Jim Fitch, Noria Corporation. Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América.

 

Adivinó. Ambos pueden pronosticar una catástrofe.

El uso de canarios en las minas de carbón se remonta a 1911, cuando los mineros los llevaban en jaulas a lo profundo de los pozos subterráneos. Los canarios, al ser sensibles a la presencia de gases tóxicos, incluido el monóxido de carbono incoloro, insípido e inodoro, eran una especie de sistema inteligente de pronóstico de sacrificio. Si había gases venenosos en los pozos, las aves proporcionaban una advertencia temprana vital al colapsar o incluso morir, lo que permitía a los mineros escapar rápidamente.

Los medidores de densidad ferrosa (DF) también pueden predecir eventos desastrosos, a menudo a tiempo para salvar una máquina de una falla operativa repentina. Su función es monitorear la densidad de un solo tipo de metal de desgaste que se encuentra comúnmente en el aceite o la grasa: partículas ferromagnéticas grandes (generalmente de más de cinco micrones).

Una partícula ferromagnética suele estar compuesta de hierro fundido o acero de baja aleación. Dicha metalurgia común se implementa en una amplia gama de superficies de fricción de máquinas que incluyen cojinetes, rodamientos, engranajes, pistones, cilindros, levas, seguidores y muchos otros.

De hecho, sería raro que al menos una de las superficies de los pares de fricción no estuviera compuesta de hierro o acero. La superficie opuesta puede ser babbitt, latón, aluminio o acero.

Por lo general, esta superficie ferrosa es la más crítica para la confiabilidad de la máquina a largo plazo, mientras que, por el contrario, las no ferrosas pueden considerarse de sacrificio. Como tal, un cambio repentino en la concentración de partículas ferromagnéticas grandes en un aceite o grasa lubricante podría ser el precursor revelador que evita una falla de reacción en cadena u otro evento catastrófico.

Comparando el hierro

En el análisis de aceite, determinar la tendencia de la concentración de hierro mediante análisis espectrométrico de elementos es útil y una evaluación importante del estado de la máquina. Sin embargo, esta no es una alternativa a las mediciones de densidad ferrosa. Se entiende ampliamente que la espectroscopia de elementos tiene una sensibilidad limitada a partículas mayores de cinco micrones.

También se entiende ampliamente que estas partículas más grandes son a menudo el indicio más confiable de una condición de falla inminente. Muchos estudios han demostrado que cuanto más avanzado es el estado de falla, más grandes y concentradas se vuelven las partículas de desgaste. Incluso es posible que el hierro tenga una tendencia descendente durante el período crucial justo antes de la falla de la máquina (la calma antes de la tormenta).

Como tal, cuando se trata de partículas de desgaste, la concentración de partículas pequeñas por sí sola no siempre es una indicación confiable de la presencia de partículas grandes.

Los medidores de densidad ferrosa son conocidos por muchos nombres, como la ferrografía de lectura directa, el cuantificador de partículas, el analizador de partículas de desgaste, el contador de partículas ferrosas, etc. Hay aproximadamente 10 instrumentos comerciales diferentes destinados a su uso, ya sea en línea o en aplicaciones de laboratorio.

Sin embargo, la mayoría de estos son instrumentos de nivel de banco destinados a laboratorios de análisis de aceite en sitio. Por esta razón, se utilizan más comúnmente como pruebas de excepción para ferrografía analítica. Después de todo, tiene sentido evitar el tiempo y el gasto de preparar un ferrograma si hay relativamente pocas partículas ferromagnéticas disponibles para su inspección.

Asociación de hierro elemental con densidad ferrosa

A diferencia del hierro elemental, la mayoría de las partículas en el rango de tamaño detectadas por los medidores de densidad ferrosa también están en el rango de tamaño que se puede filtrar. Como tal, si se usan filtros de cinco micrones o alrededor de ellos (digamos Beta (5) mayor que 200), entonces la concentración de partículas ferrosas debe permanecer bastante estable y baja.

En el caso de que la tasa de desgaste aumente drásticamente, se pierde el balance del material y la lectura de la densidad ferrosa se eleva a una nueva meseta. Esto, por supuesto, es una condición de alarma reportable.

Por el contrario, la concentración de hierro elemental puede aumentar progresivamente durante la vida útil del aceite, alcanzando niveles superiores a 100 ppm, sin ser motivo de preocupación en algunos casos. Es la tasa de aumento del hierro, no su concentración específica, lo que generalmente activa las alarmas.

Sin embargo, en general, cualquier aumento inusual en el hierro elemental o en la densidad ferrosa es motivo de preocupación. En la mayoría de los casos, se deben realizar pruebas de excepción para caracterizar mejor la naturaleza y la gravedad del problema. Al asociar hierro elemental con DF, generalmente se pueden lograr diagnósticos y pronósticos más precisos. A continuación, se presentan pautas generales sobre estas tecnologías cuando se utilizan en conjunto:

Hierro y DF ambos con tendencia al alza

  • Si la tasa de cambio de hierro y DF es normal, no ehays motivo de preocuparse. Sin embargo, eventualmente será necesario cambiar el aceite o implementar una filtración portátil. Las altas concentraciones de metales de desgaste contribuyen a la oxidación del aceite, la abrasión y la fatiga de superficie, entre otros.
  • Para un sistema filtrado, las tendencias al alza tanto del hierro como de DF pueden apuntar a un filtro en derivación o una tasa de desgaste creciente.

Hierro estable pero DF con tendencia al alza

  • Los problemas comunes asociados con las tendencias precipitadas de DF incluyen desalineación, sobrecarga, falta de lubricante y otros modos de desgaste avanzados.
  • El colapso del filtro o las condiciones de flujo repentino pueden contribuir a un aumento repentino y brusco de partículas por DF con un aumento moderado o nulo del hierro elemental.
  • El impacto y la vibración pueden resuspender grandes partículas ferromagnéticas que se habían asentado previamente en zonas inactivas del sistema.

DF estable pero hierro con tendencia al alza

  • Este patrón de tendencia puede deberse al aumento de partículas de hierro no magnético en el aceite. Algunos ejemplos incluyen óxidos de hierro rojos (herrumbre) y acero inoxidable.
  • Puede haber ocurrido un aumento en la eficiencia de captura por filtración debido al apelmazamiento. Algunos filtros mejoran su desempeño durante su vida útil, especialmente en condiciones de flujo constante.
  • Las condiciones de asentamiento de partículas estáticas afectarán más rápidamente a las partículas grandes que a las pequeñas (aquellas detectadas por espectrómetros de elementos). Los generadores de turbina de ciclo y pico entran en esta categoría.
  • El desgaste abrasivo causado por el hollín en los motores diésel da como resultado un hierro que puede no ser detectado por los medidores DF. Así también, los jabones de hierro que son el subproducto de los aditivos antidesgaste y de extrema presión también tienden a estar por debajo de la pantalla del radar de las mediciones de DF.
  • Las partículas de desgaste normal por frotamiento también suelen ser inferiores a 10 micrones.

En mi opinión, las máquinas que tienen superficies ferrosas críticas y una alta misión crítica son excelentes candidatas para los medidores de densidad ferrosa. Lamentablemente, la mayoría de los programas comerciales de análisis de aceite tienden a desviar el uso de esta valiosa tecnología. Quizás debería revisar las pruebas incluidas en sus reportes de análisis de aceite para ver qué falta. Podría ser un canario que salve vidas.