceite y de anilina. La temperatura mínima a la cual se solubilicen da el punto de anilina.
12.1.22. PUNTO DE ANILI NA. METODO ASTM D-611 Consiste en calentar y agitar una mezcla constituida por partes iguales de aceite y de anilina. La temperatura mínima a la cual se solubilicen da el punto de anilina.
12.1.23. ESTABILIDAD A LA OXIDACION. METODO ASTM D-943 o TOST (Turbine Oxida tion Stabili ty Test) 1= ·:a prueba se emplea básicamente para los aceites de turbinas de vapor, en los cuales _ ·dad se da en térmi¡,os de su res.i tencia a la oxidación.
12.1.24. METODO Cl GRE o CERL o IP 280/80 Evalúa la acidez soluble y volátil y los barros al final de la oxidación . Consiste en mante ner una muestra de 25 mgr del aceite usado a 120ºC durante 168 horas y bajo una co rriente de oxígeno de 1 litro/hora
12.1.25. METODO U LP (Userful Life Period) Consiste en determinar el número de horas que requiere el aceite para absorber 15 mi de oxígeno electrolítico, a una temperatura de 150ºC. EsLe tiem po es de 25 horas mínimo cuando se emplea cobre metálico como catalizador y de 15 horas mínimo si se usa cobre soluble.
12.1.26. ESTABILIDAD A LA OXIDACION POR BOMBA ROTATIVA ASTM D-2272 El método consiste en colocar una muestra del aceite nuevo o usado dentro de un recipiente hermético en el cual se encuentra alojada una bomba rotativa, inclinada 30° con respecto a la horizontal .
12.1.27. CONTENIDO DE INHIBIDOR DE OXIDACION METODO ASTM D-2668 Determina la cantidad de aditivo antioxidante presente en el aceite.
12.1.28. FORMACION DE LODO (BARRO ACI DO) ASTM D-1313 Consiste en burbujear Oi en el aceite a presión atmosférica, a razón de 0,1 lt/hr 100°C, y catalizador de cobre durante 64 y 164 horas, respectivamente.
12.1.29. CONTENIDO DE AZUFRE METODO ASTM D-1266, D-U9, D-1662 Se determina sometiendo una muestra del aceite nuevo a una corriente de oxígeno presurizado y quemándola luego. Los productos de la combustión se acumulan y se precipita el azufre como sulfato de bario en porcentaje por peso
12.1.30. AZUFRE CORROSIVO. METODO ASTM D-1275 La prueba se realiza a 122° o a 210°F por tres horas. Se califica con "pasa" o "no pasa" (la, lb, la, 2b, 2c, 2d, 2e, 3a, 3b).
12.1.31. CONTENIDO DE CLORO. ASTM D-808, D-1317 Se puede emplear un método gravimétrico o uno volumétrico. Ambos son aprobados para aceites nuevos o usados al igual que para las grasas.
12.1.32. ANALISIS DE LABORATORIO A LAS GRASAS PORCENTAJE DE CAMBIO EN LA CONSISTENCIA DE UNA GRASA. METODO ASTM D-217 Consiste en evaluar el cambio de consistencia de la grasa causado por el golpeteo. Inicialmente se somete una muestra de la grasa a 60 ciclos (carreras dobles) de un émbolo con 51 agujeros de l/4" en el trabajador de grasa patrón, a una temperatura de 25°C, y luego se le determina la penetración trabajada en el penetrómetro.
12.1.33. PU NTO DE GOTEO. METODO ASTM D-566 y ASTM D-2265 En el método ASTM D-566 se llena una copa con la grasa que va a ser probada y luego se coloca todo el contenido dentro de un tubo de ensayo el cual debe contar con un termómetro y un lapón en la parte superior. El tubo de ensayo se sumerge parcialmente dentro de un baño de aceite.
12.1.34. DESI NTEG RACION DE LA GRASA POR LA ACClON DEL AG UA. MIL-6-16908-2 Se determina recubriendo una chapa de acero con la grasa que se va a ensayar hasta lograr u n espesor de O, - mm. Se umerge en un recipiente que conlenga 500 m1 de agua destilada y se agita durante una hora.
12.1.35. ESTABILIDAD MECAN ICA O AL LAMI NADO. ASTM D-1813. APARATO SHELL ROLLER Consiste en someter durante 4 horas una muestra de la grasa a un movimiento de vaivén en un pistón perforado, o a una agitación continua con un rodillo excéntrico que gira a lt50 rpm dentro de un cilindro. Para evaluar la estabilidad mecánica de la grasa, es necesario conocer la penetración trabajada antes y después del ensayo.
12.1.36. ESTABILIDAD MECAN ICA O AL LAMI NADO. ASTM D-1813. APARATO SHELL ROLLER Consiste en someter durante 4 horas una muestra de la grasa a un movimiento de vaivén en un pistón perforado, o a una agitación continua con un rodillo excéntrico que gira a lt50 rpm dentro de un cilindro. Para evaluar la estabilidad mecánica de la grasa, es necesario conocer la penetración trabajada antes y después del ensayo.