Paper Tribologia Rev 5B

7/21/2019 Paper Tribologia Rev 5B

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Método de ponderación numérica de estado tribológico de aceites lubricantes 1de 33

Método de Ponderación Numérica de estado tr ibológico de aceites lubricantes

Esteban Lantos – Ingeniero Químico, Tribólogo - Laboratorio Lantos – [email protected]án Rodríguez Olaiz – Ingeniero de Lubricación – Mobil – [email protected] Sergei Sidorenko - Ingeniero de Turbomaquinarias – PAE – [email protected]

Abst ract

Hoy en día, cuando el Mantenimiento por Condición vuelve ser una practicacomún, aparece la necesidad de cuantificar los distintos parámetros de las máquinaspara poder automatizar el proceso de toma de decisiones de mantenimiento.

Este trabajo es una aproximación al problema y los autores invitan a losespecialistas en materia de lubricación, ingenieros, técnicos, etc. a participar en eldesarrollo del método, para mejorar su aplicación en la industria.

Desarrollo

Se propone el método bien conocido de ponderación de variables, como la basede evaluación numérica de estado tribológico de máquinas y aceites utilizados en ellas.

Además, todos los Parámetros de aceite, determinados por un análisis delaboratorio, se evalúan en escala de 0 a 1.

Este Método de evaluación permite:

- Unificar el criterio de evaluación e interpretación de los resultados de análisis,

- Permitir que el análisis sea entendible no solo para los especialistas, sino parael resto del equipo de Operación y Mantenimiento,

- Integrar la información de estado de aceite a los Sistemas de Monitoreo deCondición, que lo pueden usar en su base de datos para toma de decisionesautomatizadas,

- El “Mapa de Aceite” desarrollado con este Método facilita la visualización delos “Problemas” y mecanismos de degradación, que experimenta la cargalubricante,

- Determinar el “Peso” relativo de cada componente evaluado como parte de unSistema, y finalmente el estado de “Salud” de un aceite, en función delestado de sus componentes.

Cada Parámetro (Variable) representa alguna o varias propiedades del aceite,como por ejemplo, Viscosidad, TAN, Contenido de Agua, etc.

Para determinar el peso relativo de cada Parámetro se usa el Método dePriorización de Variables, desarrollado en base de una matriz, que permite obtenerel “Peso” ó Coeficiente de Ponderación (CP) de cada componente.

La suma de los CP de un aceite (como un Sistema) es igual a 1.




En función del estado de cada Parámetro, a través de las Curvas de Evaluación,se obtiene el Valor de Condición de Parámetro o VCP .

Los valores de VCP pueden variar entre 0 y 1, siendo 0 – el valor que adquiere elParámetro, cuando llega a su límite condenatorio y 1 – el valor, correspondiente alParámetro en estado de aceite nuevo.

La sumatoria de los VCP ponderados denominada como el Valor de Condicióndel Sistema o VCS seria el valor numérico del Estado del Sistema (aceite). Este valortambién varía entre 0 y 1:

( 1 )

Siendo:

N - numero de variables en consideración,VCP I – Valor de Condición de Parámetro “I”, por ej TANCP I – Coeficiente de Ponderación del Parámetro.

Algunos Parámetros pueden ser compuestos de varios Subparámetros y serevaluados por dos o más variables. Estos Subparámetros también se ponderan dentro

de su Parámetro a través de sus respectivos Factores de Peso o FP ́ s.

La suma de Factores de Peso de Subparámetros dentro de cada Parámetrotambién es igual a 1. Entonces la formula del Valor de Condición de un Parámetrocompuesto, ponderando las condiciones de Subparámetros será:

( 2 )

Siendo:

K - numero de Subparámetros en consideración,VCSP J – Valor de Condición de Subarámetro “J”, por ej. Tendencia de TAN,FP J – Factor de Peso del Subparámetro.

El Valor de Condición de cada Subarámetro también varía entre 0 y 1.

De esta manera todos los componentes evaluados de aceite (Parámetros ySubparámetros), así como el valor final de estado, pueden variar en un rango de 0 a 1,que permite su instantánea evaluación e interpretación por el Operador, personal demantenimiento y por los Sistemas de Monitoreo de Condición automáticos.

Además el estado de aceites de distintos modelos de máquinas y hasta condistintos tipos de aceite se puede comparar entre si, para hacer una lista de prioridadpara el mantenimiento correctivo

Para evaluación mas rápida todavía, se propone agrupar los resultados (tanto deParámetros, Subparámetros o del Sistema) en cinco Categorías de Estado (Niveles deAlerta), que facilitan la toma de decisiones y ayudan a formular las recomendacionesparticulares.

Se propone la siguiente matriz de evaluación, tanto para Parámetros ySubparámetros, como también para el Sistema entero. Los valores de borde para cadaNivel de Alerta son orientativos y pueden variar según criterio del usuario:

∑=

×= N

I

I I CPVCPVCS 1

∑=

×=K

J

J J FPVCSPVCP1




Tabla N° 1

Nivelde

Alerta

Condición del Sistema(VCS), Parámetro, (VCP),o Subparámetro (VCP(S))

Código Acción Requerida

0 > 0.8Muy

buenoEl Parámetro (ó Sistema) se encuentra enóptimas condiciones.

1 > 0.6 / < 0.8 BuenoExisten ciertos desvíos no críticos, quepresentan riesgo para la máquina. El Parámetro

cumple con sus funciones satisfactoriamente

2 > 0.4 / < 0.6 Regular

Se requiere la acción correctiva en puntos dedesvió. El estado de aceite comienza perjudicara la máquina. El aceite puede continuar enservicio bajo un estricto régimen de monitoreo.De acuerdo a los resultados de próximosanálisis, reevaluar el reemplazo del lubricanteen el próximo mantenimiento programado.

3 > 0.2 / < 0.4 Alerta

Se requiere acción correctiva sobre el aceite. Lamáquina puede continuar en marcha bajo lasrestricciones y un monitoreo más estricto por untiempo restringido.

4 < 0.2 Peligro

Se requiere un paro inmediato del equipo para

el cambio de aceite.

Nota:

En el caso de que alguno de los Parámetros o Subparámetros evaluados (VCP oVCSP ) tengan el nivel de alerta 3 o 4, la situación debe ser evaluada por un especialistasin tener en cuenta el Valor final de Condición (VCS).

Determinación de Parámetros de Evaluación

La cantidad de Parámetros puede ser cualquiera y depende solamente del gradode profundidad que se requiere para la evaluación.

El trabajo de determinación de los Parámetros de evaluación y carga de la Matrizpuede ser desarrollado por un grupo de especialistas, conocedores de la máquina,procesos de lubricación y tribología.

Para las máquinas críticas es importante hacer una evaluación más profunda,utilizando mayor cantidad de Parámetros.

Todo el proceso se puede dividir en 4 pasos principales:

Paso 1. Definición de variables (Parámetros) significativas, que luego de serevaluados y ponderados, nos presentarán el cuadro de estado de aceite y de la

máquina.

Las variables no deben ser ni redundantes, ni repetitivas

A continuación se propone como un ejemplo la Lista de Variables a considerar:

1. Viscosidad cinemática, cSt, (Valor Absoluto ASTM D445 e Índice de Viscosidad,ASTM 2270),

2. Total Acid Number (TAN), mg KOH, ASTM D664 (Valor Absoluto y Tendencia(variación entre dos últimas muestras),




3. Espectroscopia de Infrarrojos, FTIR (Oxidación, Nitración, Sulfatación, Hollín),

4. Colorimetría MPC.

5. Espectroscopia de Emisión Atómica, EAA, ASTM D6595 (Aditivos),

6. Espectroscopia EAA, ASTM D6595 (Desgaste),

7. Espectroscopia EAA, ASTM D6595 (Contaminantes),

8. Formación de Espuma, ASTM D892 (Secuencia II),

9. Contenido de Agua, ASTM D95,

10. Código de Conteo de Partículas, ISO 4406, Rangos de tamaños >4 / >6 />10 / >14 / >21 / > 38 / y >70

Nota:

Para algunas aplicaciones especiales pueden ser usados, entre otros, lossiguientes Parámetros de aceite:

- El cambio de Color Estabilizado después de Corrosión al Cobre ASTM D 130;

- Demulsibilidad ASTM D 1401,

- Test de Eliminación de Aire AEG KANIS N° 58A/3, etc.

Paso 2. Construcción de la Matriz de Priorización de Variables N x N, dondeN – es el número de variables en consideración, ver Tabla N°2

Nota: Los valores presentados abajo, son para un ejemplo, y no necesariamenterepresentan alguna marca específica de aceite.

Paso 3. Definir la puntuación de cada Variable Y --> X (Y influye en X, donde Y –el eje vertical y X – el eje horizontal), en función de su relación e influencia mutuasobre las demás variables elegidas.

La puntuación se determina según siguiente escala:

0 = No influye,

1 = Influye poco,

2 = Influye mucho.

Nota:

Para una mayor precisión se puede usar escalas de puntuación 0 a 5 ó 0 a 10.

La sumatoria de cada Parámetro en X significa su Influencia y en Y – suDependencia sobre los demás parámetros de la matriz.

Entonces evaluando las influencias mutuas de los Parámetros, determinados enel Paso 1, la Matriz tendrá el siguiente aspecto:




Tabla N° 2

Notas:1. La influencia de unos Parámetros sobre otros se considera para

condiciones de concentración moderada o desvío moderado ±10%. P. ej. elcontenido de agua influye poco (Puntuación = 1) sobre el TAN enconcentraciones moderadas (hasta 1000 ppm).

Paso 4. Determinar los Coeficientes de Ponderación o CP de cada Parámetro

( 3 )

Siendo:I (P) - Valor de Influencia del Parámetro,

- La sumatoria de las Influencias (para n/ ejemplo = 95)

Los valores y cálculos están agrupados en la Tabla N° 3

Tabla N° 3

∑=

= N

I

P

P

P

I

I CP

1

)(

)(

)(

∑= N

I P I 1)(

# Parámetro 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 X Influencia CP

1 Viscosidad 0 0 1 1 2 1 2 0 1 8 0.0842

2 TAN 1 1 1 0 1 1 1 0 0 6 0.0632

3 FTIR (Oxid, Nitr, Sulf, Holl) 1 1 2 1 1 1 1 0 1 9 0.0947

4 Colorimetria MPC 1 1 1 0 1 1 1 0 2 8 0.0842

5 Espectrom. Aditivos 1 2 2 1 2 1 2 0 1 12 0.1263

6 Espectrom. Desgaste 0 1 1 1 1 1 0 0 2 7 0.0737

7 Espectrom. Conatmin 1 2 1 1 1 2 1 1 2 12 0.1263

8 Espuma 2 1 2 2 2 2 1 0 0 12 0.1263

9 Contenido de agua 1 1 2 1 2 2 1 2 1 13 0.1368

10 Cod ISO 4406 0 1 1 1 1 2 2 0 0 8 0.0842

Y Dependencia 8 10 11 11 9 15 10 10 1 10 95 1.0000

# Parámetro Dependencia Influencia Cálculo CP

1 Viscosidad 8 8 8/95 0.0842

2 TAN 10 6 6/95 0.0632

3 FTIR (Oxid, Nitr, Sulf, Holl) 11 9 9/95 0.0947

4 Colorimetria MPC 11 8 8/95 0.0842

5 Espectrom. Aditivos 9 12 12/95 0.1263

6 Espectrom. Desgaste 15 7 7/95 0.0737

7 Espectrom. Conatmin 10 12 12/95 0.1263

8 Espuma 10 12 12/95 0.1263

9 Contenido de agua 1 13 13/95 0.1368

10 Cod ISO 4406 10 8 8/95 0.0842

95 1.0000




En este ejemplo se puede observar que los Parámetros como el Contenido deAgua, Aditivos y Contaminantes son factores de mayor influencia sobre el estado deaceite.

En cambio los Parámetros como Contenido de elementos de Desgaste, TAN yOxidación (determinada por FTIR) son altamente dependientes de otros factores.

Curvas de Evaluación de los Parámetros

Cada Parámetro (variable), sea una propiedad física o química del lubricante,puede ser evaluada a través de su Curva de Evaluación, construida con el mejorcriterio de conocimiento de esta variable.

Aunque las distintas propiedades del aceite se comportan a menudo de maneramuy compleja, el estado de cada uno de los parámetros se puede representarsimplificadamente con una curva lineal, en una escala de 0 a 1.

Tanto la lista de Parámetros, como los valores limite (y por ende las Curvas deEvaluación), pueden variar dependiendo del objetivo que tiene el usuario.

Si se trata de un sistema de preaviso, como es de costumbre en los Sistemas deMonitoreo de Condición contemporáneos, al límite, donde el Valor de Condición deParámetro es igual a 0, se le asigna valores con un cierto margen de seguridad conrespecto a sus limites condenatorios. De esta forma se puede anticipar una accióncorrectiva para revertir la situación actual, antes de llegar a la situación de riesgo.

Por otro lado, si se usan aceites de alta gama (como por. ej. aceites sintéticos),el reemplazo del lubricante puede tener un impacto económico considerable. Si sepretende extender lo máximo posible la vida útil del lubricante, los valores limite paralas Curvas de Evaluación de los Parámetros serán iguales a los condenatorios.

Los fabricantes de máquinas, por lo general, suministran información referente a

los límites condenatorios para cada Parámetro de aceite, que puede constituir la basepara la construcción de las Curvas de Evaluación.

En la Tabla N° 4 se presenta la lista de los Parámetros de evaluación, elegidos enel Paso 1, como un ejemplo para la explicación del Método. Para otros casos específicos,esta Matriz de Evaluación puede variar en función de los Parámetros que estamonitoreando el usuario.

Para su confección se debe conocer los límites condenatorios para cadaParámetro de aceite, usar las recomendaciones del Fabricante de la máquina y criteriosdescriptos anteriormente.




Tabla N° 4

N° p/o Parametro Subparametro Abrev. UnidadLimite

VCP = 1

Limite

VCP = 0Comentario

Viscosidad V cStV

aceite nuevo

-10% ó

+10% ASTM D445

Indice de

ViscosidadIV s/u 110 90 ASTM D2270

Absoluto TANabs 0.1 0.6

Tendencia TANΔ * 0 0.4

Oxidación FTIR Oxid

Nitración FTIR Nitr

Sulfatación FTIR Sulf

Hollin FTIR Holl

4Colorimetria

MPCN/A MPC s/u 10 60

Test de Membrana

MPC

P AdP 20 0

Zn AdZn

Ca AdCa

Cu DesAbsCu

Sn DesAbsSn

Pb DesAbsPb

Fe DesAbsFe

[ΔCu] Des Δ Cu

[ΔSn] DesΔ Sn

[ΔPb] DesΔ Pb

[ΔFe] Des Δ Fe

Na ConNa

Si ConSi

Tendencia Es (Ten) vol 50 300

Estabilidad Es (Est) vol 0 20

Tiempo

Estabilización Es (TE) seg 30 120

9 H2O ppmw 0 1500 ASTM D95

> 4μm 320 1300

> 6μm 80 320

>14μm 20 80

>21μm 10 40

>38μm 5 20

>70μm 3 10

numero

entero

Conteo Particulas

s/Codigo ISO 4406 -

1999

Contenido de Agua

10

C o n t e o P a r t i c u l a s I S O

4 4 0 6

NP

8

F o r m a c i ó n

E s p u m a

ASTM D892,

Secuencia II

8Espectroscopia

EAA ASTM D65957

E s p e c t r o s c

C o n t a m i n .

ppm 0

4Espectroscopia

EAA ASTM D6595

Se elige el valor min

de PCV entre el

Valor Absoluto y el

de Tendencia 2

6

E s p e c t r o s c o p i a

D e s g a s t e ,

A b s o l u t o

ppm

0

E

s p e c t r o s c o p i a

D e

s g . ,

T e n d e n c i a . *

0

Espectroscopia

EAA ASTM D65954 05

E s p e

c t r o s c o

p i a A

d i t i v o s

ppm

Se elige el valor min

de PCV entre

TANabs y TANΔ

3 F T I R

abs / 0.1 mm 0 0.12Espectrometria FT-

IR

2 TAN mg KOH

1 Viscosidad




Nota:* - se refiere a una variación del valor por 1000 hs de servicio, con

intervalo entre análisis no menor a 500 hs.

Se puede observar que algunos Parámetros compuestos, como el FTIR, cuentancon más que una variable o Subparámetro. En este documento también se describe laforma de ponderación de los Subparámetros, dentro de sus respectivos Parámetros.

Nota:

Hay que tener en cuenta que algunos parámetros críticos, como TAN oViscosidad, por si solos pueden inhabilitar la continuidad del uso dellubricante en la máquina, al llegar estos a sus limites condenatorios, sinimportar el valor de Condición VCS final.

Descripción de las Variables.

1. Viscosidad

El Parámetro Viscosidad se puede subdividir en dos Subparámetros:

- La Viscosidad propiamente dicha, con Factor de Peso FP V = 0.6

- El Índice de Viscosidad, con Factor de Peso FP IV = 0.4

Es decir que al Subparámetro Viscosidad (en este ejemplo) se le asigna unmayor peso dentro del Parámetro que al Índice de Viscosidad.

El Valor de Condición de Viscosidad puede ser determinado por la formula (2),usando los Factores de Peso, mencionados anteriormente.

( 4.1 )

Siendo:VCSP V y VCSP IV – Valores de Condición de Subparámetros de Viscosidad e

Índice de Viscosidad respectivamente.

Para el Subparámetro Viscosidad se propone una curva parabólica de evaluación.Para los valores límite de VCSP V , presentados en la Tabla N° 4, el grafico tendrá elsiguiente aspecto (en este ejemplo la Viscosidad inicial del aceite es de 32 cSt):

Fig. 1

IV IV V V V FPVCSPFPVCSPVCP ×+×=

Viscosidad

0.6836

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

28 29 30 31 32 33 34 35 36cSt

VCSP

2

0

)1(1001V

VxY −×−=




La formula para el Parámetro de Condición de la Variable:

( 4.2 )

Siendo:

Vx – Viscosidad obtenida de análisis en cuestión, cSt.

V 0 - Viscosidad de aceite nuevo, cSt.

Con límites:

VCSP = 1, cuando V X = V 0 (aceite nuevo), y

VCSP = 0 cuando Vx 0.9 V 0 o 1.1 V 0, ver Fig. 2.

De acuerdo a la curva parabólica descripta, mientras la Viscosidad del aceite semantiene cerca de su valor inicial, el VCSP no cambia mucho. A medida que laViscosidad comienza alejarse del valor inicial, en cualquiera de los dos sentidos, el valor

de VCSP comienza decrecer rápidamente, llegando a 0. Por ejemplo, cuando laviscosidad alcanza valores 0.9 V 0 o 1.1 V 0, o sea ±10%.

También se puede usar las relaciones lineales simétricas o asimétricas,dependiendo de la aplicación del aceite, como por ejemplo, en motores de combustióninterna.

Cuando la viscosidad disminuye debido a la dilución de algún contaminante,como puede ocurrir con el líquido refrigerante o combustible en los motores, estorepresenta un mayor peligro para la máquina que el aumento de la viscosidad poroxidación, polimerización, etc. Los valores condenatorios de VCP pueden ser p. ej:V 0 +10% / - 5%, de acuerdo al siguiente grafico asimétrico, Fig.2:

Fig. 2

Para el segundo Subparámetro, o Índice de Viscosidad se propone una Curvade Evaluación lineal, Fig. 3 con formula:

( 4.3 )

Siendo:IV – Índice de Viscosidad obtenido de análisis.

2

0

)1(1001V

VxVCSP

V −×−=

5.405.0 −×= IV VCSP IV

Viscosidad

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

13 14 15 16cSt

VCSP




Con condiciones limite (como un ejemplo):

VCSP IV = 0, cuando el IV 90,

VCSP IV = 1, cuando el IV 110.

El Grafico de Evaluación de Índice de Viscosidad, Fig. 3:

Fig. 3

Ejemplo:

Determinar el valor VCP para el Parámetro de Viscosidad de un aceite grado VG32 (32 cSt), con un Índice de Viscosidad de 97, siendo el valor determinado por elúltimo análisis de 30.2 cSt.

Solución:

Primero determinemos el Valor de Condición para el Subparámetro Viscosidad.

Usando la formula (4.2), se obtendrá:

Y para el Subparámetro de Índice de Viscosidad, usando la formula (4.3), seobtendrá:

Ahora podemos determinar el Valor de Condición del Parámetro de Viscosidad,usando la formula (4.1):

Comentario: La condición de Viscosidad como Parámetro de aceite es Regular,tiene valores medios, aceptables para el servicio, (puntaje 55/100), siendo el Índice deViscosidad el mas comprometido.

6836.0)32

2.301(1001 2=−×−=V VCSP

35.05.49705.0 =−×= IV VCSP

5502.04.035.06.06836.0 =×+×=V VCP

Indice Viscosidad

y = 0.05x - 4.5

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

90 92 94 96 98 100 102 104 106 108 110

IV

VCSP




2. Total Acid Number (TAN)

Como se puede observar en la Tabla N° 4, el Parámetro TAN también sesubdivide en dos Subparámetros:

- Valor absoluto, TANabs, - dato de análisis, o valor actual,

- Valor normalizado de variación de TAN en 1000 hs de servicio (tendencia),[ TAN Δ ].

A diferencia de la Viscosidad, estos Subparámetros no se ponderan entre si, sino,al ser calculados, se elije el que tiene menor valor numérico. Esto tiene sentido si serequiere determinar no solamente el estado actual, sino también la tendencia deevolución del Parámetro:

VCP TAN = MIN ( VCSP TANabs; VCSP TAN Δ ) ( 5.1 )

Siendo:

VCSP TANabs – Valor de Condición de Subparámetro TANabs,

VCSP TAN Δ − Valor de Condición de Subparámetro [ TAN Δ ]

Para el Subparámetro absoluto TANabs, se propone una Curva deEvaluación, Fig. 4, con siguientes límites:

VCSP TANabs = 1, cuando TANabs 0.1 (mg KOH),

VCSP TANabs = 0, cuando TANabs 0.6 (mg KOH).

Fig. 4

La formula para el VCSP de TAN absoluto:( 5.2 )

Para el Subparámetro de variación de TAN Δ, se propone una Curva deEvaluación, Fig. 5, con límites:

VCSP TAN Δ = 1, cuando variación de TAN Δ en 1000 hs es igual a 0,

VCSP TAN Δ = 0, cuando variación de TAN Δ en 1000 hs es +0.4.

TANabsVCSP ×−= 22.1TANabs

TAN ABS

y = -2x + 1.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6TANabs

VCSP




Nota:

Se recomienda usar este Subparámetro de evaluación, si el periodo entreanálisis no es demasiado pequeño. Se recomienda períodos mayores a 500 hs., ya queel resultado de análisis del Laboratorio contiene un porcentaje de dispersión (error) ynormalizar este valor sobre la base de tiempo pequeño puede maximizar el error decálculo (ver siguiente ejemplo). Esto se debe tener en cuenta en todos los Parámetrosdonde se valoriza la Tendencia.

Fig. 5

La formula para el VCP de variación de TAN:

( 5.3 )

El valor de [TAN Δ] (normalizado) se refiere a un intervalo de 1000 hs de servicio.Si el intervalo entre los análisis es diferente a 1000 hs, y mayor a 500 hs, se usará laformula de normalización de valor TANΔ:

( 5.4 )

Siendo:TAN (X) y TAN (X-1) – Valores de TAN en mg KOH de último ypenúltimo análisis, y

ΔTa – Intervalo entre análisis (en horas de operación).

Ejemplo:

Determinar el valor VCP para el Parámetro TAN, siendo el valor arrojado por elúltimo análisis = 0.28, el penúltimo = 0.14 (mg KOH) y el intervalo entre los análisisde 720 hs.

Solución:

Usando la formula ( 5.2 ), obtendremos el Valor de Condición actual delSubparámetro TANabs, ver Fig. 4:

64.028.022.1 =×−=TANabs

VCSP

[ ] ( ) ⎥⎦⎤⎢⎣

⎡Δ

×−=Δ −

TaTAN TAN ABS TAN x x 1000. 1

[ ]Δ×−=Δ TAN VCSP 5.21TAN

TAN TENDENCIA

y = -2.5x + 1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 0.1 0.2 0.3 0.4TAN

VCSP




Luego, con la formula ( 5.3 ) determinemos el valor de condición de tendencia deTAN. Pero antes hay que normalizar el subparámetro TAN Δ, pues este se refiere a 1000hs de servicio, mientras los análisis fueron tomados con intervalo de 720 hs.

Normalizando el valor de TAN Δ (Formula 5.4) obtendremos:

Y el Valor de Condición de Tendencia de TAN, ver Fig. 5:

Nota:

Si por ejemplo el espacio entre análisis fuera igual o menor a 350 hs, el valornormalizado de TAN Δ sería igual a 0.4 y por ende el VCSP TAN Δ =0, que nos puedellevar a una conclusión errónea sobre la Tendencia real del Parámetro.

Entonces, volviendo al ejemplo:

VCSP TANabs = 0.64,

VCSP TAN Δ = 0.5150.

El valor de Condición de Subparámetro de variación de TAN es menor, es decirque la tendencia de variación de TAN presenta mayor riesgo de degradación para elaceite que su valor absoluto, obteniendo el resultado (formula (5.1)):

VCP TAN = MIN ( 0.64; 0.5150 ) = 0.5150

Comentario:La condición de aceite por TAN es regular (puntaje ~ 52/100).

Nota: Es recomendable usar este tipo de evaluación (Valor Absoluto y Tendencia)para los Parámetros que tienen las curvas de su evolución en el tiempo, con aumentode pendiente al final de su vida (TAN, Oxidación FTIR, Viscosidad entre otros)

3. Espectroscopia FTIR

La Espectroscopia FTIR permite determinar las siguientes propiedades del

lubricante:- Oxidación,

- Nitración,

- Sulfatación,

- Hollín.

[ ] ( )

194.0720

100014.028.0. =⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ ×−=Δ ABS TAN

5150.0194.05.21 =×−=ΔTANVCSP




Para los cuatro Subparámetros mencionados arriba, se propone usar una curvade evaluación del tipo lineal, con límites:

- VCSP FTIR J = 1, cuando FTIR J = 0 (abs/0.1mm),

- VCSP FTIR J = 0, cuando FTIR J = 0.12 (abs/0.1mm),

Y la Formula para Condición de Subparámetros:

VCSP FTIR J = 1- 8.3333 x FTIR J ( 6 )

Siendo:

FTIR J - Valor de análisis del Subparámetro en abs/0.1 mm.

Ahora se deberá asignar los Coeficientes de Peso para cada Subparámetro.

Para este ejemplo, aceite de una turbina a gas, se propone la siguientedistribución de peso:

- FP para FTIROxid = 0.7

- FP para FTIRNitr = 0.1

- FP para FTIRSulf = 0.1

- FP para FTIRHoll = 0.1

La Condición del Aceite por FTIR se determina por la formula ( 2 ), que ponderalos Subparámetros de este Parámetro.

Ejemplo:Determinar el valor VCP para el Parámetro FTIR, siendo los valores arrojados por

el último análisis:

- Oxidación = 0.07 abs/0.1 mm,

- Nitración = 0.05 abs/0.1 mm,

- Sulfatación = 0.04 abs/0.1 mm,

- Hollín = 0.04 abs/0.1 mm.

Solución:

Usando la formula ( 2 ), obtendremos el valor de condición actual del Parámetro.Para ello, primero hay que determinar los Valores individuales de Condición de cadaSubparámetro por separado, usando la formula (6):

VCSP FTIROxid = 1- 8.3333 x 0.07 = 0.4167

VCSP FTIRNitr = 1- 8.3333 x 0.05 = 0.5833




VCSP FTIRSulfr = 1- 8.3333 x 0.04 = 0.6667

VCSP FTIRHoll = 1- 8.3333 x 0.04 = 0.6667

Ahora podemos determinar el Valor de Condición de aceite por FTIR usando losFactores de Peso de cada Subparámetro mencionados arriba y la formula (2):

Comentario:

Los propiedades de aceite ya muestran los signos de envejecimiento,siendo el valor de oxidación es el mas comprometido. Estado general - Regular.

4. Colorimetría MPC (Membrane Patch Colorimetry)

Aunque este Parámetro es relativamente nuevo y todavía se encuentra en víasde estandarización por ASTM, este Parámetro puede brindar información valiosa sobrela formación de lacas y barnices en la carga de aceite. Su sencilla metodología permite

hacer análisis de campo, que facilita el monitoreo de tendencias si se practica unapurificación del aceite.

Para este parámetro se propone la Curva de Evaluación, Fig. 6, con siguienteslímites:

VCP MPC = 1, cuando el valor de MPC 10,

VCP MPC = 0, cuando el valor de MPC 60.,

Y la Formula:

VCP MPC = 1.2 – 0.02 x MPC ( 7 )

Fig. 6

Ejemplo:

Determinar el valor VCP para el Parámetro MPC, si el último análisis determino elvalor de MPC = 39.

Solución:

4833.01.06667.01.06667.01.05833.07.04167.0 =×+×+×+×=FTIRVCP

COLORIMETRIA MPC

y = -0.02x + 1.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

10 20 30 40 50 60MPC

VCP




Usando la formula ( 7 ), obtendremos el valor de condición actual del Parámetro:

VCP MPC = 1.2 – 0.02 x 39 = 0.42

Comentario:

La condición del aceite determinada por el test de MPC es regular,(puntaje 42/100), se encuentra cercano al límite de Código de Alerta Nivel 3 (ver TablaN° 1). Es necesario programar la purificación del aceite a corto plazo.

5. Espectroscopia de Emisión Atómica de Aditivos

Permite determinar el contenido de elementos que componen los aditivos delaceite.

En este ejemplo se usará los valores pertenecientes a un aceite ISO VG 32, queposee aditivos de extrema presión en base de Fósforo (P), con agregado de Zinc (Zn) yCalcio (Ca).

Para el contenido de P en este ejemplo, los valores límite son los siguientes:

VCSP AdP = 1, cuando el contenido de P 20 ppm,

VCSP AdP = 0, cuando el contenido de P = 0.

La Curva de Evaluación lineal (Fig. 7.1) con formula:

( 8.1 )

Fig. 7.1

Para el contenido de Zn y Ca, los valores límite son:

VCSP AdZn/Ca = 1, cuando el contenido de elemento 4 ppm,

VCSP AdZn/Ca = 0, cuando el contenido de elemento = 0.

Y una Curva de Evaluación lineal (Fig. 7.2)

P Ad VCSP ×= 05.0 AdP

ADITIVOS P

y = 0.05x

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 5 10 15 20ppm

VCSP




Fig. 7.2

con formula:

( 8.2 )

El Valor de Condición de Parámetro Aditivos se determina por la formula(2), usando los siguientes Factores de Peso:

- FP para Ad P = 0.4

- FP para Ad Zn/Ca = 0.3

Ejemplo:

Determinar el valor VCP para el Parámetro Aditivos, siendo los valores arrojadospor el último análisis:

Contenido P: 16 ppm

Contenido Zn: 2 ppmContenido Ca: 0 ppm.

Solución:

Usando la formula ( 2 ), obtendremos el Valor de Condición actual del Parámetro.Para ello, primero determinaremos los valores individuales de condición de cadaSubparámetro por separado, usando las formulas (8.1) y (8.2):

Ahora podemos determinar el Parámetro de Condición de Aditivos, usando losFactores de Peso de cada componente (Ver Tabla N° 4)

Comentario:

Ca AdZnVCSP /25.0 ×= AdZn/ Ca

8.01605.0 =×= AdP

VCSP

5.0225.0 =×= AdZn

VCSP

0025.0 =×= AdCa

VCSP

47.03.003.05.04.08.0 =×+×+×= Ad

VCP

ADITIVOS Zn/Ca

y = 0.25x

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 1 2 3 4pp m

VCSP




Como podemos observar en este ejemplo, el desempeño del aceite en lo que serefiere a los Aditivos es regular (puntaje = 47/100), con agotamiento total del Calcio.

Espectroscopia de Emisión Atómica de Desgaste

Permite determinar el contenido de metales de desgaste. Esta categoría, a pesarde estar relacionada directamente con el estado de la máquina (tasa de desgaste decomponentes), debe ser incluida a la evaluación, ya que ciertos metales de desgaste,como el Cu, Sn o Pb, actúan como catalizadores o aceleradores de la oxidación del

lubricante.

Aunque este análisis tiene sus limitaciones en lo que se refiere al tamaño de laspartículas detectadas, ya que no detecta partículas mayores a 8 micrones, la presenciade partículas de menor tamaño es un indicador efectivo de presencia de partículas dedesgaste mayores.

Dependiendo del modelo de la máquina, particularidades de diseño y materialesusados para su construcción, tanto el grupo de materiales de desgaste, como suslímites aceptables pueden variar. Para este ejemplo se consideran como elementos dedesgaste, los valores en ppm de:

- Cu / Sn / Pb / Fe

Se propone la manera de evaluación por dos parámetros:

- valor absoluto,

- tendencia normalizada (Incremento en 1000 hs)

Para ambos Subparámetros las Curvas de Evaluación son lineales, Fig. 8.1, 8.2:

Entre los dos Subparámetros determinados independientemente se elige lacondición peor, o sea la que tiene el menor valor de VCP:

( 9.1 )

Para los Valores absolutos la formula de la Curva de Evaluación:

( 9.2 )

Siendo:

Des(J abs) - Valor de contenido del elemento determinado por el análisis delaboratorio, en ppm.

La Curva de Evaluación tiene las siguientes propiedades (limites):

VCSP DesAbs = 0, cuando el contenido de elementos 4 ppm,

VCSP DesAbs = 1, cuando el contenido de elementos = 0.

Para el Valor de Tendencia:

)(25,01 abs J DesAbs DesVCSP ×−=

);( Δ= Des DesAbs Des VCSPVCSP MIN VCP




( 9.3 )

Siendo:

[ X J-1 – X J ] – valores normalizados (para 1000 hs) de variación decontenido del elemento entre análisis.

Y valores limite:

VCSP DesΔ = 0, cuando el aumento es 2 ppm,

VCSP DesΔ = 1, cuando el aumento es = 0.

Fig. 8.1 Fig. 8.2

Una vez determinados los VCSP de cada componente, el Valor de Condición delParámetro (Aditivos) se determina por la fórmula (2), usando los siguientes Factores dePeso:

- FP para DesCu = 0.1

- FP para DesPb/Sn/Fe = 0.3

Ejemplo:

Determinar el valor VCP para los elementos de Desgaste, siendo los valores decontenido arrojados por el último análisis:

Cu = 2.4 ppmSn = 1.6 ppmPb = 2.1 ppm

Fe = 3.4 ppmEn el análisis anterior (720 hs de marcha antes) se obtuvo los siguientes valores:

Cu = 1.7 ppmSn = 0.4 ppmPb = 1.2 ppmFe = 2.0 ppm

Determinemos la condición de cada Subparámetro, usando la formula (9.2) paravalores absolutos:

[ ] J J Des X X VCSP −×−= −Δ 15.01

Desgaste Abs Cu/Sn/Pb/Fe

y = -0.25x + 1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 1 2 3 4pp m

VCSP Desgaste Inc r. Cu/Sn/Pb/Fe

y = -0.5x + 1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 1 2ppm

VCSP




Para determinar la Condición de Tendencia, primero hay que normalizar losparámetros, pues los mismos tienen diferencia de 720 horas entre análisis:

[ 9.4 ]

Entonces:

Ahora podemos determinar los valores para las Tendencias, usando la formula(9.3):

Los resultados de evaluación de Subparámetros de Desgaste se presentan enTabla N° 5

Tabla N° 5

Evaluación Subparámetro

Subparámetro ppm Absoluto VCSP ABS Tendencia (Δ/1000 hs) VCSPΔ

VCSP Parámetro

(Min Abs-Δ) FP

Desgaste Cu 2.4 0.4000 0.9722 0.5139 0.4000 0.1

Desgaste Sn 1.6 0.6000 1.6667 0.1667 0.1667 0.3

Desgaste Pb 2.1 0.4750 1.2500 0.3750 0.3750 0.3

Desgaste Fe 3.4 0.1500 1.9444 0.0278 0.0278 0.3

Finalmente, el Valor de Condición de Desgaste:

4.04.225.0125.01 =×−=×−= CuVCSP DesAbsCu

6.06.125.0125.01 =×−=×−= SnVCSP DesAbsSn

475.01.225.0125.01 =×−=×−= PbVCSP DesAbsPb

15.01.225.014.325.01 =×−=×−= DesAbsFeVCSP

[ ] ppm DesX DesX

DES J J

J ,720

1000)( 1 ×−=Δ −

[ ] ppmCu 9722.0720

1000)7.14.2(=

×−=Δ

[ ] 5139.09722.05.015.01 =×−=Δ×−=Δ CuVCSP Cu Des

[ ] 1667.06667.15.015.01 =×−=Δ×−=Δ SnVCSP Sn Des

[ ] 3750.02500.15.015.01 =×−=Δ×−=Δ PbVCSP Pb Des

[ ] 0278.09444.15.015.01 =×−=Δ×−=Δ FeVCSP Fe Des

[ ] ppmSn 6667.1720

1000)4.06.1(=

×−=Δ

[ ] ppmPb 2500.1720

1000)2.11.2( =×−=Δ

[ ] ppmFe 9444.1720

1000)0.24.3(=

×−=Δ




Como hemos mencionado anteriormente, este Parámetro está más relacionadocon el estado de la máquina, aunque también devela indirectamente problemas delubricación, especialmente cuando este parámetro tiene un valor bajo.

Comentario:

Como podemos observar en este ejemplo, el estado de la máquina, en lo que se

refiere al desgaste, es bastante grave (puntaje ~ 21/100) debido a una alta tasa deaumento (tendencia) de Hierro (Fe) – 1,94 ppm, valor cercano al límite establecido (2ppm), y presencia de metales blancos (Pb y Sn), componentes de aleaciones tipoBabbitt usados para los cojinetes.

Espectroscopia de Emisión Atómica de Contaminantes

Permite determinar el contenido de elementos pertenecientes al grupo decontaminantes. A modo de ejemplo se usaron los siguientes elementos:

- Si – Sílice, elemento presente en el polvo de tierra. Contamina el sistema de

lubricación de la máquina con partículas abrasivas, entrando a través de los selloslaberínticos a los alojamientos de los cojinetes y de ahí al tanque de aceite.

- Na – Sodio, elemento presente en el polvo de la tierra y en aire en ambientesmarítimos. Al ingresar al sistema de lubricación suele acumularse con horas de servicio,actuando como un agente corrosivo. No puede ser extraído mediante filtraciones.

Para ambos elementos se propone una curva lineal con las siguientescaracterísticas, Fig. 9:

Fig. 9

VCSP ConI = 0, cuando el contenido del elemento 8 ppm,

VCSP ConI = 1, cuando el contenido del elemento = 0.

Y la formula:

( 10 )

Siendo:

2108.03.00278.03.0375.03.01667.09722.01.0 =×+×+×+×= DesVCP

J Con ConVCSP ×−= 125.01

Contamin antes Na / Si

y = -0.125x + 1

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 2 4 6 8pp m

VCSP




Con J - Valor en ppm de Contaminante (Si o Na).

Finalmente, el Valor de Parámetro Contaminación se determina por la formula(2). Los Factores de Peso para ambos elementos se toman iguales a 0.5.

Ejemplo:

Determinar el valor VCP para Contaminantes, siendo los valores determinados

por el último análisis:

Si = 2.4 ppm

Na = 8.6 ppm

Solución:

Usando la formula (10) y los límites establecidos:

Comentario:

En el caso del Sodio, su contenido supera el valor de 8 ppm, asumido como elmáximo admisible, por lo que VCSP ConNa = 0

Ponderando los valores (formula (2)) obtendremos:

VCP Con = 0.7x 0.5 + 0 x 0.5 = 0.35

Comentario:El aceite se encuentra bastante contaminado.

Formación de Espuma

Este análisis determina la tendencia de formación de espuma y la propiedad deliberación de aire (decantación).

Para este ejemplo se propone usar la Secuencia II del ensayo ASTM D892 (contemperatura de 93.5 °C), ya que esta temperatura de ensayo se considera la máscercana a las condiciones reales de operación del aceite en las máquinas térmicas.

Se evalúan los tres Subparámetros de la Secuencia II considerando lossiguientes Factores de Peso:

- Tendencia, o volumen de espuma luego de soplado, FP = 0.2

- Estabilidad, o volumen de espuma luego de tiempo de decantación, FP = 0.4

- Tiempo de estabilización, FP = 0.4.

7.04.2125.01 =×−=ConSiVCSP

06.8125.01 =×−=ConNa

VCSP




Los valores limites de evaluación pueden variar dependiendo del tiempo deresidencia del aceite en el sumidero. En sistemas con grandes volúmenes de aceite setolerará mayor volumen de espuma (tendencia) y en sistemas más compactos, de pocovolumen, la espuma es intolerable.

Para el Subparámetro Tendencia se propone una curva lineal, Fig. 10.1 conlímites:

VCSP Esp(Ten) = 0, cuando Esp(Ten) 300 ml

VCSP Esp(Ten) =1, cuando Esp(Ten) 50 ml

Fig. 10.1con formula:

( 11.1 )

Siendo:

EspTen – Valor de Tendencia, volumen de espuma.

Para el Subparámetro de Estabilidad también se propone una curva lineal, Fig.10.2 con limites:

VCSP Esp(Est) = 0, cuando Esp(Est) 20 ml,

VCSP Esp(Est) =1, cuando Esp(Est) = 0 ml.

Fig. 10.2

TenTen Esp EspVCSP ×−= 004.02.1)(

Espuma Tendencia

y = -0.004x + 1.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

50 100 150 200 250 300Vol

VCSP

Espuma Estabilidad

y = -0.05x + 1

0

0.2

0.4

0.60.8

1

0 5 10 15 20

Volumen decantación 10 min

VCSP




( 11.2 )

Siendo:

EspEst – Valor de Estabilidad, ml al tiempo de decantación 10 minutos.

Finalmente para el Tiempo de Estabilización se propone una curva lineal,

Fig. 10.3 con las condiciones limite:

VCSP Esp(TE) = 0, cuando Esp(TE) 120 (s)

VCSP Esp(TE) = 1, cuando Esp(TE) 30 (s):

Fig. 11.3

Fig. 10.3

con Formula:

( 11.3 )

Siendo

EspTE - Tiempo de Estabilización (decantación), seg.

Ejemplo:

Determinar el valor VCP para el Parámetro Espuma, siendo los valoresdeterminados por el último análisis para Secuencia II ASTM D892:

Tendencia: 120 ml,

Estabilidad: 5 ml,Tiempo de estabilización: 52 s.

Solución:

Primero determinemos los valores de condición de cada Subparámetro, usandolas formulas (11.1), (11.2) y (11.3).

TE TE Esp EspVCSP ×−= 0111.03333.1)(

Est Est Esp EspVCSP ×−= 05.01)(

72.0120004.02.1)(

=×−=Ten EspVCSP

75.0505.01)(

=×−= Est EspVCSP

Tiempo Estabilización

y = -0.0111x + 1.3333

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

30 60 90 120seg

VCSP




Ponderando los Subparámetros obtenemos el valor final de la Condición de aceitepor espuma:

Comentario:

La condición de aceite por formación de espuma y liberación de aire esbuena (Puntaje 74/100).

Contenido de Agua

Como podemos observar en las Tablas N° 2 y 3, este Parámetro es uno de losmás influyentes. Se propone una curva lineal, Fig. 11 y las condiciones limites:

VCP H2O = 0, cuando H2O 1500 ppm,

VCP H2O = 1, cuando H2O = 0.

Con formula:

( 12 )

Siendo:

H2O - Contenido de agua, ppm.

Fig. 11

Ejemplo:

Determinar el valor VCP para el Parámetro Agua, siendo los valores de contenidode agua determinados por el último análisis de 850 ppm.

Solución:

Según la Fórmula (12):

7561.05201111.03333.1)(

=×−=TE EspVCSP

7462.04.07561.04.075.02.072.0 =×+×+×= EspPCV

O H VCP O H 22 00067.01 ×−=

Agua

y = -0.00067x + 1.

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 500 1000 1500ppm

VCP




Comentario:

El valor medio (puntaje ~ 43 de 100) muestra presencia de agua que amediano plazo puede afectar las propiedades del lubricante.

Código de Limpieza de aceite ISO 4406

El Código de Limpieza es un indicador de contaminación con partículas sólidas.Dependiendo del lugar de donde se extrae la muestra, este parámetro deberá tenermayor o menor peso de ponderación.

Para este ejemplo las muestras se toman desde el tanque de un turbogenerador,por lo tanto, el aceite para llegar a los puntos de lubricación debe pasar por un filtroque elimina la mayoría de las partículas y por ende, el valor del Coeficiente dePonderación CP en este ejemplo no es tan alto. Si las muestras se tomaran luego delfiltro de aceite, se debería considerar el aumento del valor del CP para este Parámetro

El contenido de partículas en el tanque brinda información sobre la tasa de

contaminación del aceite por partículas de desgaste de la máquina, contaminaciónexterna y formaciones internas (como el coque) y estado de los filtros.

Como se puede observar en la Tabla N° 4 este Parámetro esta compuesto porseis Subparámetros que corresponden a los grupos de tamaño de partículas,presentados también en la Tabla N° 6.

Tabla N° 6

Grupo detamaño,

μm

NP Limite InferiorVCSP = 1

NP Limite SuperiorVCSP = 0

Factor de Peso,FP

Formula VCSP#

Formula

> 4 320, min R 16 1300, max R 17 0.0231 1.3265 - 0.001xNP4 ( 13.1 )

> 6 80, min R 14 320, max R 15 0.0463 1.3333 - 0.0042xNP6 ( 13.2 )

> 14 20, min R 12 80, max R 13 0.0810 1.3333 - 0.0167xNP14 ( 13.3 )

> 21 10, min R 11 40, max R 12 0.1366 1.3333 - 0.033xNP21 ( 13.4 ]

> 38 5, min R10 20, max R 11 0.2500 1.3333 - 0.067xNP38 ( 13.5 )

70 3, min R 9 10, max R 10 0.4630 1.3333 - 0.1333xNP70 ( 13.6 )

1.0000

Siendo NP (J) – el número de partículas del grupo en consideración determinadopor el análisis.

Nota: Los límites superiores e inferiores para cada grupo de tamaños de esteejemplo se establecen usando el siguiente criterio:

- Se tomó como base el código de limpieza 16/14/12, recomendado por unfabricante de Turbinas a gas.

4305.085000067.012 =×−=O H VCP




- El Limite Inferior: - el limite mínimo de partículas del Grupo para el Rango delCódigo ISO 4406. Por ej. Para el Grupo >4μm, el número mínimo de partículas para elrango recomendado (16) equivale a 320 partículas (para 1 ml de aceite).

- El Limite Superior: - El limite máximo de partículas de este Grupo para elRango inmediato superior, o sea rango 17, que equivale a 1300 partículas,considerando este valor como máximo aceptable para la operación de la máquina.

Y así sucesivamente para el resto de los Grupos.

Para los Grupos de tamaños superiores (>21, >38, y >70), los rangos ISO parael limite inferior se aumentan en 1 para cada Grupo (ver Tabla N°6)

Nota:

El criterio para los límites de cada grupo de tamaños puede variar en función decada situación particular, lugar de muestreo y tipo de máquina. En este ejemplo se usoun criterio muy estricto basado en las recomendaciones del fabricante.

Para determinar el Factor de Peso (FP ) para los distintos grupos de tamaños sepropone utilizar una curva lineal que estima el daño de las partículas sólidas sobre las

partes móviles de la máquina y los efectos erosivos asociados. Se debe tener en cuentaque a medida que crece el tamaño de las partículas mayor es el daño a la máquina entérminos de desgaste.

Los Coeficientes de Ponderación (columna “Factor de Peso, o FP ”) se determinanusando la curva de Fig. 12 para el tamaño medio de cada grupo.

Fig. 12

Finalmente, el Valor de Condición del Aceite por el código de limpieza sedetermina por la Formula (2), ponderando los valores de cada Subparámetro.

Ejemplo:

Determinar la condición del aceite por el Código de Limpieza ISO 4406, si losresultados del último análisis fueron los siguientes:

Tabla N° 7

Impacto x Tamaño particulas

y = 0.01x

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

0 20 40 60 80 100m

Impacto oFP




Grupo Conteo (# partículas)

> 4 1197

> 6 312

> 14 83

> 21 38

> 38 19> 70 9

Código ISO 17/15/14

Solución:

Usando las formulas (13.1) a (13.6) calculemos los Valores de Condición paracada grupo de tamaños.

Luego, calculemos los resultados de ponderación para cada grupo de tamaños.

Finalmente, sumando los valores de ponderación obtendremos el resultado final,o sea, la condición de aceite por contaminación.

Los cálculos agrupados y el resultado se presentan en Tabla N° 8

Tabla N° 8

Comentario:

El Valor de Condición del Parámetro de Limpieza de aceite esta muy bajo

(puntaje ~ 9.2 de 100). Se observa que en todos los rangos de tamaños el contenidode partículas esta muy próximo al límite establecido, llegando a superarlo en el grupo >14 μm.

Evaluación de los resultados de ponderación

Una vez que se obtienen los resultados de Condición de cada Parámetro, sepuede determinar finalmente el Estado del aceite, ó Valor de Condición del Sistema,usando la formula (1), que pondera cada Parámetro evaluado.

Grupo Lim. Max#

PartículasFormula

VCSP

Grupo

Factor de Peso

FPResultado

> 4 1300 1197 ( 13.1 ) 0.1295 0.0231 0.00300

> 6 320 312 ( 13.2 ) 0.0229 0.0463 0.00106> 14 80 83 ( 13.3 ) 0 0.0810 0.00000

> 21 40 38 ( 13.4 ) 0.0793 0.1366 0.01083

> 38 20 19 ( 13.5 ) 0.0603 0.2500 0.01507

> 70 10 9 ( 13.6 ) 0.1336 0.4630 0.06185

VCP ISO4406 0.0918




Nota:

Hay que tener en cuenta que si algunos Parámetros o Subparámetrosestán con valores correspondientes a los niveles de alerta 3 o 4 (tabla N°1), hay que evaluar esta condición en forma particular,independientemente del resultado global de VCS.

Si la empresa dispone de varios modelos de equipos, estos deben ser agrupadospor modelo y evaluados en base de su Matriz de Priorización, individual para cada

modelo.

Una vez obtenidos los resultados de análisis y evaluados con la metodologíadescripta en este paper, el estado del aceite de los equipos de diferentes modelos yhasta con distintos tipos de aceite, pueden ser comparado sobre la misma base de laTabla N°1, determinando el grado de alerta para cada equipo y prioridad deintervención correctiva para todo el parque de máquinas.

Para determinación de la prioridad, un buen resultado, por ejemplo, comoalternativa, da el método de evaluación por dos parámetros:

- Valor de VCS y,

- VCPmin – Valor mínimo de todos los parámetros evaluados. Aquí seusa el valor ponderado de VCP, no valores intermedios de VCSP

Se determina el promedio entre estos dos valores:

Valor Promedio = (VCS + VCPmin) / 2 (14)

Luego los resultados se ordenan por orden ascendente, según el Valor Promedioobtenido. De esta manera, los equipos con el menor Valor Promedio se ubican arriba enla lista, obteniendo así la prioridad de atención o nivel de riesgo.

Como ejemplo real, se puede presentar el caso donde fueron obtenidos lossiguientes resultados:

Aceite Equipo 1: VCS = 0.6770 y Valor mínimo de VCP = 0.3000

Aceite Equipo 2: VCS = 0.8130 y Valor mínimo de VCP = 0.0646.

A primera vista, el aceite más comprometido es el #1, por su valor más bajo deVCS. Sin embargo, el aceite #2, tiene el valor mínimo de uno de sus parámetroscercano a “0”, por lo que lo posiciona más alto en el orden de prioridad de atención,debido a que su valor calculado por la Formula N° 14 es mas bajo, ver Tabla N° 9:

Tabla N° 9

Prioridad Aceite VCS Min VCP Promedio

1 Aceite 1 0.8130 0.0646 0.4388

2 Aceite 2 0.6777 0.3000 0.4888






Resumen:

El Estado general del aceite es REGULAR, cercano al estado de ALERTA.

El lubricante puede continuar en servicio con monitoreo muy estricto.

Existen varios Parámetros con niveles de Alerta y Peligro que requierenuna mayor atención en relación a su evolución y posibles efectos, ya que puedengenerar una alta tasa de desgaste de los cojinetes de la máquina, asociado

probablemente con:

- Alto nivel de contaminación del aceite,

- Agotamiento de algunos aditivos, como el Ca, probablemente debido auna alta tasa de contaminación,

Es recomendable:

- Realizar lo antes posible una filtración del lubricante y remplazar losfiltros de la máquina. Esto permitirá estabilizar el Código ISO y por ende, el desgaste

de la máquina.

- Remover o disminuir el contenido de agua, que junto a algunos metalesde desgaste (Cu, Fe), actúa como acelerador de la degradación del lubricante. Estopermitirá estabilizar la tendencia negativa de TAN.

- Agregar una porción de aceite nuevo para lograr una recomposición delpaquete de aditivos.

- Reevaluar el reemplazo del lubricante durante el próximo mantenimientoprogramado en función a los próximos análisis y tendencias.

Ejemplo de simulación.

Si suponemos que las recomendaciones serán cumplidas en poco tiempo, sepuede esperar los cambios positivos en el estado del aceite. Al cargar los valoresesperados en el Mapa de Aceite (celdas coloreadas en azul), se puede observar sutransformación estimada, ver la Tabla N° 10b

De este modo, el “Mapa de Aceite” permite la simulación de los Parámetros, laplanificación de acciones correctivas y visualización del impacto positivo, o ahorros, quegenerará emprender dichas acciones.




Tabla N° 10b

Nota Final.

Para Sistemas de Monitoreo de Condición automáticos, a la Tabla N° 10 sele puede agregar una columna de “Recomendaciones”, donde se puede generar unaserie de “Recetas” o “Reglas” redactadas y/o automáticas en función de la condición deconjuntos de Parámetros o Subparámetros, relacionados con distintos modos de fallade la máquina.

Este tema será tratado en próximas publicaciones, así como algunasaplicaciones específicas para distintos tipos de máquinas o aceites.

ParámetroParametro /

SubparámetroValor Parám.

Formula VCP /

VCSP

VCSP

Subparámetro

Factor de

Peso FP

VCP

Parámetro

Coeficiente

Ponderación

CP

Resultado Comentario

Viscosidad 30.2 ( 4.2 ) 0.6836 0.6

Indice

Viscosidad97 ( 4.3 ) 0.3500 0.4

Valor Absoluto 0.26 ( 5.2 ) 0.6800

Tendencia 0.080 ( 5.3 ) 0.8000

Oxidación 0.06 0.5000 0.7

Nitración 0.05 0.5833 0.1

Sulfatación 0.04 0.6667 0.1

Hollin 0.04 0.6667 0.1

Colorimetria

MPCMPC 32 ( 7 ) 0.5600 1.0 0.5600 0.0842 0.0472 Estado Regular

P 24 ( 8.1 ) 1.2000 0.4

Zn 3 0.7500 0.3

Ca 1 0.2500 0.3

Cu abs 2.2 ( 9.2 ) 0.4500

CuΔ 0.3000 ( 9.3 ) 0.8500

Sn abs 1.4 ( 9.2 ) 0.6500

SnΔ 0.4000 ( 9.3 ) 0.8000

Pb abs 1.9 ( 9.2 ) 0.5250

PbΔ 0.4000 ( 9.3 ) 0.8000

Fe abs 3.0 ( 9.2 ) 0.2500

FeΔ 0.4000 ( 9.3 ) 0.8000

Si 1.0 0.8750 0.5

Na 7.9 0.0125 0.5

Tendencia 120 ( 11.1 ) 0.7200 0.2

Estabilidad 5 ( 11.2 ) 0.7500 0.4

Tiempo Estab 52 ( 11.3 ) 0.7556 0.4

Agua H2O 100 ( 12 ) 0.9330 1 0.9330 0.1368 0.1277Estado: Bueno, bajo contenido de

agua

> 4 mm 580 ( 13.1 ) 0.7465 0.0231

> 6 mm 134 ( 13.2 ) 0.7705 0.0463

>14 mm 40 ( 13.3 ) 0.6653 0.0810

>21 mm 19 ( 13.4 ) 0.7063 0.1366

>38 mm 8 ( 13.5 ) 0.7973 0.2500

>70 mm 4 (13.6 ) 0.8001 0.4630

0.6642 Estado: BUENO

0.4438VALOR VCP MIN

EVALUACIÓN FINAL, VCS

Espuma 0.7462 0.1263

0.4725

ISO 4406 0.7731

Espectr

Contamin. ( 10 ) 0.4438 0.1263

0.0842 0.0651 Estado: Bueno

0.0943 Estado: Regular

0.056Estado: Regular, Alerta, Muy

alto contenido de Na

0.5502

0.6800

0.035Estado: Regular, Alerta por

alta tasa de desgaste Fe

0.0513 Estado: Regular

0.0985Estado General: Bueno.

Alerta: agotamiento de Ca

0.0463

0.0429

FTIR ( 6 ) 0.09470.5417

Viscosidad 0.0842

TAN 0.06321

Espectr

Aditivos ( 8.2 )0.1263

Espectr

Desgaste

0.1

0.3

0.3

0.3

0.7800

0.0737

Se elige el valor meno de PCV.

Estado: Bueno

Estado: Bueno



Bibliografía:

ASTM D 4378 In Service Monitoring of Mineral Turbine Oils for steam and gasturbines.

ASTM D 4304 Mineral lubricating oil used in steam and gas turbines.

ISO 8068 Specification for lubricating oils for turbines.

ASTM Handbook - Friction, Lubrication and Wear Technology - Vol - 18

SICAPSO SAC (Centro Internacional de Capacitación y Soporte)Método de priorización de variables basado en matrices.

MOBILCurso de Lubricación Avanzado. 2009

NORIA – LANTOSSeminario de Mantenimiento Proactivo y Análisis de Aceite. 2002Presentado por Ing. E. Lantos.

NORIA CORPORATIONSetting Limits and Targets for Effective Oil AnalysisJim Fitch, Machinery Lubrication (8/2011)

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Paper Tribologia Rev 5B