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Centro América y CaribeHistóricamente, hemos empleado el análisis de aceite para identiFIcar la oxidación del lubricante monitoreando la tendencia del número ácido (AN, por sus siglas en inglés), la oxidación y la viscosidad por espectrometría infrarroja por transformadas de Fourier (FTIR, por sus siglas en inglés).
Una vez que se descubre evidencia de oxidación, se programa un drenado de aceite y, cuando corresponda, se realiza un análisis de causa raíz si el ciclo de degradación es demasiado corto o si tenemos la intención de extender el intervalo de servicio mejorando la calidad del aceite. Parece que un enfoque razonable de análisis de aceite impulsa la decisión.
Sin embargo, para evitar las consecuencias negativas asociadas con el aceite oxidado, incluida la corrosión y la formación de barniz y para facilitar una mejor planificación y programación del mantenimiento, ¿no sería preferible emplear un análisis de aceite para evaluar la capacidad de un lubricante para resistir la oxidación o medir su vida útil restante (RUL, por sus siglas en inglés)? El concepto de medir la vida útil restante de un lubricante no es nuevo, pero su aplicación históricamente se ha limitado a sistemas de gran volumen.
Existe una tecnología más nueva, llamada voltametría de barrido lineal (LSV, por sus siglas en inglés), reduce significativamente el costo de realizar mediciones de RUL, lo que hace que esta sea una prueba viable incluso para el sistema de volumen más pequeño. Si se adopta, el LSV podría cambiar para siempre la forma en que se maneja la oxidación del lubricante y se realiza el análisis de aceite usado de rutina.
Si bien el método LSV ha estado disponible en forma comercial durante varios años, esta tecnología ha sido estandarizada recientemente por la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés) en el estándar D6810-13 y ASTM D6971, otorgando credibilidad a su presunta validez y utilidad. La tecnología puede apoyar la medición de RUL de rutina para una amplia variedad de equipos de planta dentro de programas externos de análisis de aceite basados en instrumentos o en sitio.
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.
El aditivo antioxidante más común, un inhibidor fenólico, trabaja para neutralizar los radicales libres que causan la oxidación, mientras que las aminas aromáticas, otra clase de aditivos antioxidantes comúnmente utilizados, atrapan los radicales libres. Algunos aditivos antidesgaste, como el dialquilditiofosfato de zinc (ZDDP), tienen doble función como antioxidantes. Descomponen los peróxidos formados como un subproducto de la oxidación y otras reacciones químicas. Con el tiempo, los aditivos antioxidantes se agotan hasta el punto en que ya no pueden proteger e cazmente el aceite base.
Figura 1. Medición de la vida útil restante
El monitoreo de la capacidad del aceite para resistir la oxidación analizando la tendencia de RUL ocurre en el dominio proactivo, como se describe en la Figura 1. Trabajando en el dominio proactivo, el técnico de lubricación puede realizar un drenado y relleno parcial y tratar el aceite para reponer la concentración de antioxidante para evitar la degradación del aceite base. (Nota del autor: La reposición de aditivos debe realizarse con extremo cuidado y con el asesoramiento de expertos en lubricantes debidamente capacitados).
Del mismo modo, para fines de planificación y programación, el monitoreo de RUL proporciona a la gerencia una advertencia importante de una falla inminente del aceite (suponiendo que no haya ninguna intervención que afecte la química), lo que permite que el evento se maneje de tal manera que se minimicen los costos y el impacto en la organización.
Una vez que los aditivos se han agotado y comienza la oxidación del aceite base, la oportunidad de ser proactivo expira, y uno pasa al dominio receptivo (Figura 1) donde el lubricante debe cambiarse o tratarse de manera significativa para evitar consecuencias no deseadas, como lodos, barnices, retención de válvulas, corrosión, etc.
Convencionalmente, el análisis de aceite usado se ha centrado en medir los subproductos de la oxidación del aceite base, como los ácidos formados como consecuencia de la oxidación, no en la capacidad del aceite para resistir la oxidación. Por ejemplo, la prueba AN emplea un reactivo de hidróxido de potasio (KOH) para neutralizar el ácido en el aceite. El volumen de reactivo alcalino requerido para alcanzar el punto de neutralización es una función de la concentración de ácido en el aceite.
La premisa es que cuando el aceite se oxida, se producen ácidos orgánicos y se acumulan en el aceite, lo que hace que la AN se eleve. Otra técnica empleada para detectar la oxidación del aceite base es el análisis FTIR. El análisis FTIR mide efectivamente la concentración de varios materiales orgánicos u orgánico metálicos presentes en el aceite. Cuando el aceite se oxida, las moléculas del aceite mineral pueden formar subproductos de oxidación solubles e insolubles. FTIR mide la acumulación de estos subproductos.
El cambio de viscosidad suele ser un indicador tardío de oxidación. A medida que el aceite se degrada, el peso molecular promedio aumenta, produciendo un aumento en la viscosidad. A pesar de la validez de todas estas mediciones, el hecho es que todas revelan daños en el aceite base después de que ha ocurrido, lo cual no es ideal porque el mantenimiento asociado debe, por de nición, responder oportunamente. Un escenario preferible es medir y evaluar la capacidad del aceite para resistir la oxidación, su RUL, que facilita el mantenimiento proactivo del lubricante.
Hace varios años, Robert Kau man trabajó en la Universidad de Dayton para desarrollar una forma más fácil de medir la RUL del aceite. Esta investigación dio como resultado lo que ahora se conoce y estandariza en ASTM D6810-13 como LSV. Para realizar la prueba, el analista simplemente agrega una muestra medida de aceite a un vial que contiene una solución electrolítica. Luego, el analista lo analiza voltamétricamente para determinar la concentración de antioxidante en peso o en milimoles (mmol).
El voltamperímetro expone la muestra y la solución electrolítica a un voltaje de barrido variable, lo que hace que los aditivos se oxiden electroquímicamente. La corriente que pasa entre los electrodos es una función de la concentración de aditivos. Una caída en la amplitud de la corriente en comparación con la amplitud de la línea de base en el voltaje de interés es indicativo del agotamiento del aditivo antioxidante (Figura 3).
Mientras que ASTM D6810 se dirige específicamente a la medición de inhibidores fenólicos en aceites de turbina, ASTM ha aprobado un segundo estándar, ASTM D6971, para medir la concentración de antioxidantes de aminas fenólicas y aromáticas en aceites de turbina sin zinc.
Figura 3. Agotamiento del aditivo antioxidante
El proveedor de instrumentos a firma que el método es perfectamente capaz de medir la resistencia a la oxidación proporcionada por ZDDP y aditivos antioxidantes/antidesgaste similares. ASTM ha estandarizado un procedimiento de prueba asociado ASTM D7590 – 09 (2014) para aceites que contienen aditivos a base de zinc.
La conclusión es que la prueba se puede realizar en cuestión de segundos y el costo por muestra está en línea con el costo de otras pruebas de análisis de aceite usado de rutina.
Existe evidencia convincente de que LSV puede estimar de manera efectiva y eficiente la RUL de un aceite. Se han realizado muchas comparaciones con RPVOT y otras medidas convencionales de RUL, y el instrumento parece funcionar de manera confiable.
El comité de ASTM que supervisa tales pruebas estaba suficientemente convencido de la validez de la técnica para emitir un estándar relacionado con su uso, y son una gran cantidad de expertos científicos altamente capacitados. Es de interés más urgente para el ingeniero de confiabilidad o lubricación de la planta preguntarse cómo poner en funcionamiento la prueba LSV.
Noria Corporation. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.