El aceite lubricante en turbinas a gas y en sistemas hidráulicos está, desafortunadamente, sometido a los estragos ocasionados por la formación de barniz. Está muy bien documentado que el barniz es un contamínate insoluble compuesto principalmente de subproductos de la degradación del aceite y en algunos casos de moléculas de aditivos degradados. Es generalmente causado por algún tipo de estrés térmico (relacionado con el calor o temperatura) que tiene lugar en el aceite. Los efectos debilitadores del barniz incluyen la pérdida de las tolerancias operacionales dentro de la maquinaria y la pérdida de la capacidad de transferencia de calor debido a sus características de aislante térmico. A medida que muchos operadores encaran la perspectiva de la formación de barniz en sus sistemas de lubricación, muchos de ellos buscan la respuesta en los análisis de aceite.
La Destrucción del Sistema de Lubricación
Ya sea en una turbina a gas o en un sistema hidráulico, la sola mención de la palabra barniz puede causar un hormigueo en la espina dorsal. Se han postulado un sin número de explicaciones relacionadas con el incremento de la ocurrencia de la formación de barniz en los lubricantes. Filtración más fina, altas velocidades de flujo de aceite, altas temperaturas de operación, y el cambio hacia bases lubricantes grupo II en la formulación de los aceites, han sido mencionados como los potenciales culpables del deterior de los sistemas de lubricación. A menudo el barniz conduce a interrupciones no planificadas y paros de maquinaria costosos; de ahí que, entender y responder a la formación de barniz utilizando filtración es crítico. Desafortunadamente, la capacidad para poder determinar el potencial de barniz con pruebas de rutina ha sido esquiva.
Figura 1. Barniz en válvulas de carrete
Midiendo el Potencial de Barniz
Insight Services, un laboratorio industrial de análisis de aceite ubicado en Cleveland, Ohio, ha desarrollado una solución analítica para determinar el potencial de barniz y alertar a sus clientes las tendencias de sus aceites a la formación de este contaminante. Este nuevo análisis combina múltiples tecnologías de análisis para medir la propensión de los aceites lubricantes a la formación de depósitos de barniz.
Esta nueva técnica combina los resultados individuales de algunos ensayos para suministrar un análisis completo de potencial de barniz de un aceite lubricante. En el ensayo de Ultra Centrífuga (UC) el aceite es sometido a la acción de las fuerzas G que producen contaminantes insolubles de aceite degradado normalmente asociados con el barniz. La densidad del material aglomerado es comparada contra una escala para obtener el valor UC. El Conteo de Partículas con Microscopio es usado como una herramienta para establecer tendencias de partículas de tamaño microscópico y alertar a los usuarios de anomalías relacionadas con el potencial de barniz. En razón de que este contaminante tiene un tamaño menor a un micrón, esta metodología le permite a los técnicos visualizar un conteo de partículas con un microscopio de alta intensidad y monitorear cualquier incremento en los niveles de partículas submicrónicas.
Defendiéndose Contra el Barniz
Mike Barrett, director de mercadeo de Insight Services, explica los beneficios: “Al principio, pensamos que el análisis colorimétrico era una solución adecuada. Pero al ir más profundo, se puso de manifiesto que el ensayo de ultra centrífuga y el conteo de partículas microscópicas son muy poderosas para determinar el potencial de barniz”
El análisis del potencial de barniz brinda una solución para detectar lo propenso que es un aceite lubricante para producir barniz. Una vez en conocimiento del potencial de barniz, se pueden tomar acciones antes de que el barniz haga estragos en el sistema de lubricación. Visite la página web de Insight Services en www.testoil.com/varnish.shtmk para obtener mayor información sobre el análisis para determinar el potencial de barniz.
1. Ensayo de Ultra Centrífuga: Una pequeña muestra de aceite, colocada en un tubo de ensayo, es centrifugada por 30 minutos a 18,000 rpm en una ultra centrífuga. Al ser sometida la muestra de aceite a estas fuerzas G, se extraen los productos insolubles de degradación del aceite que son muy pequeños para ser detectados por un conteo de partículas normal o removidos por métodos convencionales de filtración. La densidad del material aglomerado en comparado contra una escala para obtener el valor de UC (1 a 8). Un resultado marginal es cuando el valor de UC excede 4.
2. Conteo de Partículas Microscópicas: el barniz en un contaminante suave e insoluble compuesto principalmente de subproductos de la degradación del aceite y en ocasiones por moléculas de aditivos degradados. . En razón de que este contaminante tiene un tamaño menor a un micrón, el conteo de partículas microscópicas es usado como una herramienta para evaluar la tendencia de las partículas en el rango de tamaño microscópico y alertar sobre anomalías relacionadas con el potencial de barniz. Con esta técnica, las partículas son contadas con un microscopio de alta intensidad y monitorear cualquier incremento de los niveles de partículas submicrónicas.
3. Análisis Colorimétrico: Esta es otra herramienta para determinar el potencial de barniz de un lubricante. La técnica consiste en aislar y aglomerar sobre una membrana subproductos insolubles asociados con el barniz. El color de la membrana suministra una medida relacionada con el potencial de barniz. Mientras más amarillas y negras sean las manchas sobre la membrana, mayor será el potencial de barniz. Para determinar el grado de severidad, hay que enfocarse en los valores B (Black – Negro) y Y (Yellow – Amarillo).
4. Propiedades Físicas: Si bien estas pruebas pueden no indicar una amenaza directa de barniz, una tendencia cada vez mayor puede poner en riesgo a un aceite en servicio sobre un problema futuro de potencial de barniz. A medida que el aceite se oxida, se puede notar un incremento es los subproductos de oxidación. En el ensayo de FTIR se detectan estos subproductos por incrementos en los picos de los grupos carbonilos. El FTIR reporta un número de oxidación el cual es comparado contra un valor de referencia del aceite para determinar el potencial de barniz. Adicionalmente, un incremento significativo en el número ácido (AN) es un posible indicador del aumento de ácidos carboxílicos asociados con una condición de oxidación. Monitoreando el número ácido nos puede alertar sobre un incremento en los riegos por oxidación y barniz. La degradación térmica y los subproductos resultantes tienen un efecto diferente sobre el aceite. Los productos resultantes de la degradación térmica del aceite se miden por un incremento en los picos de nitración obtenidos por FTIR. El número de nitración es comparado contra un valor de referencia del aceite para determinar su potencial de barniz. El agua actúa como un catalizador que acelera las reacciones de oxidación. Además, los filtros electrostáticos, a menudo utilizados para eliminar el barniz del aceite, no operan a un nivel óptimo en presencia de agua.
Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.