En los últimos cuarenta años, se ha utilizado el análisis espectrométrico de aceites lubricantes para determinar la concentración de metales de desgaste, contaminantes y aditivos presentes en las muestras de aceite. Este tipo de análisis es sensible a niveles bajos de partículas y materiales disueltos, tiene una buena repetibilidad, y es rápido y económico. La mayoría de los laboratorios de análisis de aceite comerciales efectúan esta prueba por unos cuantos dólares.

Lo que a menudo no se comprende, es que su capacidad para detectar y cuantificar las partículas de desgaste, los aditivos y la contaminación está directamente relacionada con el tamaño de la partícula. Los espectrómetros comunes son incapaces para detectar partículas de más de 10 micrones en tamaño. Esto se debe en parte a la gran cantidad de energía consumida por el aceite lubricante presente en la muestra.

Las partículas grandes son precisamente las más indicativas de un modo un desgaste anormal. Los modos de desgaste severo, como el descascarillado, el desgaste por deslizamiento y corte severo generan partículas grandes que pueden pasar desapercibidas por espectroscopia.

Guía de pruebas de campo e inspecciones de lubricación

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Figura 1 – Espectrómetro de chispa disco rotatorio

Recientemente, se introdujo una nueva técnica que captura de manera eficiente las partículas grandes de desgaste presentes en una muestra de aceite antes de analizarlas con un espectrómetro de emisión. Se le conoce como la espectroscopia con filtro Rotrode (RFS), ya que utiliza el disco poroso como un filtro para capturar las partículas de desgaste.

RFS aprovecha los electrodos en forma de disco de carbón de los espectrómetros de disco rotatorio (RDE), pero es capaz de detectar una gama más grande de partículas. Para entender cómo se logra esto, veamos la forma en que funcionan los espectrómetros de disco rotatorio. Un disco de carbono que gira sobre un eje, se encuentra parcialmente sumergido en una muestra de aceite contenida en un recipiente, de modo que al girar el disco transporta un poco del aceite a la parte superior, en donde se forma una chispa entre la superficie del disco y la punta de un electrodo de carbono en forma de varilla colocada arriba de éste (figura 1).

El aceite que es llevado por el disco a la parte superior del electrodo se vaporiza y emite una luz o chispa. Esta luz tiene longitudes de onda que son características de los elementos presentes en la muestra, y la intensidad de la luz es proporcional a la cantidad del elemento presente. Se pueden efectuar análisis multi-elemento en 30 a 40 segundos, determinando simultáneamente la presencia de veinte o más elementos.

Ventajas de las bases lubricantes sintéticas

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Figura 2 – Filtro Rotrode

RFS hace uso del hecho de que los electrodos de disco de carbono son porosos. Se ha diseñado un accesorio para sujetar el disco extraído por lo que el aceite puede ser succionado por vacío a través de él. Este proceso de filtración concentra las partículas presentes en un volumen mucho mayor de aceite que el que normalmente se analiza mediante un espectrómetro, aumentando así la sensibilidad (figura 2).

Se elimina el aceite lavando el disco con solvente y se deja secar, dejando las partículas en el disco electrodo. A continuación se hace girar el disco en aceite limpio. La emisión procedente del disco se debe a las partículas restantes en el disco.

Figura 3 – Dispositivo multi-estación

Se utiliza un dispositivo multi-estación para filtrar un mayor número de muestras simultáneamente, agilizando el procedimiento y haciéndolo más económico. El tiempo de preparación de la muestra en un electrodo para la espectroscopia de filtro Rotrode varía dependiendo de la viscosidad y la contaminación de la muestra. Puede ser de apenas 4 o 5 minutos para muestras de aceite relativamente limpias, como el aceite de turbinas, rodamientos de motores eléctricos y sistemas hidráulicos. Para muestras de aceite de motor con altos niveles de hollín se requieren tiempos de filtración más largos, a veces de 30 minutos o más. En estas situaciones es realmente útil el uso del dispositivo multi-estación.

La espectrometría de filtro Rotrode proporciona información suficiente para saber cuándo debe hacerse un ferrograma. Esto es importante desde el punto de vista de los costos, porque la prueba de filtro rotrode es mucho menos costosa que el preparar y analizar un ferrograma.

Daniel Anderson, Spectro, Inc. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América