Monitoreo de partículas por bloqueo de poro

El conteo de partículas por bloqueo de poro a menudo se ignora como técnica de monitoreo de partículas. Varios artículos han identificado el bloqueo de poro (o bloqueo de los poros) en su función más exitosa: tratar las muestras de aceite problemáticas que eluden el uso de unidades de bloqueo de luz.

Este artículo revisa las técnicas de bloqueo de luz y bloqueo de poro, volviendo a poner de relieve este útil enfoque para determinar las tendencias de los niveles de partículas sólidas en las máquinas.

El éxito del bloqueo de luz

Históricamente, el principio de bloqueo de luz tuvo éxito debido a su referencia en las normas ISO. Como la técnica estaba fácilmente disponible, varios proveedores diseñaron unidades para aplicaciones portátiles o de laboratorio. Debido a su flexibilidad en el tamaño de la muestra (que generalmente requiere menos de 20 mililitros), la técnica de bloqueo de luz es la preferida por la mayoría de los laboratorios.

Sin embargo, muchos laboratorios ofrecen el conteo de partículas sólo en fluidos hidráulicos y de turbinas, y cuando las condiciones lo permiten. Hay varias razones para esto, a saber:

Las partículas grandes y visibles de partículas de desgaste pueden bloquear el orificio del sensor (aproximadamente 100 micrómetros [μm] de tamaño).
Los fluidos hidráulicos multifásicos (fluidos a base de agua, por ejemplo) son difíciles, si no imposibles, de analizar con éxito.
Las muestras requieren desaireación después de volver a agitarlas o una cuidadosa resuspensión de las partículas para evitar la aireación. Las muestras aireadas, como las de los fluidos de limpieza, provocan errores de conteo en los instrumentos en línea.
Las muestras húmedas o saturadas provocan errores de conteo debido a las gotas de agua presentes. Esto se puede superar mediante un método de dilución con disolventes según lo prescrito por los analizadores de aceite (el Minilab 5200 de Spectro es una de esas herramientas).
Los aceites oscuros o los aceites de motor diésel cargados de hollín pueden causar dificultades.

En todos estos casos, pueden superarse los problemas. Sin embargo, esto supone un costo importante en términos de tiempo y materiales. La mayoría de los laboratorios ofrecen un conjunto de pruebas y generalmente cuestionan el valor del conteo de partículas cuando se les pide específicamente que realicen esta prueba. En cambio, la mayoría de los laboratorios y usuarios utilizan el método de bloqueo de luz por su aparente facilidad de uso con respecto a los volúmenes de muestras y su cumplimiento de las referencias de las normas ISO.

Unidades de bloqueo de poro

Pall Filtration, Rockwell Automation Entek (antes Diagnetics Contam-Alert) y varios otros fabricantes habían ofrecido unidades de bloqueo de poro a finales de los años 1980 y principios de los 1990. Estas unidades utilizan una rejilla (malla) para medir las partículas, pero utilizan dos principios de medición diferentes para lograr el mismo resultado.

La unidad de la serie Pall PCM utiliza dos rejillas (mallas) para establecer una medición superior a 5 µm y 15 µm según el código ISO 4406:1987. Con base en los datos sin procesar, puede calcular un resultado estimado según SAE AS 4059 (antes NAS 1638).

Sin embargo, la unidad Entek de Rockwell Automation utiliza una rejilla (malla) de medición de un tamaño aplicable para la muestra analizada. La unidad extrapola los datos medidos contra su curva calibrada para proporcionar un conteo de partículas estimado y, por lo tanto, un resultado estimado según ISO 4406:1999 o SAE AS4059. La rejilla puede tener una clasificación de 5 µm, 10 µm o 15 µm, aunque las versiones de 10 µm y 15 µm se utilizan con mayor frecuencia.

Desde la perspectiva del usuario, el dispositivo Entek es ideal para el monitoreo de condiciones. Se puede utilizar directamente en línea en un puerto de prueba de aceite con una presión mínima de dos bares. O se puede utilizar con una pequeña muestra de aceite, normalmente menos de 50 ml.

Debido a la necesidad de mayores volúmenes de fluido para el análisis, es mejor utilizar la unidad Pall en línea. Con su bomba incorporada, la unidad se puede utilizar en un tanque o en una línea de presión. Con el beneficio adicional de la automatización, se puede operar de forma remota mediante computadora o control PLC. Esto lo hace ideal para uso en investigación en bancos de pruebas o para conexión permanente en línea en una máquina grande o una plataforma de lavado.

Sin embargo, con la excepción de una unidad modificada por Pall, las unidades de bloqueo de poro normalmente no reportarán resultados inferiores a ISO -/11/8.

Mejores aplicaciones para el bloqueo de poro

El bloqueo de poro a menudo se recomienda para la certificación de limpieza y monitoreo de condición. Considere los siguientes escenarios:

Certificación de limpieza de implementación:

El usuario necesita una unidad para monitorear las tasas de limpieza en sus equipos de lavado. Al realizar el lavado, se requiere un número Reynolds superior a 4000. Esto genera aireación, lo que normalmente lo hace inadecuado para unidades portátiles de bloqueo de luz.

Sin embargo, si bien una unidad de bloqueo de poro será suficiente, aún se requiere una medición con referencia ISO para la certificación de limpieza una vez que la máquina esté en funcionamiento. Esta es una de las razones por las que la unidad Pall ha tenido mucho éxito en la industria hidráulica entre los fabricantes de equipos originales (OEM, por sus siglas en inglés), particularmente en el sector de petróleo y gas, donde los OEM deben cumplir con un objetivo de limpieza de SAE AS 4059 Clase 6. La unidad Pall es la herramienta preferida porque puede controlarse de forma remota o funcionar sin supervisión.

Monitoreo de condiciones:

Un ingeniero de confiabilidad desea tomar muestras de una variedad de máquinas y tipos de fluidos en toda la planta. La capacidad de la unidad de bloqueo de poro permite al usuario tomar muestras de todo tipo de maquinaria independientemente de su condición (fluidos húmedos, aireados, oscuros, multifásicos o aceites muy contaminados con hollín o partículas de desgaste). También permite al usuario tomar muestras de una variedad de lubricantes, como aceite nuevo en tanques y tambores o muestras de aceite usado.

Esto funciona independientemente del tipo de fluido, como fluidos a base de agua y glicoles, combustibles diésel y otros fluidos como los empleados para herramientas de corte y fluidos de lavado a base de agua. Para estas aplicaciones, la unidad Entek Contam-Alert de Rockwell Automation es más adecuada, ya que permite analizar muestras más pequeñas (menos de 50 ml) en equipo de mesa.

Referencias:

Martin Williamson. «La verdad sobre los contadores de partículas». Revista Practicing Oil Analysis, julio de 2002.
Matt Spurlock. “¿Conteo de partículas o densidad ferrosa… o ambas?” Revista Practicing Oil Analysis, noviembre de 2006.
Matt Spurlock. «Monitoreo de partículas grandes en aceites para engranajes». Revista Practicing Oil Analysis, marzo de 2008.
Jim Fitch. «La agonía del conteo de partículas de aceite de motor diésel». Revista Practicing Oil Analysis, marzo de 2005.
Robert Walker. «El análisis en sitio le ahorra a Cedar Bayou 1 millón de dólares». Revista Practicing Oil Analysis, julio de 2002.
“Opciones de medición de partículas: bloqueo de poro y láser”. Revista Practicing Oil Analysis, julio de 2005.