Métodos de muestreo de grasa

Rich Wurzbach , MRG Labs. Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latin America

Figura 1. Banco de pruebas de lubricación de una válvula accionada por motor

Después de diseñar un laboratorio en una planta generadora de energía, enfocándome principalmente en el análisis de aceites de los componentes críticos de la planta, como turbinas, bombas y motores grandes, uno de nuestros ingenieros de válvulas me contactó un día. La pregunta que me hizo fue: ¿podría analizar también las grasas? Había estado entrenando en ferrografía analítica y tenía el equipo a mi disposición. También sabía de un “disolvente de grasa” y un proceso especial para disolver la grasa con perlas de vidrio. Armado con ese equipo, le indiqué al ingeniero que comenzara a traerme muestras. En el transcurso de un mes, recibí casi 400 muestras de grasa y las disolví todas. Pasé incontables horas en el microscopio identificando las partículas que vi. Escribí informes para cada muestra y creé un resumen, mostrando mi “docena sucia” de las peores válvulas. Me sentí satisfecho de haber asumido este nuevo reto y de encontrar información valiosa para mi planta. Sin embargo, después de revisar mi informe e investigar las válvulas las que había identificado, el ingeniero de válvulas me trajo malas noticias. Se encontró que algunas de las válvulas que había identificado entre los peores actores estaban en buenas condiciones. En otros casos, había conocidos malos actores que yo había identificado como buenos. En otras palabras, me dijeron que ya no necesitaban más mis servicios en el área de válvulas. ¿Cómo podría haberme equivocado tanto? Volví a mirar mis notas y eché un segundo vistazo a mis placas de ferrografía. ¿Había identificado erróneamente las muestras? ¿Había dejado de ver algunas señales claras en las partículas que había obtenido de las grasas? Después de una revisión, no pude ver dónde podría haber cometido una falta. Regresé con el ingeniero y le hice una pregunta que debería haber hecho desde el comienzo del proyecto: ¿Cómo se tomaron las muestras? La respuesta me dio una idea del problema. “Introducimos en el alojamiento de la válvula accionada por motor (MOV, por sus siglas en inglés) un sujetador de plástico para cables y lo que se adhiere en su exterior lo colocamos en la botella de muestreo”. Durante la siguiente hora, ambos nos dimos cuenta de que el método de muestreo era el centro del problema. Es probable que la grasa que se adhiere a los sujetadores era “grasa de oportunidad”, el material más cercano al puerto de acceso. Cuando comenzamos a comprender cómo se movía la grasa en el interior del alojamiento de la MOV, quedó claro que las muestras que analicé eran, en muchos casos, grasa que en realidad no estaba trabajando en la lubricación de los engranajes de las válvulas. Algunas de las “docenas sucias” resultaron ser válvulas que habían fallado en el pasado pero que desde entonces habían sido reconstruidas y funcionaban muy bien. Lo que descubrimos fueron partículas viejas del daño anterior que no se eliminaron por completo del alojamiento y terminaron en los sujetadores de cables. Por medio de este proyecto fallido, aprendimos mucho sobre la grasa de las válvulas y cómo funcionaba en la caja de engranajes, pero aprendimos muy poco sobre el estado de las válvulas. Descubrí que había mi falla al no abordar primero el reto del muestreo había dado como resultado que mi trabajo del mes anterior produjera muy pocos datos útiles para mi empresa. Varios años después, tuve la oportunidad de participar en un proyecto de investigación para el Instituto de Investigaciones de Energía Eléctrica (EPRI, por sus siglas en inglés). Los miembros del EPRI habían identificado la necesidad de comprender mejor las grasas y cómo funcionaban en los equipos de las centrales eléctricas. A partir de esto, el Centro de Aplicación de Mantenimiento Nuclear (NMAC, por sus siglas en inglés) del EPRI reunió los fondos para el proyecto de investigación y la guía de “Prácticas efectivas de engrase”. Entre diversas áreas de investigación, se enfocó en los retos y las mejores prácticas para el muestreo y análisis de grasa de válvulas accionadas por motor (MOV). Esto me dio la oportunidad de determinar dónde habían fallado mis esfuerzos anteriores para analizar la grasa de una MOV y compartir esos hallazgos con la industria. Nick Camilli del EPRI proporcionó la visión y el liderazgo que dieron como resultado la construcción de un banco de pruebas MOV (Figura 1). Este banco de pruebas nos permitió probar varios métodos de muestreo y caracterizar el movimiento de la grasa en la válvula mientras estaba en funcionamiento. Se desarrollaron herramientas y métodos de muestreo que se incorporaron a un nuevo estándar ASTM para el muestreo de grasa en servicio (ASTM D7718). Además, el banco de pruebas se usó para crear una condición conocida de mayor desgaste para ver si esto podría ser detectado por el proceso de muestreo y análisis de grasas. Después de que el motor de la caja de engranajes se desalineó deliberadamente, el resultado fue un cambio claro en el contenido medido de partículas de desgaste en la grasa obtenida por el nuevo método de muestreo recomendado, como se ve en la Figura 2.

Figura 2. Tendencia de desgaste en una caja de engranajes de una MOV desalineada

Unos años más tarde, mientras asistía a una conferencia de MOV, escuché a algunos ingenieros hablar sobre la lubricación de los vástagos. Su preocupación era con las válvulas de carrera corta y el desafío de garantizar que se aplicara un recubrimiento efectivo de grasa al vástago de la válvula y a la tuerca del vástago cuando era imposible mover el vástago para exponer la mayoría de las roscas. ¿Por qué la aplicación de grasa fue tan crítica en esta aplicación? Porque los MOV se prueban midiendo la fuerza del motor a través del análisis de la señal de potencia. Al observar la firma de potencia del motor, se deduce la fuerza de cierre de la válvula. Esto solo es válido cuando el coeficiente de fricción para el vástago y la interfaz de la tuerca del vástago se tiene en cuenta adecuadamente. Si un vástago no está completamente lubricado, y la fricción es mayor de lo que suponen los cálculos, entonces la fuerza (y, por lo tanto, la firma de potencia) normalmente suficiente para asentar completamente la válvula es repentinamente inadecuada. Conociendo el desafío en cuestión, regresé al laboratorio para probar algunas soluciones para relubricar el vástago. Nuestros primeros esfuerzos fracasaron, ya que no pudimos diseñar un accesorio que pudiera conectarse al vástago de la válvula y suministrar la alta presión de grasa nueva necesaria para desplazar la vieja y proporcionar una nueva y confiable capa de lubricante. Fue en un picnic donde tuve la oportunidad de discutir este problema con mi tío. Roy Leitz tenía una larga carrera como soldador y montador de tuberías. También estaba acostumbrado a resolver problemas difíciles. Uno de los desafíos que tuvo fue sellar las válvulas de alto vacío de la cámara de vacío de simulación espacial de la NASA en Sandusky, Ohio. Cuando me contó la historia de cómo su equipo había vencido el reto de sellar la atmósfera para producir la cámara de vacío más grande del mundo para simular las condiciones del espacio, encontramos una solución de diseño para arreglar el accesorio con fugas para volver a lubricar el vástago de la válvula. El resultado fue una nueva forma de lubricar los vástagos de las válvulas en aplicaciones críticas como la MOV al tomar una experiencia completamente diferente y aplicar lo aprendido. No solo habíamos desarrollado una forma de relubricar el vástago de la válvula, sino que en el proceso había creado una nueva muestra de la grasa que había estado en servicio, ofreciendo el potencial de obtener nuevos datos de la condición de la grasa. La larga y dolorosa experiencia de analizar cientos de muestras sin sentido me ayudó a darme cuenta de la importancia del muestreo de los lubricantes. Los mejores analistas de los mejores laboratorios del mundo no pueden producir resultados significativos a partir de muestras que se han tomado incorrectamente. Es esencial que nos centremos no solo en la tarea de generar datos para su análisis, sino también en garantizar que los datos tengan valor. Esto solo se puede lograr con muestras precisas y representativas de las válvulas accionadas por motor y de todas las otras máquinas críticas lubricadas con grasa.