4 elementos clave para interpretar un reporte de análisis de aceite

Hace años, un cliente entró en mi oficina, visiblemente molesto. Acababa de recibir su segundo reporte de análisis de aceite para uno de sus motores de gas Caterpillar. El reporte salió del laboratorio “rojo” debido a un alto nivel de cobre encontrado en la muestra de lubricante analizada. Su primer reporte había corrido la misma suerte, reportando alrededor de 120 ppm, a pesar de que el motor tenía menos de 2000 horas de funcionamiento en total.

Gran parte de la ira del cliente se debió a que después de recibir el segundo reporte rojo, hizo la llamada para detener el motor, desmontarlo e inspeccionar los rodamientos. Cuando hizo esto, no encontró ninguna razón para alarmarse. Desafortunadamente, la instalación de este cliente era una planta de energía que producía electricidad para sus clientes, por lo que detener un motor tenía graves consecuencias, incluida una pérdida de productividad, mano de obra y tiempo desperdiciados, y un mayor riesgo de lesiones. Su enfado era comprensible.

¿Sabía usted que?

En promedio en la industria, una hora de tiempo de inactividad cuesta alrededor de USD $260,000

Fuente: Aberdeen

Le informamos que un reporte de análisis de aceite rojo generalmente es una señal de advertencia temprana de que algo está ocurriendo dentro del motor, pero eso no significa necesariamente que deba abrirlo. Debe comprender el reporte y considerar todos los parámetros, no solo uno.

Debido a su falta de capacitación, el cliente esperaba ver partículas de desgaste en el motor o señales de desgaste en los cojinetes. Al no encontrarlas, asumió que no pasaba nada con su máquina. Sabíamos, considerando la antigüedad de la máquina, que no solo sería improbable que apareciera desgaste en el motor, sino que su deficiente conocimiento lo había llevado a tomar la decisión equivocada y apagar su máquina innecesariamente.

En este artículo, resaltaré varios puntos de ignorancia que he notado a lo largo de mi carrera con respecto a la lectura y comprensión de un reporte de análisis de aceite. Si no se corrigen estos conceptos erróneos, los beneficios de un programa de análisis de aceite se anularán y el programa solo servirá para perder tiempo y dinero.

La interpretación de un reporte de análisis de aceite es una ciencia, y los técnicos e ingenieros deben estar capacitados para leerlos correctamente y considerar todos los parámetros. Esto ayudará a evaluar con precisión:

La salud del lubricante.
La salud del sistema de lubricación (contaminación).
La salud de la máquina (metales de desgaste).

A continuación hay cuatro elementos que nuestro cliente necesitaba comprender para interpretar su reporte de análisis de aceite.

1 – La escala PPM

Las concentraciones de metales de desgaste y aditivos en los lubricantes se dan en partes por millón (ppm), que corresponde a miligramos por litro (mg/L). Dado que los elementos químicos no tienen la misma densidad, dos elementos con la misma concentración pueden tener diferentes volúmenes de desgaste. Una ppm es equivalente a la cantidad fraccionaria absoluta multiplicada por un millón.

Una mejor manera de pensar en ppm es visualizar poniendo cuatro gotas de tinta en un barril de agua de 200 litros y mezclándolo completamente. Este procedimiento produciría una concentración de tinta de 1 ppm. Algunas otras analogías que pueden ayudar a visualizar la escala involucrada con un ppm incluyen:

Un milímetro en un kilómetro.
Un minuto en dos años.
Un segundo en 11.5 días.

Para nuestro caso, una concentración de 100 ppm corresponde aproximadamente a 0.0115 cm³ de cobre en un litro de lubricante; se trata de unos 4 micrones de espesor en un cojinete de un motor con un cárter de 37 litros de aceite si suponemos que todo el cobre presente en el aceite procede únicamente de un cojinete, lo que no es así ya que hay muchos cojinetes y otras fuentes de cobre en el motor.

La pregunta ahora es, ¿es posible ver un desgaste de 4 micrones de espesor a simple vista?

La respuesta es no; el límite de nuestra visión ronda los 40 micrones. En conclusión, una concentración de 100 ppm debida al desgaste del metal es generalmente imperceptible para el ojo humano.

2 – Análisis de elementos

Se utilizan dos métodos diferentes para el análisis de elementos: el espectrómetro de plasma acoplada inductivamente (ICP, por sus siglas en inglés, ASTM D-5185) y el espectrómetro de emisión de disco rotativo (RDE, por sus siglas en inglés, ASTM D-6595). Ambos instrumentos utilizan una fuente de alta energía para excitar los átomos dentro de una muestra.

Análisis de elementos

Una prueba diseñada para determinar la presencia de elementos metálicos en un aceite, como metales de desgaste, contaminantes y aditivos del aceite.

Fuente: Machinery Lubrication

Los átomos no quieren estar en este estado de excitación y, a medida que se reduce la energía, producen energía luminosa. Esta energía emitida es específica de cada átomo. Por lo tanto, la cantidad de energía luminosa se puede convertir en la concentración de cada elemento analizado.

El espectrómetro RDE puede vaporizar partículas de hasta 10 mm, mientras que el espectrómetro ICP puede vaporizar partículas de hasta 5 mm, dependiendo de la preparación de la muestra.

En todos los casos, los tamaños de la partícula metálica de desgaste están por debajo de los 40 micrones.

3 – Fuentes de cobre

La fuente de cobre en un reporte de análisis de aceite no se limita solo a los cojinetes. Si fuera del cojinete, posiblemente habríamos tenido también otros materiales, como el estaño o el plomo, ya que la superficie del cojinete es una aleación. Este no fue el caso; el reporte solo mencionó un alto nivel de cobre y todos los demás elementos estaban en niveles normales.

Sin embargo, la lixiviación de núcleos más fríos es un proceso químico que ha sido bien documentado como fuente de altas concentraciones de cobre.

Para los motores nuevos con menos de 1500 horas de vida útil, el núcleo del enfriador se convierte en un sitio de reacción activo para el dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP), lo que da como resultado la formación de sulfuros de cobre en los tubos del enfriador de cobre. Estos sulfuros luego se desprenden del aceite, lo que contribuye a una concentración creciente de cobre que puede llegar a más de 300 ppm. Esta concentración se volverá normal cuando el enfriador alcance el equilibrio; esta concentración de cobre generalmente no es peligrosa.

4 – Los niveles de metales de desgaste se pueden estabilizar

Con nuestro cliente, se realizó su segundo reporte de análisis de aceite para confirmar los resultados del primer reporte. La única forma en que disminuiría la concentración de los elementos de desgaste sería si el motor recibiera un relleno con aceite nuevo. Dado que nuestro cliente confirmó que no realizó un relleno, uno esperaría ver un aumento en los metales de desgaste. Sin embargo, este no fue el caso.

La diferencia de concentración entre la primera y la segunda muestra fue insignificante, lo que significa que la producción de cobre se estaba estabilizando. Esto nos confirmó que su problema era el resultado de un fenómeno de lixiviación del núcleo más frío en su motor.

Conclusión

Muchos grandes líderes en las últimas décadas han proclamado: “Si crees que la educación es costosa, prueba con la ignorancia”. De hecho, la ignorancia es peligrosa y puede incluso convertir un buen programa, que debería ser beneficioso para una empresa, en una gran fuente de molestias y disminución de la productividad.

Tomemos la educación muy en serio y asegurémonos de que todos los involucrados en el proceso de interpretación de un análisis de aceite estén capacitados y certificados. Esto ayudará a las empresas a darse cuenta de los beneficios excepcionales que se derivan de un programa de análisis de aceite de calidad.

Joseph Fotue. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América