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Centro América y CaribeDespués del oxígeno, el silicio es el elemento más abundante en la faz de la tierra. El silicio no se encuentra naturalmente en forma de elemento, sino combinado con el oxígeno en un compuesto llamado sílica (dióxido de silicio). La sílica se presenta en forma libre (cuarzo, arena, etc.) o combinada con una variedad de óxidos metálicos, en cuyo caso es llamado silicato. Otras clases de compuestos de silicio que no deben ser confundidos con silicatos o sílica son las siliconas. Silicona (también conocida como Silicón), es un compuesto orgánico hecho por el hombre artificialmente, que tiene una amplia aplicación en las industrias de sellado, pintura y lubricación.
La sílica y los silicatos, representan una gran proporción de la corteza terrestre y se encuentra presente en altas concentraciones en la tierra y el polvo. Es por esta razón que el silicio es considerado como el principal indicador de entrada de tierra en un componente. Han existido varios estudios respecto a las causas de desgaste prematuro en componentes. Los resultados varían de un estudio a otro, pero una cosa es clara: La contaminación externa de un lubricante con silicio (tierra) es la causa principal del desgaste acelerado.
Las partículas de polvo y tierra son variables en tamaño, forma y propiedades abrasivas. En un motor el ingreso de partículas de la atmósfera tiene lugar en la admisión de aire. Los filtros de aire eficientes remueven el 99% del polvo que el motor ingiere. El 1% restante consiste en partículas muy pequeñas de polvo que pasan a través del filtro de aire. Estas partículas varían entre tamaños sub micrón y 10 micrones. Este polvo pasará entre anillos, pistones y cilindros y eventualmente quedará suspendido en el aceite lubricante.
Las partículas que tienen el tamaño similar al de la película de aceite, son las que ocasionan el máximo daño. Una partículas más pequeña que el claro de lubricación, pasará sin hacer demasiado daño, una partícula más grande que el claro, no podrá entrar. En un motor, el espacio entre los anillos y camisas es extremadamente pequeño, sin embargo, las partículas pequeñas son aquellas que representan la mayor amenaza cuando se presenta una fuga en el sistema de admisión. Una vez que la partícula ha entrado en la película de aceite, forma una liga entre las dos superficies, nulificando el efecto de la película de aceite. (Vea la Figura 1).
El primero e inmediato efecto es un rayado de la superficie, ya que la partícula ha quedado enterrada y es rolada entre las superficies. El segundo efecto y potencialmente más serio es que una vez que las partículas se han introducido entre las dos superficies, cambia la distribución de la carga de la superficie; de una distribución pareja a una carga concentrada en la partícula con un tremendo incremento de presión en ese punto. El incremento de presión causa una deflexión en la superficie, que puede llegar eventualmente a fatiga del metal y ruptura de la superficie. Entre otros problemas, el incremento de desgaste ocasionará el incremento en la tasa de consumo de aceite (vea la figura 2).
La solución es mantener la tierra afuera. Para hacer esto, los diseñadores utilizan limpiadores de aire, respiradores y sellos en cualquier lugar en el que el polvo pueda entrar.
Uso del análisis de aceite para detectar el silicio a tiempo.
Antes del uso del análisis de aceite, un problema de ingreso de tierra podía pasar desapercibido hasta que se presentara la falla. Aún así, la falla podría ser atribuida a una falla del lubricante, a desgaste normal o a problemas de operación. Con el uso del análisis de aceite, la situación es otra. Tan pronto como se presenta un problema de entrada de tierra, hay un incremento de los niveles de silicio en el aceite y una aceleración de los patrones de desgaste. Siempre que las muestras de aceite sean tomadas con intervalos regulares y de una manera correcta, el ingreso de tierra será detectado en una etapa muy temprana. Si se toma una acción correctiva adecuada, la vida del componente se incrementará significativamente, reduciendo los costos de mantenimiento.
La discusión de las posibilidades y efectos del silicio en todas las máquinas y componentes está fuera del alcance del presente artículo, por lo que utilizaremos a los motores como ejemplo de esta aplicación. Los motores están siempre en alto riesgo, ya que debido a los grandes volúmenes de aire que son requeridos en el sistema y las tolerancias tan cerradas los hacen vulnerables aún a las partículas más pequeñas.
Cuando un motor tiene un problema de ingreso de tierra, el tipo de desgaste que tiene lugar está muy relacionado con la manera en la que entra la tierra. Por lo tanto, analizando el tipo de desgaste, es posible descubrir la forma en la que la tierra está ingresando en el sistema. Cuando se estudia el reporte de análisis de aceite, hay cuatro posibles patrones de desgaste:
- Desgaste normal
- Incremento del desgaste en la parte superior
- Incremento del desgaste en la parte inferior
- Incremento del desgaste en todas las partes del motor
La tabla de la figura 3 muestra ejemplos de información como aparece en el reporte de análisis de aceite.
Desgaste normal
Es poco probable que exista un problema de entrada de tierra sin presentarse un incremento de las tasas de desgaste. Si nos encontramos con un patrón de desgaste normal con lecturas altas de silicio, esto puede deberse a dos posibilidades principales:
- El uso de un sellador de silicona, grasas o aditivos
- Contaminación accidental de la muestra.
Acción a tomar:
Revisar si se ha utilizado recientemente una grasa o sellador a base de siliconas. Si no se ha hecho, asegúrese de que la muestra haya sido tomada de acuerdo con las técnicas correctas. Si aún le quedan dudas acerca de la causa de alto silicio, una muestra adicional le ayudará a confirmar.
¿Se cambió el aceite cuando la primera muestra fue tomada?
Si no se hizo, envíe una muestra de confirmación, y por precaución, cambie el aceite. Si el aceite fue cambiado, mande una muestra de confirmación sólo después de que el motor haya trabajad
Incremento en el desgaste superior (ej. Hierro, cromo y aluminio)
Este tipo de desgaste es causado por polvo que ha entrado en la cámara de combustión, siendo forzado hacia abajo a través del anillo, pistón y cilindro. Esto es causado por un purificador de aire defectuoso o por fallas en el sistema de admisión.
Acción a tomar:
Inspeccione cuidadosamente el elemento del filtro de aire y revise el sello por si estuviese dañado o deformado. Revise los pliegues en busca de daños o roturas. Si tiene dudas acerca de la integridad del filtro siempre deberá ser cambiado.
Revise también las mangueras de inducción de aire por fallas o roturas, etc. y asegúrese de que las abrazaderas están bien apretadas. Los purificadores y compresores están normalmente conectados al sistema de inducción pero frecuentemente son ignorados. Revise que ambos funcionan normalmente y sus mangueras están aseguradas. Revise el múltiple de admisión por roturas y verifique la condición de los empaques.
¿Localizó la fuga? Si no lo hizo, arranque el motor en baja velocidad y bloquee la entrada de aire. El motor se debe apagar en tres segundos. Si no se apaga, escuche cuidadosamente en las juntas para localizar la absorción de aire. Tome una muestra de confirmación después de 50 horas o 1,000 Km
Si localizó la fuga, determine la condición del motor, revise la compresión y fuga de gases y repare la fuga. Si todos estos parámetros se encontraron normales, revise el consumo de aceite del motor como una seguridad. Si alguno de esos parámetros se encontró anormal, programe una sustitución de anillos y revisión de pistones y camisas.
Incremento en el desgaste de la parte inferior (ej. Hierro, plomo, estaño, cobre y aluminio).
Indica que la tierra está entrando directamente al aceite y no por los anillos y pistones. Las fuentes probables son:
- Fugas en empaques
- Respirador defectuoso
- Sellos dañados en el tapón de llenado o bayoneta
- Contenedores de aceite sucios o malas prácticas de cambio y relleno de aceite.
Acción a tomar:
Toda la tierra que está en el aceite será bombeada a través del filtro antes de llegar a los metales y cojinetes. Por lo tanto, el primer paso es examinar el filtro de aceite por:
- Contaminación por tierra
- Material de los cojinetes.
Si se encontrara exceso de tierra en el filtro, revise cuidadosamente las juntas, empaques, respiradores, etc. Revise las condiciones de almacenamiento del aceite, contenedores, mangueras, etc., hasta localizar la fuente de contaminación.
Si no se localiza exceso de tierra en los filtros, revise su técnica de muestreo y examine el filtro de aceite en el siguiente servicio. Si localiza metal proveniente de los cojinetes, quite el cárter e inspecciónelos. Reemplace si es necesario. Si no hay metal de cojinetes, ponga especial atención a la presión de aceite y efectúe la inspección del filtro en el siguiente servicio.
Incremento de desgaste en todas las partes del motor.
Este es el peor caso. Efectúe todas las acciones recomendadas para los dos casos anteriores. Algunas otras revisiones deberán ser efectuadas:
- ¿Se efectuó alguna reparación en el motor? Es posible que el incremento en el desgaste se deba al proceso de la reparación y que el silicio provenga de la contaminación que se presenta en el momento en que la máquina se abrió para reparación.
- Flameado del pistón. Esta es una rara ocurrencia, pero si un pistón está siendo cortado por la inyección mal dirigida o fuera de tiempo de una tovera de inyector, el silicio es proveniente del mismo pistón y todas las tasas de desgaste se verán incrementadas (el silicio se encuentra como una aleación del aluminio para reducir su tasa de expansión).
