Toma de muestras de lubricantes de clase mundial – ¡Es posible!

Cuando se quiere implementar un programa de análisis de lubricantes de clase mundial y obtener los beneficios del mantenimiento basado en condición, primero hay que conocer algunos de los principios básicos (cimientos).

Uno de los cimientos más importantes de un programa de análisis de lubricante es la toma de muestras. La forma en que la muestra es tomada, la frecuencia, los dispositivos y los procedimientos seguidos dictan cuan informativa será la muestra, y subsecuentemente, qué beneficiosos serán los resultados.

Las siguientes preguntas deben ser respondidas cuando se diseñe un programa de muestreo:

¿Cuál es la mejor ubicación para extraer una muestra de aceite que garantice la recolección de la información correcta?
¿Cuáles son las mejores herramientas para extraer la muestra de una ubicación específica?
¿Quién será el responsable de extraer la muestra y cuan consistente será la muestra cada vez que esta sea extraída de esa ubicación específica?

Ubicación del puerto de toma de muestra

La solución de problemas utilizando el análisis de aceite se apoya en la instalación de varios puertos de toma de muestra en varias ubicaciones para aislar los componentes individualmente. Aislando varios puertos de toma de muestra, se tiene el punto analítico para descubrir fallas potenciales de los componentes y analizar la causa raíz. Los puertos de toma de muestra se clasifican en dos categorías, primarios y secundarios.

Puertos primarios de toma de muestra

El puerto primario de toma de muestra es el lugar donde se toman las muestras de rutina. El fluido obtenido en este punto es normalmente usado para el monitoreo de la contaminación del aceite, las partículas de desgaste y las propiedades físicas y químicas del aceite. Los puertos primarios de toma de muestras varían de sistema a sistema, sin embargo, siempre están colocados en una línea simple de retorno antes de que el aceite llegue al tanque o depósito.

Puertos secundarios de toma de muestra

Los puertos secundarios de toma de muestra pueden ser colocados en cualquier lugar del sistema para aislar sus componentes. Ese es el lugar donde se puede encontrar la contaminación y el desgaste aportado por cada componente.

Considere una bomba de aceite que alimenta una serie de tres rodamientos (figura 1). El retorno de los tres rodamientos se une en una sola línea antes de llegar al tanque. El puerto primario de toma de muestra se encuentra sobre la línea de retorno después de que las líneas de retorno de los tres rodamientos se juntan y antes de que el aceite llegue al tanque. Los puertos secundarios de toma de muestra se encuentran inmediatamente después de la bomba (antes de los tres rodamientos) así como también después de los tres rodamientos (antes de que las líneas de retorno se junten).

Por ejemplo, cuando se realizó un conteo de partículas en sitio de una muestra tomada en el puerto primario, se reportó un código ISO 16/13 (32% correspondía a partículas ferrosas). Este nivel de contaminación excedía el objetivo de 14/11 y reflejaba un problema en el sistema. También se notó que el nivel de contaminación sólida del aceite retornando al depósito estaba algo elevado a pesar de que la concentración podía haber estado algo diluida.

La muestra extraída del puerto primario nos indicó que algo había cambiado en el sistema, pero no qué era lo que había cambiado. Es aquí donde se utiliza la muestra del puerto secundario. Estos nos señalan con precisión la localización del problema. El conteo de partículas en el puerto secundario después de la bomba indicó un nivel de limpieza ISO 13/10. De ahí que, el aceite que está siendo enviado por la bomba hacia los rodamientos estaba bastante limpio, lo que indica que la bomba no es la causante del desgaste. La muestra extraída después del rodamiento 1 mostró un código ISO 14/11. El rodamiento 2 un ISO 18/15 con 25% de partículas ferrosas y el rodamiento 3 reportó un código ISO 14/11. Los resultados de las pruebas indicaban que el rodamiento 2 era el que estaba generando desgaste, debido a que el aceite enviado hacia los rodamientos estaba bastante limpio y por debajo del objetivo establecido de 14/11.

Realizando pruebas de excepción a la muestra del rodamiento 2, por ejemplo ferrografía analítica, se puede determinar qué está causando el desgaste.

Figura 1. Puertos primarios y secundarios en un sistema de lubricación por circulación, con filtración externa

Tomando muestras de múltiples puntos de un equipo se elimina la mayoría de las conjeturas para señalar el componente problema. Utilice este método de muestreo para programar las paradas de la maquinaria y evitar el mantenimiento a componentes que no requieren reemplazo.

Los puertos de muestreo secundarios también pueden ser usados para monitorear el desempeño de los filtros. El puerto de muestreo antes del filtro mostrará qué es lo que está entrando al filtro (ISO 16/13) mientras que el que está después mostrará qué es lo que está saliendo (ISO 11/10). Este procedimiento permite el cambio de filtro basado en condición, mucho antes de que el indicador de diferencial de presión indique que el filtro se encuentra en derivación (by-pass).

Las herramientas correctas para hacer el trabajo

Muestreo con manguera y bomba de vacío

El muestreo con manguera y bomba de vacío es un método simple y de bajo costo para obtener muestras para el análisis de aceite. Sin embargo, cuando se utiliza este método de muestreo, se deben tener en cuenta algunos aspectos.

Por ejemplo, para obtener una muestra, la máquina debe ser abierta, de ahí que el aceite queda expuesto al medio ambiente (figura 2). Abrir la máquina potencialmente permite que cantidades significativas de contaminantes del ambiente que la rodean entren al lubricante y causen daño.

Figura 2. Muestreo con manguera y bomba de vacío

La clave para un efectivo programa de análisis de lubricantes es la habilidad para obtener una muestra de un punto específico mientras la máquina se encuentra en operación y en condiciones normales de funcionamiento. Sin embargo, usar el método de manguera y bomba de vacío en una caja de engranajes mientras ésta se encuentra operando, implica algunas preocupaciones. Por una parte, la manguera de plástico puede ser atrapada por los engranajes. Esto presenta un riesgo de seguridad específico para la persona que está tomando la muestra. Otro problema asociado al muestreo con manguera es la cantidad de aceite que se tiene que purgar antes de tomar la muestra, además de la dificultad de obtener una muestra consistente desde el mismo punto y el problema de extraer muestreas de aceites de alta viscosidad. En resumen, este método de muestreo debe evitarse siempre que sea posible.

Muestreo por el puerto de drenado

El puerto ideal para obtener una muestra de aceite de un depósito o tanque es tomarla tan cerca como sea posible de la línea de retorno, del conjunto de engranajes o de los rodamientos y cojinetes. Sin embargo, como se mencionó anteriormente, en sistemas de circulación la localización preferida es en la línea de retorno, no en el tanque. Otra regla de oro es tomar la muestra aproximadamente a la mitad del nivel de aceite del depósito, en sistemas lubricados por baño o salpique. Los tanques y depósitos están diseñados para alojar grandes volúmenes de aceite, permitir su enfriamiento, liberar el aire y permitir que los contaminantes se precipiten. De ahí que la mayor concentración de contaminantes está en el fondo del tanque y el aceite más limpio está en la parte superior. Evite utilizar el puerto de drenado para tomar muestras si éste está localizado en el fondo del tanque, no importando si usted drena una gran cantidad de aceite antes de tomar la muestra.

Si el puerto de drenado es el único lugar de donde puede extraer una muestra de aceite en una caja de engranajes, comercialmente hay disponibles tubos (conocidos como tubos pitot) que pueden instalarse en el fondo del tanque o a un costado de la caja de engranajes (figura 3.). Estos tubos pitot pueden instalarse de tal forma que la muestra sea tomada del lugar más apropiado en el tanque o depósito, y siempre en el mismo lugar. Este método es más consistente y representativo que la muestra tomada con manguera y bomba de vacío.

Figura 3. Toma de muestra en caja de engranajes utilizando tubo pitot

Conector de muestreo minimess

Comercialmente hay disponibles varios tipos de válvulas para toma de muestras, que ofrecen diferentes características a elegir.

Quizás la selección más efectiva, que normalmente se utiliza en sistemas grandes, es la válvula para la toma de muestras del tipo minimess. Este conector de muestreo especial es muy similar a una válvula check, esto es, está normalmente cerrada hasta que el adaptador se enrosca (o es empujado). Los puertos de muestreo de alta calidad tienen una tapa guardapolvo y un empaque tipo o-ring como una segunda protección para evitar fugas. El adaptador tiene por un lado un conector con espiga para acoplar la manguera de plástico estándar de ¼” de diámetro externo. A medida que el adaptador es enroscado en el conector de muestreo, se va abriendo el check en la válvula, permitiendo el flujo de aceite hacia la botella de muestreo. Estas válvulas pueden ser utilizadas en sistemas a presión atmosférica (0 psi, suponiendo que la línea está completamente llena) y hasta 5,000 psi.

En sistemas con presiones por encima de 2,000 psi, hay que tener en cuenta el factor seguridad. Por ejemplo, en los puertos de muestreo se pueden utilizar dispositivos manuales reductores de presión y adaptadores para disminuir la presión desde 5,000 hasta menos de 50 psi. También hay en varios tipos y son fáciles de instalar. Otro beneficio de este tipo de válvulas de muestreo es que retienen muy poca cantidad de aceite (volumen muerto), dando como resultado menos aceite que purgar antes de tomar la muestra.

Adaptador tipo trampa para tuberías

Las trampas para tuberías son excelentes para tomar muestras en tuberías verticales, que no están completamente llenas y que vienen de rodamientos o cojinetes y cajas de engranajes (figura 4.). Normalmente, las tuberías verticales que no están completamente llenas hacen que el aceite se mueva en forma de espiral por las paredes de la tubería, cuando desciende a través de ellas, dependiendo de la velocidad del fluido. La trampa para tubería lo que hace es atrapar temporalmente una porción del flujo de aceite, independientemente de la velocidad, lo que le permite al técnico tomar una muestra rica en datos en una ubicación representativa.

Figura 4 – Trampa para toma de muestras

Botellas para la toma de muestras

La mayoría de los laboratorios de análisis de aceite suministran las botellas para la toma de muestra. Es importante tener en cuenta la limpieza de las botellas de muestra suministradas por el laboratorio o por el proveedor de lubricantes.

Seleccione una botella de bajo costo con una limpieza consistente. La mayoría de las botellas caen dentro de la categoría de “limpia”. Una botella “limpia” tiene menos de 100 partículas mayores a 10 micrones/ml. Una botella “súper limpia” tiene menos de 10 partículas mayores a 10 micrones/ml. También hay disponibles botellas “ultra limpias”, que tienen menos de 1 partícula mayor a 10 micrones/ml (consulte el estándar ISO 3722 como guía para la limpieza de las botellas). Las botellas “ultra limpias” son generalmente de vidrio que han sido completamente lavadas y secadas en el ambiente de un “cuarto limpio”. Estas botellas pueden costar más de lo que cuesta el análisis de aceite, y una vez que dicha botella ha sido abierta en un ambiente típico de trabajo, ya no puede considerarse como “ultra limpia”.

Consulte con sus proveedores el nivel de limpieza de sus botellas y cada cuánto y bajo qué circunstancias es verificada su limpieza. Tenga cuidado con las botellas de laboratorio “saneadas” o “esterilizadas”. Esterilizado significa que no hay bacterias viviendo en la botella, sin embargo, puede contener haber una elevada concentración de partículas contaminantes.

A pesar de que la limpieza de la botella es muy importante, la limpieza de esta solo afectará los resultados a muy altos niveles de limpieza. Por ejemplo, si el código de contaminación sólida es un ISO 19/16, significa que hay entre 2500 y 5000 partículas mayores a 6 micrones/ml en la muestra. A este nivel de contaminación, la limpieza de la botella no interferirá con el conteo de partículas o el código ISO. Por otra parte, si el código de contaminación sólida es un ISO 12/9, significa que hay entre 20 y 40 partículas mayores a 6 micrones/ml en la muestra. Una botella de muestra que caiga en la categoría “limpia” tendrá un efecto perturbador en los resultados debido a que la contaminación de la botella puede agregar hasta 100 partículas mayores a 10 micrones/ml.

Hay varios tipos de botellas a precios razonables. La más popular es la botella de polietilen tereftalato (PET) de 120 ml. Esta botella transparente permite al técnico analizar visualmente la muestra, es compatible con la mayoría de los lubricantes y se encuentra bastante disponible.

Las botellas de polietileno de alta densidad (HDPE) de 120 ml son también bastante económicas y ofrecen una excelente compatibilidad con una gran variedad de fluidos. La desventaja de estas botellas es que son opacas (no son transparentes) y no son propicias para una evaluación visual de la muestra.

Las botellas de vidrio son excelentes en lo que respecta a la limpieza, inspección visual y compatibilidad con los fluidos. El lado negativo del vidrio es su alto costo y la falta de durabilidad en un entorno como el de una planta (sea escéptico con botellas de vidrio baratas y cuestione su nivel de limpieza actual).

Identificación del puerto de muestreo

El éxito de un programa de análisis de lubricante inteligente incorpora la práctica de etiquetar los puertos de muestreo con etiquetas resistentes a la corrosión. Estas etiquetas deben mostrar la información necesaria para que el técnico obtenga una muestra adecuada.

Puede incluir datos como los siguientes:

Identificación del puerto de muestreo
Identificación de la máquina
Identificación del lubricante
Nivel de limpieza objetivo

Las etiquetas con código de barra son otra buena forma para identificar los puertos de muestreo.

Resumen

Las medidas indicadas en este artículo asegurarán que la vida de su programa de análisis de lubricante no dependa de una sola persona. Sea consistente con su programa. Se deben establecer y monitorear los procedimientos y guías de su programa, las cuales deben incluir la frecuencia de muestreo para cada máquina específica, la cantidad de aceite a purgar antes de tomar la muestra representativa, el método mediante el cual se extraerá la muestra, los accesorios y dispositivos para la toma de muestra, la forma en que la botella será etiquetada y la información que debe contener la etiqueta, las pruebas de rutina y excepción que se le realizarán a una máquina en particular y cualquier otra información que pueda ser añadida para preservar la integridad de la muestra que será analizada.

¡Un programa de clase mundial no se da nunca de la noche a la mañana! El éxito de un programa es una señal de que las personas y la compañía se esfuerzan por alcanzar objetivos específicos. Se requiere de recursos, convicción y conocimiento para implementar un programa de análisis de lubricantes de clase mundial. Efectuar la toma de muestras de lubricante con conocimiento y creatividad permitirá que se obtengan los beneficios que se derivan de la correcta implementación y ejecución del programa.

Noria Corporation. Traducido por Noria Latín América