Hace veinticinco años, la industria carecía de un método consistente para medir la tendencia del aceite de turbina a formar barniz, la química para el control de depósitos era poco conocida y las opciones de mitigación eran limitadas y, en gran medida, no estaban comprobadas. Tampoco comprendíamos del todo las múltiples vías que conducen a la formación de barniz, ni por qué los depósitos se acumulan rápidamente en algunas partes de un sistema mientras que otras permanecen limpias. Mucho ha cambiado desde entonces. Mejores métodos de prueba, formulaciones más robustas y tecnologías de eliminación probadas en campo han mejorado significativamente la forma en que prevenimos, detectamos y gestionamos el barniz en maquinaria crítica. Aún quedan incógnitas importantes. Esta presentación resume los avances que han dado forma a las mejores prácticas actuales, cuestiona las ideas erróneas que todavía conducen a decisiones de mantenimiento incorrectas y destaca las preguntas clave que deben abordarse para lograr una operación verdaderamente libre de depósitos en maquinaria rotativa.
La comunidad de lubricación ha dedicado el último cuarto de siglo a desarrollar el vocabulario, los métodos de prueba y la química necesarios para hablar sobre el barniz. Nada de esto existía hace veinticinco años. Un ingeniero de confiabilidad que analizaba una servoválvula atascada o una turbina averiada no tenía una forma cuantitativa de confirmar lo que veía, ni una nomenclatura consensuada para el depósito formado, ni un producto comercial capaz de eliminarlo del fluido. Hoy en día, la industria habla de los valores MPC de la misma manera que antes hablaba del número ácido. Vale la pena detenerse a reflexionar sobre cuánto ha avanzado este campo antes de señalar cuánto camino queda por recorrer.
Lo que hemos aprendido (2000–2026)
El primer gran cambio fue la medición. El método de colorimetría de membrana surgió como un borrador de ASTM en 2006 y se publicó como ASTM D7843 en 2012 [1]. Por primera vez, los operadores pudieron cuantificar algo que hasta entonces se había descrito con adjetivos generales. RULER, RPVOT, FTIR y UC se integraron en el método, y el análisis de la causa raíz se volvió más riguroso que una simple conjetura.
El segundo cambio se produjo en los propios aceites para turbinas. Hace veinticinco años, muchos aceites para turbinas tenían una vida útil más corta y eran más propensos a la formación de depósitos. Hoy en día, los productos disponibles comercialmente son sustancialmente mejores, tanto en vida oxidativa como en control de depósitos. Dos pruebas de estrés impulsaron este cambio. La prueba Dry TOST de MHI, posteriormente codificada como ASTM D7873, proporcionó a los formuladores una forma reproducible de observar la tendencia a la formación de depósitos bajo estrés termooxidativo acelerado y transformó la manera en que se balanceaban los sistemas de aditivos. La prueba de predicción del desempeño del aceite para turbinas (TOPP) se basó en condiciones de envejecimiento acelerado, pero añadió el conjunto estándar de monitorización de condiciones (RPVOT, RULER, MPC y FTIR), de modo que la vida oxidativa y la propensión a la formación de barnices pudieran compararse directamente [2]. El ciclo de retroalimentación entre los formuladores y estas dos pruebas produjo un cambio radical. Los aceites modernos para turbinas de los grupos II y III superan ahora sistemáticamente a sus predecesores por un margen significativo en los datos de laboratorio acelerados, y los registros de campo lo confirman en gran medida.
El tercer cambio fue el tratamiento. Durante la década de 2000, la industria intentó solucionar el problema mediante filtros. Las unidades electrostáticas, la aglomeración por cargas balanceadas y los filtros de profundidad redistribuían los insolubles, pero prácticamente no afectaban a los productos de degradación disueltos que impulsan la formación de barniz. Las resinas de intercambio de iones dirigidas a los subproductos de oxidación solubles estuvieron disponibles comercialmente en 2009 y finalmente abordaron la fracción molecular correcta. Los potenciadores de solubilidad entraron en el mercado en 2012, y la química dio un paso decisivo en 2018 con la siguiente versión, una solución a largo plazo que redisuelve el barniz ya depositado en las superficies metálicas a la vez que previene la nueva deposición.
El cuarto cambio fue conceptual. La oxidación ya no se considera un único modo de falla. Ahora reconocemos el microdieseling causado por la compresión adiabática del aire atraprado, la descarga electrostática en fluidos de baja conductividad, la termólisis en superficies de alta temperatura, las interacciones entre aditivos y contaminantes y, más recientemente, los depósitos de esfuerzo cortante formados donde convergen alta carga, alta velocidad y una película lubricante delgada. Cada vía deja una huella química diferente y responde a una estrategia de mitigación distinta. Considerarlas todas como oxidación, como se hizo durante años, explica por qué fracasaron tantas de las intervenciones iniciales.
La pieza más reciente del rompecabezas es el propio cojinete. Dos artículos recientes de Jang, Khonsari, Soto y Livingstone [3, 4] proporcionan el modelado más detallado hasta la fecha del efecto del barniz sobre el desempeño de los cojinetes de deslizamiento.
Los resultados son preocupantes. El modelo de los artículos muestra que una capa de barniz de tan solo el veinte por ciento del claro dinámico (holgura) del cojinete reduce aproximadamente a la mitad el espesor mínimo de la película de aceite, aumenta la presión hidrodinámica máxima entre cinco y ocho veces y eleva la temperatura de la superficie del cojinete en veintiocho grados Celsius, con otros veinticinco grados adicionales en caso de una ligera desalineación. El barniz actúa como aislante térmico, reduciendo la conductividad local entre dos y cuatro órdenes de magnitud, por lo que el calor que genera el cojinete ya no puede escapar a la carcasa. El umbral de inestabilidad dinámica se reduce entre un quince y un treinta por ciento, lo que significa que una máquina diseñada para funcionar de forma segura a 3000 rpm ahora puede girar solo a 2600 rpm. Cada efecto alimenta al siguiente: la reducción de la película aumenta la temperatura, una temperatura más alta acelera la degradación, una mayor degradación produce más barniz y el ciclo se cierra. Los datos de campo confirman el modelo. El trazado de la temperatura en forma de dientes de sierra que los ingenieros de confiabilidad asocian ahora con los depósitos de esfuerzo cortante es la firma macroscópica de este ciclo, y para cuando aparece en un gráfico de tendencias, el cojinete lleva meses funcionando en territorio degradado.
Lo que aún no sabemos
Las deficiencias son mayores de lo que sugieren los avances recientes. Cuatro destacan. Primero, el problema de la variabilidad entre unidades. Tres trenes de compresores centrífugos idénticos, del mismo fabricante, con el mismo fluido y el mismo ciclo de trabajo, en la misma planta petroquímica. Dos funcionan sin problemas durante años. El tercero se cubre de barniz constantemente. No tenemos una explicación satisfactoria. Las sutiles diferencias en las prácticas de purga, la frecuencia de arranque, el perfil de carga, la ingestión de microgases o la geometría de los puntos calientes locales son todas plausibles, pero nadie ha desarrollado un marco predictivo que se correlacione con los datos reales de la flota.
En segundo lugar, predecir dónde se formarán los depósitos de esfuerzo cortante. Podemos describir las condiciones retrospectivamente: alta velocidad, alta carga y película delgada en los aceites base de los grupos II a IV. Sin embargo, aún no podemos partir de un nuevo diseño de compresor y predecir en qué ubicaciones de los cojinetes se depositarán los depósitos. El modelado mediante la ecuación de Reynolds representa un avance, pero aún presupone una capa de barniz uniforme en lugar de la realidad irregular y asimétrica que se observa en los cojinetes extraídos.
En tercer lugar, el monitoreo. El MPC no detecta depósitos por esfuerzo cortante porque los productos de degradación relevantes se consumen en la superficie del metal, no se transportan de vuelta al fluido. El análisis de aceite estándar arroja resultados normales en una máquina que está cubriendo con barniz sus cojinetes activamente. La industria necesita nuevos métodos de monitoreo, nuevas modalidades de sensores, o ambas. Están surgiendo sensores infrarrojos, dieléctricos, ópticos y acústicos en tiempo real, pero ninguno ha demostrado aún la sensibilidad y especificidad necesarias para reemplazar las pruebas de laboratorio para este modo de falla. Definir cómo se observa una señal significativa de barniz en tiempo real es, en sí misma, una cuestión abierta.
En cuarto lugar, la brecha hidráulica. Casi todo lo anterior se ha desarrollado en equipos rotativos, principalmente grandes turbinas de gas y vapor y compresores centrífugos. Los sistemas hidráulicos experimentan la misma química en condiciones más adversas, con volúmenes de fluido menores, ciclos térmicos más agresivos y tolerancias de servoválvulas más ajustadas. Sin embargo, los usuarios de sistemas hidráulicos siguen considerando el barniz como una anomalía en lugar de un modo de falla principal. Los equipos móviles, el moldeo por inyección y el conformado de metales presentan síntomas clásicos de barniz en el campo, y la infraestructura de monitoreo para abordarlos es prácticamente inexistente. Cerrar esta brecha es probablemente la mayor oportunidad comercial y de confiabilidad en la próxima década de investigación sobre el barniz.
Conclusiones
Veinticinco años de trabajo han transformado el barniz, pasando de ser un conocimiento artesanal a un fenómeno medible, tratable y cada vez mejor comprendido. Contamos con métodos de prueba confiables, aceites para turbinas notablemente superiores, múltiples tratamientos químicos eficaces y un modelo mucho más completo sobre cómo se produce la degradación. La investigación ha pasado de preguntarse «¿qué es el barniz?» a «¿por qué esta máquina y no aquella?», de «¿cómo lo eliminamos?» a «¿cómo observamos su formación en tiempo real?», y se ha extendido a los sistemas hidráulicos que sufren silenciosamente el mismo destino. El éxito del próximo cuarto de siglo dependerá de si la industria logra cerrar esas brechas con el mismo rigor con el que lo hizo al principio.
Referencias
ASTM D7843, “Método de prueba estándar para la medición de cuerpos de color insolubles generados por lubricantes en aceites de turbina en servicio mediante colorimetría de membrana”, ASTM International, 2012.
G. Livingstone y E. Rista, “Cómo seleccionar aceites para turbinas estratégicamente para obtener mejores resultados”, Conferencia OilDoc, Rosenheim, Alemania, 2023.
JY Jang, MM Khonsari, C. Soto, G. Livingstone, “Efecto del barniz en el desempeño y la estabilidad de los cojinetes de deslizamiento”, Tribology International 198 (2024) 109897.
JY Jang, MM Khonsari, C. Soto, G. Livingstone, “Efecto del barniz y la desalineación en el desempeño y la estabilidad de los cojinetes de deslizamiento”, Tribology International 219 (2026) 111872.
Greg Livingstone; Jo Ameye; Sanya Mathura. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América