Si usted está cambiando constantemente los sellos de aceite de sus cajas de engranajes, revise si el respirador está obstruido. Cuando los respiradores se tapan, puede aumentar la presión interna de la caja de engranajes y buscar la salida a través de los sellos de aceite, creando la falsa impresión de que los sellos han fallado. Esto puede ser más problemático durante los meses calurosos (Mukesh Sharma, Sharjah Cement).

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Imagen 1 – Esta imagen de una partícula oxidada en un filtrograma muestra detalles en la superficie que podrían ser invisibles usando un microscopio sin buena capacidad de amplificación.

Una solución a este problema recae en los variados ensayos de monitoreo de condición que brindan información del estado mecánico actual de un sistema. En la línea frontal de ellas está la recolección y análisis de las partículas de desgaste obtenidas del lubricante de un componente o de un fluido de transmisión de potencia.

El análisis de las partículas de desgaste es tan importante dado que el muestreo es relativamente simple de ejecutar, los ensayos son no destructivos y pueden brindar una alerta temprana de la falla incipiente de un componente.

Equipo para el conteo y dimensionamiento de partículas

El conteo de partículas puede determinarse empleando instrumentos ópticos. El primero de esos métodos es usar un microscopio. Las partículas se precipitan de los fluidos de muestra, que son tomados del sistema de lubricación del componente, drenándolo a través de una membrana filtrante. Las partículas son medidas interactivamente y contadas manualmente usando un microscopio. Sin embargo, debido a que es un trabajo que implica mucha mano de obra por naturaleza, este método ha sido sustituido por los contadores automáticos de partículas (APCs) desde 1960.

La primera generación de APCs contiene una fuente de luz láser y un detector, que están separadas por una celda óptica. La muestra de aceite fluye a través de la celda, y cuando la partícula pasa por ella, produce una sombra. El detector registra la falta de luz y libera un voltaje. La pulsación de voltaje generado incrementa el conteo de partículas y la altura del pulso se usa para determinar el tamaño de la partícula.

Esos APCs tienen la desventaja de que no pueden distinguir entre múltiples partículas, y debido a que son “ciegos” a la forma de la partícula, sólo son capaces de reportar el tamaño en términos del diámetro equivalente del área proyectada. Esto es, el tamaño se define como el diámetro de una circunferencia con un área equivalente al área de la sombra de la partícula. Este método puede llevar a errores debido a que el diámetro equivalente estimado del área proyectada es una función de la forma de la partícula. En otras palabras, el tamaño de la partícula es subestimado conforme la forma se hace más alargada. En particular, las partículas largas y delgadas serán sistemáticamente sub-dimensionadas hasta el punto en que pueden caer en un rango de tamaño más pequeño de lo que indica su tamaño real o incluso desaparecer del conteo.

 

CUADROS

 

Imagen 2 – En esta imagen de partículas en un tapón magnético magnificadas 40 veces hay una partícula que un técnico con poca experiencia podría confundir con latón o cobre.

Una segunda generación de APCs ha emergido, y opera empleando pulsaciones láser con duración de microsegundos. Esto tiene el efecto de congelar la imagen de las partículas presentes en la celda óptica. El sensor de luz asociado con los APCs de primera generación se sustituye por un dispositivo sensor de carga acoplada (CCD). De esta manera, el sistema es capaz de recolectar la imagen de las siluetas de múltiples partículas. El procesamiento de la imagen se emplea entonces para contar y dimensionar las partículas.

Varios contaminantes, como el barniz o las fibras, tienen propiedades ópticas que las hacen invisibles a los APCs. Esos contaminantes pueden acumularse a niveles críticos sin ser detectados por los APCs.

El método de ensayo estándar ASTM D7596-11 para el conteo automático de partículas y clasificación de acuerdo a su forma, empleando probadores integrados de imagen directa, da una lista de 11 posibles fuentes de error cuando se emplean APCs de segunda generación. Para controlar esos errores se requiere contar con personal con un alto nivel de habilidad y experiencia, que generalmente no está disponible.

Innovador dispositivo para imágenes de partículas

Recientemente hay disponibilidad de nueva tecnología que resuelve muchas de las limitaciones prácticas impuestas por el diseño tradicional de los microscopios al ver y capturar imágenes de partículas macroscópicas y microscópicas. La nueva tecnología está dedicada a optimizar la resolución lateral y axial disponible a las magnificaciones y resoluciones requeridas para reproducir las imágenes en forma electrónica, ya sea para almacenar la información, imprimirla en reportes o visualización en pantalla. De esta manera, las imágenes pueden generarse de forma que la profundidad del foco y campo de visión se optimizan para visualización de partículas macroscópicas y microscópicas a la misma magnificación.

Con la nueva tecnología, es posible adquirir imágenes bien enfocadas sobre una gama mucho más amplia de aumentos y resoluciones que cuando se utiliza un microscopio tradicional y sin recurrir a etapas motorizadas o software especializado con el fin de crear un campo de visión más amplio o de mayor profundidad de enfoque.

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Imagen 3 – La información del software revela que debido a que la partícula tienen una superficie de color no uniforme, no se trata de cobre o bronce, sino una partícula recalentada indicando etapas tempranas de falta de lubricación.

La imagen de arriba muestra una fotografía de una partícula oxidada en un filtrograma. Sin la nitidez de esta imagen que permite ver el detalle de la superficie, esta partícula podría ser confundida con una partícula de fatiga de bronce/cobre, en donde se aprecia una partícula híbrida con estrías asociadas a deslizamiento severo y coloración que indica calentamiento.

Esta nueva tecnología se puede implementar de tal manera que sea suficientemente estable y compacta para utilizarla en sitio. También genera imágenes de un tamaño tal que se puede transmitir por vía electrónica si se requiere de asesoría por parte de expertos de algún laboratorio especializado remoto.

El software para la medición automática del tamaño y conteo de partículas también se ha desarrollado para su uso con la nueva tecnología de imágenes. Este software es tipo “plug-and-play” y no requiere que el usuario introduzca límites subjetivos para distinguir partículas de la imagen de fondo. Esto lo hace ideal para usarlo en sitio, en donde el usuario final no tiene la habilidad o entrenamiento necesario para establecer límites de procesamiento de imágenes. El nuevo software para el dimensionamiento y conteo de partículas también es compatible con las normas ISO 4406 y 4407, NAS 1638 y SAE ARP598.

De las imágenes a la información

Se ha desarrollado un nuevo concepto en el análisis de partículas de desgaste para satisfacer específicamente las necesidades de los técnicos en sitio. Este nuevo software es compatible con y utiliza las clasificaciones de partículas y la nomenclatura que figura en la norma ASTM D7684-11 para la caracterización microscópica de las partículas de los lubricantes en uso.

El nuevo software proporciona al profesional de mantenimiento de la planta el acceso a una base de conocimiento experto de los fundamentos del análisis de partículas de desgaste con el fin de ayudar en la identificación de las transiciones entre los patrones de desgaste normal, activo y crítico. Al interactuar con el software, el usuario puede acceder a la siguiente información:

  • El modo de desgaste al que pertenece una partícula seleccionada
  • Los procesos y las condiciones que contribuyen a un mecanismo de desgaste especial
  • La información sobre los modos de desgaste del equipo específico
  • El análisis de partículas de desgaste utilizando líneas de base específicas del equipo
  • Cuándo y cómo correlacionar los datos de otros ensayos de limpieza con la clasificación del modo de desgaste a fin de identificar las transiciones entre los niveles de desgaste normal, activo y crítico
  • Una alerta cuando la salud del equipo es crítica y el profesional necesita llamar para recibir soporte remoto

Estas características hacen que el nuevo software sea ideal para usarse en sitio, en donde el nivel de entrenamiento y la habilidad del técnico asistente pueden requerir de apoyo.

En conclusión, es evidente que las necesidades del monitoreo de la condición del fluido y la partícula del profesional de mantenimiento en la panta difieren significativamente de los recursos requeridos por el experto que está en el laboratorio. Los recientes avances en el análisis de las partículas de desgaste atienden a esta necesidad con un equipo portátil fácil de configurar y utilizar, y para al mismo tiempo hacer frente a los diferentes niveles de habilidad y entrenamiento del personal en la planta.