RPVOT

Jul. 4, 2024

Autor: Comunicación Noria

Última actualización: 07/04/24

Medición de la vida útil restante

A medida que el aceite se degrada, se produce una secuencia de eventos, cada uno de los cuales se puede medir con análisis de aceite. Al principio, el paquete de aditivos antioxidantes se consume. Luego, el aceite base se oxida (Figura 1). La oxidación del aceite es una serie de reacciones químicas iniciadas y propagadas por químicos reactivos formados dentro del aceite llamados radicales libres. El aditivo antioxidante es sacriFIcial: está allí para proteger el aceite base de la oxidación.

Figura 1. Medición de la vida útil restante

Medir RUL no es un concepto nuevo. Sin embargo, debido a la complejidad y el costo de realizar la prueba, su aplicación se ha limitado a sistemas muy críticos de gran volumen, como los generadores de turbina. Durante años, numerosos métodos han estado disponibles para medir RUL. La más común de estas pruebas es la prueba de oxidación de recipiente rotativo a presión (RPVOT, por sus siglas en inglés) – ASTM D2272, anteriormente llamada prueba de oxidación en bombas rotativas (RBOT, por sus siglas en inglés).

En esencia, la prueba consiste en colocar una muestra de aceite en un recipiente a presión junto con una ración de agua y una bobina de cobre. El recipiente se presuriza a 90 psi con oxígeno puro y se coloca en un baño de calentamiento a 150 °C en un dispositivo que gira a 100 rpm. A medida que aumenta la temperatura del recipiente a presión y su contenido, aumenta la presión. El punto en el que se estabiliza se de ne como T0, que representa el inicio de la prueba. Con el tiempo, la capacidad del aceite para resistir la oxidación se degrada como resultado del agotamiento del aditivo inducido por el estrés, hasta el punto en que el aceite base comienza a reaccionar con el oxígeno a medida que las moléculas de aceite comienzan a oxidarse. Debido a que el oxígeno se está incorporando a la química del aceite, la presión dentro del recipiente sellado a presión comienza a disminuir. El punto en el que la presión cae 25 psi desde la presión en T0 define la finalización de la prueba, denotada como T1. El tiempo, en minutos, requerido para pasar de T0 a T1, se informa como el valor RPVOT del aceite (Figura 2).

A medida que el paquete de aditivos se degrada, el aceite base tiene menos protección. Como resultado, la cantidad de minutos necesarios para alcanzar T1 disminuye a medida que un aceite comienza a envejecer en servicio, lo que indica una pérdida de RUL. De mayor interés es el RUL real, que es una función del valor RPVOT de la muestra en servicio en relación con el valor de referencia para el aceite nuevo, antes de ponerlo en servicio.

Figura 2. Prueba de oxidación en recipiente rotativo a presión (RPVOT)

La prueba RPVOT es confiable, pero requiere mucho tiempo, es costosa y requiere una gran cantidad de supervisión directa. Sus resultados también pueden ser engañosos bajo ciertas circunstancias. Como resultado, la prueba RPVOT no es adecuada para una amplia sección transversal de máquinas lubricadas en la planta.

Reformulación de aceites de turbina para mejorar la propuesta de valor

Los fabricantes de aceite han puesto en línea significativamente más capacidades de re nación para producir bases lubricantes de mayor refinamiento, haciendo que las bases del Grupo II y III estén ampliamente disponibles. Hoy en día, la mayoría de los aceites para turbinas formulados en América del Norte se fabrican con base lubricante del Grupo II. El cambio de los aceites del Grupo I a los aceites del Grupo II y III también ha resultado en un cambio significativo en las estrategias de formulación. Ciertos antioxidantes pueden mejorar en gran medida la estabilidad oxidativa de los aceites de turbina del Grupo II y III, según lo medido por la prueba de oxidación del recipiente a presión rotativa (ASTM D2272- RPVOT) y la prueba de estabilidad de oxidación de la turbina (ASTM D943). Como resultado, los aceites de turbina más nuevos tienen valores de estabilidad a la oxidación mucho más altos en comparación con las formulaciones más antiguas.

Algunos fabricantes de aceite comenzaron a utilizar los valores RPVOT como una característica clave de venta para diferenciar aún más sus aceites de turbina al intentar correlacionar el alto desempeño de las pruebas de oxidación de su aceite de turbina con las aplicaciones del mundo real. Los usuarios finales dieron la bienvenida a los valores diferenciales en las hojas de especificaciones del aceite, ya que prácticamente todas las demás especificaciones son extremadamente similares. Muchos aceites de turbina en la última década se han seleccionado basándose únicamente en los valores de RPVOT.

Un ejemplo de las influencias que los antioxidantes pueden tener en los valores de RPVOT se puede ver en la Figura 3, según la investigación de Albemarle Corporation.

Figura 3. Influencia de las químicas antioxidantes en los valores de RPVOT en los grupos de base del Grupo II

En esta Figura se puede ver que la Amina 2 tiene una influencia muy favorable en los valores de RPVOT, que exceden los 3,500 minutos a una concentración de 0.45 por ciento en peso. Sin embargo, el antioxidante fenólico produjo resultados en RPVOT de menos de 500 minutos a la misma concentración. Cuando el aditivo de fenol y amina 2 se mezclan en concentraciones iguales (0.225 por ciento en peso cada uno), el valor de RPVOT es inferior a 1,000, lo que demuestra la posible influencia negativa que los fenoles pueden tener en los valores de RPVOT. Este es un factor influyente por el cual las aminas han sido el antioxidante de elección en muchas de las formulaciones actuales de aceites para turbinas.

Ahora se acepta en la industria de generación de energía que, más allá de cierto punto, los valores de RPVOT no se relacionan directamente con el desempeño en campo. Esto es evidente por varias razones:

  • La prueba RPVOT tiene una reproducibilidad muy baja para aceites de más de 1,000 minutos y no es una prueba recomendada por ASTM para estas formulaciones. La mayoría de los aceites de turbina disponibles en el mercado ahora cuentan con valores iniciales de RPVOT más altos y, en algunos casos, muy superiores a 1,000 minutos.
  • El primer signo físico de degradación de fluidos de este experimento fue la creación de productos de degradación marginalmente solubles, que se sabe que producen barniz. Estos se conocen comúnmente como contaminantes suaves. Sus concentraciones se miden y clasifican directamente utilizando la metodología de colorimetría de micro membrana (MPC, por sus siglas en inglés). El barniz del sistema sigue siendo un problema de alto per l y creciente en los sistemas de lubricación, hidráulicos y aislantes actuales.
  • El primer signo químico de degradación de fluidos se observa monitoreando el agotamiento de los dos antioxidantes principales: la amina aromática y los fenoles inhibidos. La voltametría es típicamente la técnica elegida para medir antioxidantes.
  • Existen correlaciones directas entre el agotamiento de antioxidantes específicos y la formación de contaminantes suaves.
  • Las pruebas RPVOT tienen tanto valor como siempre en formulaciones antiguas de aceites de turbina que todavía están en servicio en aplicaciones de generación de vapor e hidráulicas.
  • Si tiene un depósito con marcas mixtas o formulaciones de aceites para turbinas, se recomienda realizar la prueba RPVOT como parte de su conjunto de pruebas para ayudar a evaluar la condición del fluido.

Los aceites de turbinas de nueva generación se degradan de manera diferente a los lubricantes formulados tradicionalmente. La degradación no lineal de la mayoría de los aceites de turbina modernos se puede atribuir a los antioxidantes específicos empleados, así como a las características de baja resistencia a la oxidación natural de las bases del Grupo II y Grupo III. Como resultado, la mayoría de las pruebas de análisis de aceite estándar proporcionan poca o ninguna advertencia sobre cuándo el lubricante comenzará a degradarse y generará depósitos en el sistema. En lugar de que la degradación ocurra de manera lineal y predecible, muchos de estos lubricantes modernos fallan rápidamente, como se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Tendencia de degradación de los aceites de turbina tradicionales frente a la mayoría de los aceites de turbina modernos.

Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.

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