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CUJAE FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

CENTRO DE ESTUDIO DE INGENIERÍA DEL MANTENIMIENTO (CEIM)

MONOGRAFÍA

ISBN 978 – 959 – 261 – 519 - 9

DIAGNÓSTICO A TRAVÉS DEL ACEITE A MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA

AUTORES:

MSc. Ing. Carlos Manuel Bonet Borjas Dr. Francisco M. Martínez Pérez

La Habana, 30 de septiembre de 2016 (Mis 64)

MSc. Ing. Carlos Manuel Bonet Borja 1

CAP. I INTRODUCCIÓN 2

1.1 Fundamentos sobre la teoría del diagnóstico 2

1.2 Definiciones y origen de los fallos 3

1.3 Diagnóstico y predicción de fallos 5

CAP II LA LUBRICACIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN

INTERNA (MCI) DE GASOLINA Y DIESEL

5

2.1 Introducción 5

2,2 Influencia del lubricante en la formación de los depósitos en

los motores de combustión interna (MCI)

7

2.3 Operaciones de diagnóstico al sistema de lubricación 8

2.4 Las pérdidas de la calidad del aceite en el MCI 10

2.5 Métodos y técnicas de diagnóstico de los MCI 10

CAP III DIAGNÓSTICO A TRAVÉS DEL ACEITE A LOS MCI 13

3.1 Introducción 13

3.2 Beneficios de un programa de análisis de aceite 14

3.3 Métodos de diagnóstico a través del aceite. 14

3.4 Proceso de envejecimiento de un aceite en uso en los MCI 17

3.5 Método complejo de análisis de aceite 19

3.6 El método clásico de análisis de aceite 21

3.7 Método rápido de análisis de aceite 27

3.7.1 Técnicas del método rápido 28

3.7.2 Resumen de parámetros de diagnóstico del método rápido 34

CAP

IV ENSAYO DE LA MANCHA 34

4.1 Interpretación de la mancha 37

CAP. V

SOBRE EL DIAGNÓSTICO A TRAVÉS DEL ACEITE 44

5 .1 Vinculación entre los niveles o métodos de diagnóstico a

través del aceite 44

5.2 Selección de técnicas de diagnóstico a través del aceite 44

5.3 Elementos a tener en cuenta para la selección de niveles y

técnicas 45

5.4 Implementación de un sistema de mantenimiento mediante el análisis de aceite en una empresa de transporte

45

5.5 Propuesta de métodos y técnicas para un sistema de diagnoóstico a través del aceite para los MCI de una empresa de transporte

46

5.6 Parámetros condenatorios 46

5.7 Procedimiento para realizar el diagnóstico 48


5.8 Toma de muestra de aceite (muestreo) 49

5.8.1 Muestreo de lubricantes almacenados (sin usar) 54

5.8.2 Resumen sobre el muestreo de lubricantes 54

5.9 Experiencia de toma de muestra de aceite en una empresa transportista de carga por carretera en el año 2009

56

CAP

VI

DIAGNÓSTICO A TRAVÉS DEL ACEITE A MÁQUINAS

INDUSTRIALES 58

6.1 Turbinas industriales, a vapor o gas 58

6.2 Sistema hidráulico 61

6.3 Engranajes 63

6.4 Compresores 65

CAP

VII MANTENIMIENTO PROACTIVO 66

7.1 Niveles del Análisis Causa Raíz 68

7.2 Etapas del programa de Mtto Proactivo 68

7.3 Pasos para la implantación de un sistema de Mtto Proactivo 69

7.4 Conclusiones 69

EJEMPLO DE LOCAL PARA EL DIAGNÓSTICO RÁPIDO A TRAVÉS DE ACEITE.

70

BIBLIOGRAFÍA 71

GLOSARIO 72

CURRICULUM VITAE 73

CAPÍTULO I. INTRODUCCION La presente monografía se ha elaborado con el objetivo de constituir un elemento de ayuda metodológica a los alumnos de pregrado y postgrado de la carrera de Ingeniería Mecánica relacionado con los temas de lubricación y diagnóstico técnico y en particular con el diagnóstico técnico a través del aceite a motores de combustión interna. En la misma se tocan aspectos relacionados con el tema fundamental como son: fundamentos sobre la teoría del diagnóstico técnico, la lubricación y diagnóstico de los motores de combustión interna, toma de muestra de aceite, diagnóstico a través del aceite a máquinas industriales y la filosofía del sistema de mantenimiento proactivo. 1.1 - FUNDAMENTOS SOBRE LA TEORÍA DEL DIAGNÓSTICO. De la evolución de los sistemas de mantenimiento se tiene el llamado sistema de mantenimiento predictivo basado en el control de síntomas y predicción de fallos que


permite tomar decisiones acertadas sobre cuándo y cómo actuar o ejecutar el mantenimiento a una máquina. La aplicación de este tipo de sistema de mantenimiento ha sido posible debido al desarrollo alcanzado en el estudio de los fallos y su origen, los síntomas, las técnicas de diagnóstico y predicción de fallos, etc. Agrupados todos estos elementos en lo que se conoce como la teoría del diagnóstico. En los motores de combustión interna (MCI) las investigaciones se han dirigido históricamente a las mejoras de su rendimiento, es decir: consumo específico, potencia, etc. Sin embargo cada vez toma más importancia el desarrollo de técnicas y herramientas que permiten un rápido y fiable diagnóstico de los fallos. ¿Qué elementos son los que inciden para que se esté presentando este cambio?

Las exigencias cada vez más estrictas de las regulaciones legales de contaminación del medio ambiente (humo, toxicidad).

Las exigencias de mayor garantía de fiabilidad y disponibilidad por parte de los propietarios, que ha desatado una fuerte competencia entre fabricantes para satisfacer estos requerimientos.

La dificultad creciente en encontrar expertos capaces de diagnosticar los cada vez más sofisticados sistemas del MCI.

Esto ha obligado al desarrollo de sistemas de diagnóstico más avanzados con la inclusión de los adelantos de la electrónica y las herramientas informáticas. Por otra parte los propietarios de las flotas de máquinas automotrices cada día brindan mayor atención al mantenimiento con la finalidad principal de reducir los costos y aumentar la seguridad de los vehículos, lo que implica:

La prevención de roturas de los MCI así como de desgastes anormales.

Un bajo consumo de combustible.

La aplicación de cambios óptimos de aceite, teniendo en cuenta el tipo de aceite y las condiciones de servicio.

Una más larga vida de servicio de los motores. Estos aspectos llevan también a la necesidad de desarrollo y utilización de modernos sistemas de diagnóstico con el fin de reducir el número de averías en servicio, aumentando la fiabilidad y disponibilidad. 1.2- DEFINICIÓNES Y ORIGEN DE LOS FALLOS. 1- Definición de fallos.

Fallo es la pérdida total o parcial de la capacidad de trabajo de la máquina. En general en diferentes bibliografías se define que fallo es un evento que produce un determinado efecto sobre la máquina. Desde el punto de vista del diagnóstico lo que más interesa no es el evento en sí, sino la condición que lo identifica.


2- Origen de fallos en MCI.

Su origen se debe a las solicitaciones mecánicas, térmicas y químicas a que está sometido el material. Las solicitaciones mecánicas se transmiten entre los elementos en forma de cargas estáticas y dinámicas. Las más importantes son las originadas por las fuerzas de inercia, presión de los gases y por las fuerzas de rozamiento entre las partes con movimiento relativo. Las solicitaciones térmicas son consecuencia de la generación de calor durante la combustión, la fricción y otras. Por la elevada carga térmica que se genera con el calor de la combustión es fundamental su control con un buen sistema de refrigeración. Las solicitaciones químicas, provienen de las reacciones químicas que producen un debilitamiento de la resistencia del material, corrosión que se origina fundamentalmente por la acción de ácidos orgánicos provenientes de la degradación del aceite y por la acción de ácidos inorgánicos provenientes de la combustión o por la acción corrosiva del agua de refrigeración. 3 - Modo de Fallo. Los efectos sobre el material de las solicitaciones se conocen como “modos de fallos”. Representan las diferentes maneras de como el elemento falla (por fatiga, por tensión, por corrosión, etc.). 4 - Síntomas. Son las manifestaciones externas del estado del MCI o del funcionamiento de sus componentes (temperatura, potencia, ruido, etc.,). La presencia del síntoma no implica una manifestación de fallo pues el síntoma siempre puede ser medido y el fallo solo contribuye a que su valor sea anormal. Importante. Los síntomas constituyen la base fundamental de todo proceso de diagnóstico por lo que su identificación, medición, valoración así como su correlación con los fallos deben estudiarse con detalle con el fin de poder realizar un buen diagnóstico. Los síntomas se pueden obtener:

Durante el servicio o prestaciones del motor ( presión de aceite, temperatura del refrigerante )

Con el MCI sometido a condiciones de funcionamiento o en pruebas definidas (potencia en banco de rodillo).

Extracción del elemento y sometido a test de laboratorio (análisis de aceite).


1.3 - DIAGNÓSTICO Y PREDICCIÓN DE FALLOS. 1- Diagnóstico de fallos. Es una investigación cuidadosa de los síntomas y hechos que llevan a la detención y aislamiento del fallo causante de una anormalidad en la máquina. 2- Predicción de fallos. La predicción de fallos puede definirse como la medición sistemática y el análisis de tendencia de parámetros de diagnóstico del motor con el fin de evaluar su estado actual y predecir la probabilidad futura de fallos. Diagnóstico. Predicción incluye Pronóstico. Se han utilizado hasta el momento términos como diagnóstico de fallos, predicción de fallos, mantenimiento predictivo. ¿En qué se diferencian entre sí? Diagnóstico. Proceso de detección de síntomas, evaluación de la condición actual del MCI y determinación de la causa de las anomalías. Predicción. Es un pronóstico de la condición futura a partir del análisis de tendencias. Mantenimiento predictivo. Conjunto de acciones destinadas a mantener la máquina en función de su estado y escogiendo como momento óptimo para la intervención el estado más próximo al fallo. CAPITULO II. LA LUBRICACION DE LOS MOTORES DE COMBUSTION INTERNA (MCI) DE GASOLINA y DIESEL. 2.1- INTRODUCCIÓN. De todas las máquinas, los MCI son los que trabajan en condiciones de trabajo más severas y por lo tanto se le exige más al lubricante. Las exigencias que se les pide a los aceites para MCI están dadas por las condiciones a que se ven sometidos y por las funciones que deben satisfacer. A partir de aquí se establecen las características o

cualidades que deben cumplir los aceites para MCI. Condiciones a las que está sometido un aceite de MCI. 1. Temperaturas extremas y variables. 2. Grandes velocidades de fricción (0 - 500 m/min.). 3. Tolerancias mínimas. 4. Ambientes nocivos. 5. Poca capacidad del cárter. Funciones del lubricante en los motores de combustión interna. 1. Separar las superficies en movimiento relativo para disminuir el


rozamiento, el desgaste y las pérdidas de energía. 2. Evacuar el calor de los pares de fricción (refrigerante). 3. Mantener limpio el motor. 4. Sellar el motor (hermeticidad). 5. Amortiguar los choques y ruidos de las piezas en fricción. 6. Proteger contra la herrumbre y la corrosión de los elementos del motor.

Exigencias que se les pide a los aceites para MCI. 1. Evitar la tupición de las holguras en primer lugar las del grupo cilindro-pistón, 2. Evacuación del calor y de los productos del desgaste en las zonas de fricción. 3. Protección contra la corrosión de los productos de la oxidación del aceite y de la

combustión del combustible 4. Protección contra la formación de depósitos sobre las piezas del motor. 5. Protección contra la herrumbre de las piezas después de largas paradas del motor. 6. Evitar la formación de espuma en el aceite 7. Estabilidad contra la oxidación, la acción mecánica y la contaminación con el agua. 8. Protección contra el desgaste del motor 9. Ser compatibles con los productos y sellos de goma del motor. 10. Escaso consumo del lubricante durante el funcionamiento del motor. 11. La mayor durabilidad de las propiedades del lubricante, sin la pérdida de la fiabilidad

del motor. 12. Evitar el deterioro de los catalizadores de los escapes de los motores modernos. 13. Garantizar la viscosidad del lubricante adecuada durante el arranque en frío y

durante el trabajo del motor en caliente. Principales exigencias actuales que se le pide a los aceites para MCI. A - Aumentar el periodo de cambio del aceite. B - Disminuir el consumo de combustible. C - No ser nocivo para medio ambiente. D - Mejorar la vida útil del motor. Características de los aceites para motores. 1. Viscosidad adecuada. 2. Alto índice de viscosidad. (ASTM- D-2270) (El índice de viscosidad no es una

propiedad es un índice de calidad). 3. Propiedades antidesgaste. 4. Propiedades inhibidoras de la corrosión y antiherrumbre. 5. Estabilidad a la oxidación 6. Propiedades detergentes - dispersantes en distintos grados. 7. No formar lodos. 8. Buen comportamiento a baja temperatura. 9. Propiedades antiespumantes. Principales propiedades de los aceites para los MCI: 1- Color y fluorescencia (ASTM- D-1500). 2 -Densidad a 15 oC (ASTM- D-1298). 3 –Viscosidad cinemática a 40 y 100 OC (ASTM- D-445). 4- Rigidez dieléctrica (ASTM – D- 877).


En los MCI se emplea la constante dieléctrica como parámetro de diagnóstico (es lo inverso de la rigidez dieléctrica). 5- Punto de inflamación (PI) (flash point) (ASTM- D-92 ) PI = 260 – 354 oC (aceites para MCI). 6- Punto de combustión (o de fuego). 7- Punto de fluidez o de escurrimiento (ASTM-D-97). 8-.Número Base Total (TBN o BN) (Total Basic Number) (ASTM- D-2896) 9- Residuo de carbón. 10- Punto de anilina (ASTM – D- 611). Algunos tipos de aditivos de los lubricantes de los MCI.

Mejoradores de la viscosidad.

Antioxidantes y anticorrosivos.

Detergentes – dispersantes.

Mejoradores del régimen de fricción.

De extrema presión (antidesgarrante).

Antidesgaste. Disminuyen el desgaste progresivo ante cargas moderadas

Antifricción. Reducen y estabilizan la fricción

Antiespumantes Especificaciones internacionales de los aceites para los motores diesel y de gasolina. Para facilitar la identificación y aplicación de estos lubricantes se definen 4 especificaciones que resumen las características de estos aceites, estas son: 1. Por su viscosidad según SAE. 2. Por el tipo de servicio según API. 3. Especificaciones militares según MIL-L 4. Especificaciones civiles: Caterpillar, Ford, GM.etc. 2.2 - INFLUENCIA DEL LUBRICANTE EN LA FORMACIÓN DE LOS DEPÓSITOS EN LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA. En la mayoría de los motores se forman depósitos carbonosos que reducen su vida útil, fiabilidad y la economía de su trabajo. Estos depósitos afectan el proceso de combustión, aumentan el desgaste general del motor y pueden romper sus piezas. Los depósitos de carbón en las piezas del motor se clasifican en cuatro tipos: 1 - Costras (formadas a temperaturas altas). Las costras se depositan en las cámaras de combustión. Es una capa sólida preferentemente de color negro y de espesor de 200 micras hasta varios milímetros. 2 - Coque (formados a temperaturas altas). Son productos de la coquificación o carbonización del combustible, del aceite y de las lacas formadas en las piezas del grupo cilindro pistón, ajenas a la cámara de combustión. Forman incrustaciones hasta de 200 micras y más y presenta color negro.


3 - Lacas (formadas a temperaturas medias). La laca es un depósito de capa fina que se adhiere o pega a las superficies de las piezas del motor, en los aros, faldas y paredes interiores del pistón, en las bielas, cojinetes, etc., tienen una superficie brillosa y suave de color amarillo cobre y carmelita hasta negro. 4 - Los sedimentos (formados a bajas temperaturas). Son sustancias pastosas pegajosas de color gris-carmelita hasta negro que se sedimentan en el cárter, filtros y conductos del aceite. Son una emulsión de aceite y agua contaminada por diferentes suciedades. La entrada del agua o vapores al cárter es la causa fundamental de la formación de sedimentos. 2.3- OPERACIONES DE DIAGNÓSTICO AL SISTEMA DE LUBRICACIÓN.

Para realizar el diagnóstico del sistema de lubricación del motor se utilizan 5 parámetros: 1- La hermeticidad. 2- Nivel de aceite. 3- La temperatura del lubricante. 4- La presión. 5- El consumo de aceite del motor. 1 - Nivel de aceite. El nivel se comprueba con la varilla de medición o por algún aditamento que posea el motor, el equipo en posición horizontal y después de haberse apagado el motor al transcurrir de (2 ÷ 5) minutos. 2 - La presión. Se comprueba después de verificar el nivel en el depósito. Se arranca el motor y se espera que alcance el régimen térmico y se diagnóstica en ralentí y a frecuencia media de giro del motor. Los valores de presión varían para cada motor. En ralentí la presión no debe ser menor de 70–100 kPa (0,7–1 kgf /cm 2) y en frecuencia media de giro debe tener más de 300 kPa (3 atm).


Análisis de la lectura del manómetro. a - Si el manómetro marca baja presión, las causas pueden ser:

Aceite diluido.

Baja viscosidad.

Temperatura excesiva (sobrecalentamiento).

Filtro de aceite sucio (la obstrucción disminuye la cantidad de aceite que pasa al sistema).

Bomba de aceite dañada, tuberías rotas, etc.

Falta de aceite.

Desgaste de los pares de fricción (el exceso de holgura permite pasar más aceite libremente).

b - Si el manómetro marca alta presión, las causas pueden ser:

Elevada viscosidad.

Mucho aceite.

Mala regulación de la bomba.

Aceite muy viscoso.

Aceite frío lo que dificulta la circulación por los conductos.

Válvula de descarga que no funciona y no limita la presión.

Conductos obstruidos. c - Si el manómetro marca cero presión, las causas pueden ser:

Avería en el manómetro.

Falta de aceite en el cárter.

Filtro obstruido por suciedad.

Bomba funciona mal debido a rotura del árbol o engranajes.

Juntas con fugas.

La válvula de descarga cierra mal por rotura del muelle. 4 - La temperatura del lubricante. Se comprueba mediante termopares en el depósito de aceite, algunos motores

garantizan el control permanente de este parámetro. Temp. = 85 2oC 5 - El consumo de aceite del motor. Se controla mediante métodos estadísticos. Es necesario comprobar si el consumo es natural o por alguna anomalía. Consumo de aceite = 0,2 – 0,4 % del consumo de combustible. Relleno ≤ 15 % del volumen del aceite empleado para el cambio. Cálculo del Índice de consumo por concepto de relleno (ICR, según ETECSA).

11000*

KmR

CICR (2.1)


Donde: C - consumo de aceite por concepto de relleno. 1000 – norma de consumo de un litro de aceite por cada 1000 km (según la norma establecida en la empresa). KmR - Km recorridos en el período analizado desde el último cambio de carga de aceite. Si ICR es > 1 se procede a buscar la causa del consumo de aceite. 5 - La hermeticidad. Es necesario comprobar si realmente se consume o si se vota por falta de hermeticidad. 2.4 LAS PÉRDIDAS DE LA CALIDAD DEL ACEITE EN EL MCI. Se derivan de varios factores, ellos son:

La contaminación y/o degradación del aceite.

El polvo y el sílice que entran por los filtros. Esto dependen de las condiciones ambientales, viales y climatológicas, de la calidad y estado de los filtros

La oxidación del lubricante. Se forma fundamentalmente por la combinación del aceite con el oxígeno a altas temperaturas. Se debe recordar que el MCI es la máquina de oxidación ideal.

La obstrucción de la ventilación del cárter. Esta surge por la acumulación de depósitos o por un mal trabajo de la válvula de ventilación. Cuando el cárter no ventila aumentan la presión dentro del depósito, la tendencia a la oxidación del lubricante, las pérdidas por salideros y la contaminación con agua

La dilución con productos de la combustión. Se produce por el paso al cárter de las fracciones pesadas del combustible que no se queman durante el proceso de combustión. Cuando la cantidad de combustible presente en el aceite es: a - para gasolina = 2 % en volumen del aceite se debe cambiar. b- para diesel = 5 % en volumen del aceite se debe cambiar (esto es debido a que el diesel es más viscoso y diluye menos al aceite). 2.5 MÉTODOS Y TÉCNICAS DE DIAGNÓSTICO DE LOS MCI.

Análisis de las prestaciones del motor.

Análisis de la presión en el cilindro.

Análisis de las oscilaciones del bloque.

Termografía infrarroja.

Endoscopía.

Análisis de aceites. 1- Análisis de las prestaciones del motor. Técnicas: a. Medida de la potencia del motor. Métodos directos. Banco de ensayos. Motor conectado a un freno dinamométrico capaz de absorber la potencia del motor.


b - Compresión absoluta de los cilindros. Consiste en desmontar los inyectores o las bujías y colocar un manómetro, se arranca el motor y se visualiza la presión alcanzada. Método indirecto. Muy intrusivo. c - Análisis de la inyección. Consiste en colocar pinzas extensométricas en los tubos de inyección que miden la deformación de la tubería producida por las variaciones de presión de inyección y dan una señal que identifica de forma aproximada la curva de inyección. No intrusito. Análisis cualitativo.

d - Análisis de los gases de escape. En este caso para los motores de gasolina se realiza un análisis químico de los gases de escape. Se registra composición de CO2 (%), CO (%), HC (ppm), O2 (%). Se recogen los valores de la sonda lamda así como las revoluciones del motor. Se comprueba: Obstrucción filtro aire, entrega combustible, reglaje de avance, quema aceite, etc.

e - Análisis de presiones y temperaturas. Presión de aceite al ralentí y máxima. Presurización del circuito de refrigeración. Puede indicar, fugas en circuito de

refrigeración y mala regulación de la válvula de compensación. Temperatura de refrigerante. Puede indicar, si es excesiva, falta de refrigerante,

bomba de agua defectuosa, fallo en termostatos, fallo u obstrucciones en intercooler.

Caudal de agua de refrigeración. Puede indicar, bomba de agua defectuosa, fallo en termostatos, fallo u obstrucciones en el radiador.

2 - Análisis de la presión en el cilindro. Características. Diagnóstico de fallos de compresión y combustión. Aplicable a grandes motores motrices y de cogeneración. Utilización de modelos de combustión para mejorar el diagnóstico. Técnica muy resolutiva pero compleja y costosa. 3- Análisis de las oscilaciones (vibraciones) del bloque. Las fuerzas de inercia vertical y horizontal pueden compensarse mediante equilibrado. El par siempre es pulsante. Necesidad de soportes elásticos para aislar vibraciones. Ventajas: Técnica no intrusiva, detección temprana e incipiente de los fallos y aplicable a motores sin conocimiento previo. Inconvenientes: Costo del equipo, personal calificado y no se aconseja utilizar a alto régimen debido a los efectos de las fuerzas de inercia.


4- Termografía Infrarroja. Aplicaciones.

Determinación de temperatura en lugares de difícil acceso. Identificación de puntos calientes permitiendo control del calentamiento. Determinación del reparto de temperaturas por medio de isotermas. Identificación del calentamiento de piezas por rozamiento, determinación de desgastes en diversos elementos, detección de puntos de lubricación deficiente, así como puntos de concentración de esfuerzos, base de la fatiga mecánica. Sistema de lubricación. Radiación térmica superficial que permitan detectar fugas, taponamientos. Sistema de refrigeración. Detección de fugas de refrigerante, debilitamiento de conductos, taponamiento de líneas y paneles de radiador. Sistema de escape. Diagnóstico de prestaciones del motor a través del análisis de la cuantificación y distribución de temperaturas en el colector de escape. Ventajas. Velocidad de inspección y diagnóstico. Monitorización de componentes térmicos y eléctricos. Inspección no intrusiva, a distancia (Ideal para ambientes peligrosos). Distribución global de temperaturas, no puntual Inconvenientes. Costo del equipo, sofisticación de manejo, diagnóstico complicado. 5- Endoscopía. Utiliza sondas de visión formadas por una serie de lentes o también se pueden utilizar pequeñas cámaras de video con diferentes puntas ópticas para adaptarse a la zona a inspeccionar. Ventajas. Visualiza zonas de difícil acceso (semiintrusivo). Inconvenientes. Equipo frágil. Aplicaciones. Visualización interior de pistones, camisas, válvulas, etc.


6 - Análisis rápidos de aceite. Estimación del nivel de degradación del lubricante y detección de contaminantes externos. Ventajas. Rapidez, sencillez, instrumentación portátil, volumen de muestra reducido, resultados fiables. Inconvenientes. Limitación de análisis, resultados comparativos. Por ser el MCI una máquina compleja, no es posible el seguimiento de su estado con el monitorizado de uno o pocos síntomas. El análisis del aceite representa la técnica que brinda más posibilidades para el diagnóstico de MCI, ya que permite conocer no sólo su propio estado sino además, el funcionamiento de los diferentes sistemas, el desgaste progresivo del motor en general e identificar los fallos específicos a nivel de componente del motor. CAPITULO III - DIAGNÓSTICO A TRAVES DEL ACEITE A LOS MCI.

3.1 – INTRODUCCIÓN. El análisis del aceite como herramienta del diagnóstico técnico de los MCI se inició en los Estados Unidos a finales de la década del 40 del Siglo XX especialmente para el control de los motores Diesel de tracción ferroviaria. En los años 50 comenzó a emplearse en Europa. La utilización en MCI de automoción empieza a hacerse en los 70 generalizándose en la década del 80 en el seguimiento de los MCI Diesel de automoción, debido principalmente a la aparición de empresas especializadas que ofrecen este servicio de postventa a flotas de vehículos. Las grandes compañías vendedora de aceite dan este servicio (análisis del aceite) como imagen de marca en sus servicios de postventa. De las herramientas disponibles para el seguimiento y diagnóstico de los motores de combustión interna, el análisis del aceite es una de las más potentes, debido fundamentalmente a que sirve tanto para hacer una evaluación global del motor, como para identificar fallos específicos a nivel de componentes del motor. El análisis del aceite como método de diagnóstico. El aceite puede ser utilizado con fines de diagnóstico, ya que en cumplimiento de una de sus funciones, es el medio de evacuación de todas las impurezas que recoge o se forman en él (es la sangre del motor) y es una herramienta que brinda dos posibilidades.


1 - Conocer el estado técnico del aceite, lo que permite decidir con bastante exactitud cuando hay que hacer el cambio del mismo; antes o después del período señalado por el fabricante. Si es antes es debido a una contaminación o degradación prematura, con lo que se evita afectaciones al motor y si es después significa ahorro del aceite.

2 - Dada la propiedad que tiene el aceite de arrastrar las partículas producto del desgaste en el motor, permite la evaluación global del motor e identificar fallas a nivel de componentes a través: a- Partículas metálicas del desgaste. b- Sustancias ajenas al aceite (agua, combustible, carbón, sílice, etc.). El análisis del aceite consiste en la toma de muestras durante la explotación de los vehículos de forma periódica y puede coincidir con el cambio o relleno de aceite. 3.2 - BENEFICIOS DE UN PROGRAMA DE ANÁLISIS DE ACEITE. 1. Se determina el momento exacto en que se debe cambiar el aceite. 2. Ahorro en mano de obra y materiales al no realizar cambios de aceite innecesarios. 3. Identifica el equipo que funciona debidamente y permite continuar el servicio más

allá de lo planificado. 4. Evita los peligros de usar aceites y filtros en estado de degradación que podrían

causar graves efectos al motor. 5. Permite seguir los patrones de desgaste del motor a través de un análisis

petroquímico. 6. Las fallas inminentes pueden detectarse en la etapa inicial y puede programarse el

Mtto adecuado sin períodos de inactividad imprevistos y excesivos. ¿Dónde se emplea el análisis del aceite? 1. Para diagnosticar el estado técnico el aceite. 2. Para diagnosticar el agregado que lubrica. 3. Juega un papel vital en un programa de Mtto Proactivo, ya que sirve para

monitorear el lubricante y proporcionar la retroalimentación necesaria para controlar el programa de mantenimiento proactivo.

4. Para establecer y verificar los ESI (Extending Service Interval). 3.3- MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO A TRAVÉS DEL ACEITE. Clasificación (depende según el autor). A- Según Benlloch o Bonet.

1- Método complejo o nivel III. 2- Método clásico o nivel II. 3- Método rápido o nivel I.


B - Según MARAVEN. 1-Nivel básico (mide propiedades). Usa las técnicas subjetivas como la apariencia y olor, viscosidad, acidez, demulsibilidad, espuma. 2- Nivel de contaminación: a- Agua b- Combustible. c- Sólidos:

Insolubles. Productos de la degradación (lacas, barnices), carbón, polvos.

Metales del desgaste. C – Según el nivel de Precisión. 1- En taller (rápido) → no preciso, cualitativo. 2- En laboratorio → preciso, cuantitativo (partículas del desgaste, contaminantes según ASTM y propiedades según ASTM). D- Según nivel de precisión. 1- Nivel I. Incluye ensayos que no requieren ni mucho tiempo, ni local, ni mucha cantidad de aceite (no hay que rellenar, se puede tomar la muestra con la varilla indicadora de nivel), se emplea en campo, cuando retorna del trabajo o entra la máquina en mantenimiento. Técnicas a usar → ensayo de la mancha, lubrisensor, papel PH, papel watesmo, polvo hidrokit. 2- Nivel II. Incluye ensayos que requieren mayor tiempo, necesitan de un área acondicionada para este propósito, se toma la muestra en un embase (125 -200 ml, se usan alrededor de 60 ml y el resto queda de muestra testigo), es también un método rápido. Técnicas a usar → fotómetro IFP (necesita entre 1 y 2 gotas, tiempo del ensayo 2 min), viscosímetros comparativos de caída de bolas, copa abierta, plancha de crepitación. 3- Nivel III. Incluye los más sofisticado y costosos análisis de aceite que no pueden ser montados en bases de transporte, son ofertados generalmente por las compañías suministradoras de aceite (métodos complejos y clásicos). Las muestras se recogen en un embase (500 -100 ml)

Se explicará la clasificación según Benlloch o el profesor Bonet. MÉTODO COMPLEJO (3er NIVEL). Son técnicas para cuantificar e identificar el contenido de partículas de desgaste y se emplea como herramienta del diagnóstico con el fin de seguir la evolución de las condiciones mecánicas del artículo, descubrir desgaste anormal y como complemento de los resultados del análisis clásico y rápido.


Se realiza en laboratorios especializados, con equipos sofisticados (muy caros), con personal altamente especializado y sus resultados son cuantitativos para el aceite y agregados (grado de contaminación y desgaste). MÉTODO CLÁSICO (2do NIVEL). Son técnicas de laboratorio que buscan obtener una información precisa sobre las propiedades del lubricante que están relacionadas con la degradación del aceite con el fin de programar el cambio periódico más idóneo, también se emplean para detectar las causas de anomalías funcionales en los agregados. Se requiere de un laboratorio clásico, equipos más o menos caros y personal calificado. Sus resultados son cuantitativos para el aceite y cualitativos (diagnóstico subjetivo) para el agregado. Tabla 3.1 Métodos, técnicas y equipos de análisis de aceite.

Parámetros medido Equipo (técnica) Norma

MÉTODO COMPLEJO

1- Concentración y tipo de metal Espectrómetro

2 - Concentraciones ferrosas Ferrógrafo

3 - Tamaño de partículas contaminantes

Conteo de partículas

4 - Tamaño de partículas magnéticas

Colector magnético

5 - Forma, tamaño y metal Microscopía

MÉTODO CLÁSICO

6 - Insolubles Pentano y Tolueno ASTM D893

7 - Viscosidad Viscosímetros ASTM D445

8 - Punto de inflamación Copa abierta ó cerrada ASTM D93

9 - Contenido de carbón Fotómetro

10 - Agua y sedimentos Destilación ASTM D 95

11 - Por ciento de combustible Destilación ASTM D322

12 - BN Equipo automático ASTM D 2896

MÉTODO RÁPIDO

1- Constante dieléctrica Lubrisensor

2- Viscosidad Viscosímetro comparativo de caída de bolas o el Viscostick

3- Por ciento de agua Plancha caliente (crepitación) ó medidor de por ciento

4- Análisis de la mancha Papel de filtro

5- Basicidad o acidez Medidor de TBN (BN) o PH

MÉTODO RÁPIDO (1er NIVEL). Tiene como objetivo conocer de forma cualitativa el estado del aceite teniendo en cuenta la degradación y contaminación del mismo para determinar la posibilidad de continuar o no el uso del aceite, hasta el próximo servicio de mantenimiento, además


sirve para realizar un diagnóstico subjetivo del agregado (anomalías funcionales a través del contenido de agua, carbón, combustible, etc.). Este método es recomendado para ser usado en campo (taller, planta de diagnóstico, o pie de obra) debido a los importantes síntomas que mide (viscosidad, acidez, detergencia, agua, carbón, etc.), a su facilidad de aplicación, versatilidad y economía. Por lo tanto, no requiere de laboratorio o de personal calificado, equipos costosos, ni de mucho tiempo para realizar el diagnóstico. Sus resultados son cualitativos tanto para el aceite como para el agregado. En función de los objetivos que se persiguen, equipos, personal y recursos que se dispongan pueden plantearse variantes de diagnóstico a través del aceite. 3.4 PROCESO DE ENVEJECIMIENTO DE UN ACEITE EN USO EN LOS MCI. El aceite en uso sufre un proceso de envejecimiento que produce cambios en sus cualidades y en sus posibilidades de utilización. Este proceso abarca los fenómenos de la degradación y contaminación del lubricante. El tipo de degradación y /o contaminación del aceite, así como de la velocidad con que ocurren estos procesos dependen de varios factores entre los que se pueden mencionar:

La calidad del aceite

La correspondencia entre la selección del lubricante y el motor donde se aplica.

La acción del medio.

El régimen de trabajo a que está sometido el motor.

El estado técnico del motor y del equipo que acciona. LA DEGRADACIÓN DEL ACEITE (acción química). Se define como el proceso por el cual se va perdiendo la capacidad del lubricante para cumplir sus funciones, originado por la alteración o pérdidas de una o varias de sus propiedades físicas y químicas. La degradación tiene que ver con los cambios en la estructura molecular del aceite que tiene su origen en las condiciones de operación del lubricante y su reacción con el medio ambiente, productos contaminantes y catalizadores (agua, temperatura, aire, metales como el hierro y el cobre principalmente). Este proceso afecta inicialmente los aditivos y posteriormente ataca al aceite base en la formulación del lubricante. Velocidad de degradación.

Es la rapidez con que el lubricante pierde o altera alguna de sus propiedades iniciales y dependen principalmente del estado técnico del motor y de la profesionalidad del mantenimiento, de la calidad del aceite, del tipo de combustible utilizado y del tipo de servicio que presta el motor.


Nivel de degradación. Es el grado del deterioro de las especificaciones iniciales del aceite. La velocidad y el nivel de la degradación del lubricante aumentan cuando se producen fallos o condiciones en el motor que introducen contaminantes o deterioran los componentes del aceite. Los rellenos del aceite retardan el proceso de degradación no porque reduzcan su velocidad sino por el efecto de dilución sobre los contaminantes y por la recuperación parcial del nivel de aditivos a causa del aceite de relleno fresco. CONTAMINACIÓN DEL LUBRICANTE (acción física). Se define como la presencia de materias extrañas en el aceite. Esta puede ser provocada por 4 causas fundamentales: 1. Residuos de la etapa de fabricación del motor. 2. Contaminación externa que puede proceder de los rellenos e incorrecta hermeticidad del motor. 3. Origen interno, por el desgaste de los componentes mecánicos del motor y productos de la degradación del lubricante. 4. Por malas acciones durante el mantenimiento.

Elementos contaminantes que aparecen en los aceites en uso. 1. Elementos metálicos. Provienen del desgaste de las partes metálicas sometidos a fricción. Su presencia en el lubricante favorece o acelera el desarrollo del desgaste abrasivo, que a su vez incrementa la rugosidad de las superficies en contacto. También pueden actuar como catalizadores de los procesos de degradación.

2. Óxidos metálicos. Provienen de la erosión de los elementos metálicos o de la oxidación de partículas metálicas, su efecto es similar a los de los contaminantes metálicos. 3. Productos carbonosos. Se producen por el paso de productos de la combustión al aceite.

4. Impurezas y polvo atmosférico. Se introducen a través de la admisión del motor, por los respiraderos, orificios para la medición de su nivel o al añadir aceite al motor. Estos elementos producen el desgaste abrasivo y una rugosidad anormal en las superficies de las piezas en contacto que facilitan el desgaste adhesivo. 5. Gases de la combustión. Penetran a través del grupo cilindro-pistón y producen ácidos fuertes que aceleran la degradación del aceite.

6. Producto de la degradación. Lacas, barnices y sedimentos que surgen como resultado del proceso de envejecimiento del lubricante.


7. Agua. Procede de la combustión o del sistema de refrigeración.

8. Combustible. Puede introducirse en el lubricante por la fuga o pérdida de hermeticidad del grupo cilindro pistón o por fallos en el sellaje y regulación del sistema de alimentación del combustible. 9. Ácidos. Provienen de las fugas de gases al cárter y por la degradación propia del lubricante. Estos producen corrosión y catalizan la degradación del aceite.

10. Otros productos. Que quedan como residuos después de las acciones incorrectas del Mtto.

Velocidad de la contaminación. Se define como la rapidez de ocurrencia de la contaminación, depende de la contaminación externa e interna del motor. La contaminación y degradación del aceite se vinculan fuertemente porque se afectan entre sí, por una parte la contaminación altera las propiedades físico-químicas del lubricante acelerando el desgaste del motor y la degradación del aceite y por otra parte la degradación produce partículas sólidas no solubles en el lubricante facilitando los procesos de desgaste. La identificación y medición de los contaminantes y de los parámetros de degradación del aceite permiten determinar el estado del aceite en uso y por tanto el momento idóneo de su cambio, además de identificar el origen de los posibles fallos de funcionamiento del motor y el desgaste del motor, por lo tanto sirven de parámetros de diagnósticos. La contaminación del aceite en un MCI ocurre con la acumulación de partículas del desgaste debido a una filtración del aceite deficiente o a la introducción de polvo a través de una filtración de aire deficiente. 3.5 MÉTODO COMPLEJO DE ANÁLISIS DE ACEITE. Técnicas. Existe una amplia gama de procedimientos:

I. Espectrometría. II. Ferrografía.

III. Técnicas Complementarias:

a. Recuento de partículas. b. Colector magnético. c. Microscopía y otras.

I - Espectrometría, técnica que se basa en que los átomos de cualquier elemento al ser excitados producen espectros magnéticos cuya apariencia sirve para identificarlos. Tipos de técnicas:


1. De absorción (mide cada metal individualmente). 2. De emisión (detecta 18 – 20 elementos diferentes), existe:

a- Atômica para partículas menores de 5 micras. b- Por plasma para partículas menores de 1 micra.

En el espectrograma. 1. Los picos de absorción de energía detectan la presencia de los tipos de metales. 2. La intensidad (por opacidad) de absorción la concentración en ppm (mg / l). ¿Cuál es la técnica que se debe emplear en los MCI? R/ La espectrometría de emisión atómica ya que un motor tiene una gran cantidad de componentes y esta técnica detecta de 18 a 20 elementos y es potente para partículas menores de 5 micras. II - Ferrografía, se basa en hacer discurrir mediante una bomba de caudal constante una muestra de aceite diluido sobre una placa inclinada sometida a un elevado campo magnético. Las partículas magnéticas se adhieren a la placa y se depositan según su dimensión, en la parte alta las de mayor tamaño y en la inferior las de menor tamaño. El aceite residual se retira con un diluyente y las partículas se incorporan a las placas permanentemente con un fijador. Esta técnica es para elementos magnéticos y es capaz de controlar partículas 2 – 20 micras. Mediante técnicas complementarias como la microscopía se analiza la morfología (forma) de las partículas con lo que se puede determinar el tipo de desgaste y su magnitud, pues a mayor severidad del desgaste es mayor el tamaño de las partículas. La concentración se mide a partir de la densidad del ferrograma. Existe: 1. La ferrografía analítica que utiliza patrones de opacidad. 2. La ferrografía de lectura directa que emplea microscopio. III a - Recuento de partículas, se emplea fundamentalmente en fluidos utilizados en transmisiones hidráulicas. El tamaño de las partículas contaminantes se determina a través de un sistema de mayas de diferentes calibres o se hace pasar un haz de luz por el fluido y la opacidad determina el conteo. III b - Colector magnético, permite la separación de las partículas por atracción magnética que sobrepasan un tamaño determinado. Las partículas magnéticas pueden utilizarse como fuente de información de la intensidad del desgaste y como identificación del tipo de desgaste. El colector recoge las partículas y con otra técnica se determina la intensidad y forma. Estos colectores (imanes) se encuentran permanentemente en el conducto de


lubricación, principalmente en los recodos y se extraen periódicamente para su análisis. Cuando la cantidad y tamaño de las partículas comienzan a crecer simultáneamente es un indicio de fallo inminente. III c – Microscopía, permite analizar la morfología y el tamaño de las partículas. Si las partículas son > 1 micra se utiliza un microscopio óptico convencional. Si las partículas son < 1 micra o se desea conocer en detalle la forma y el tamaño de ellas entonces se utiliza un microscopio electrónico de barrido. La distribución de partículas metálicas por su tamaño es importante ya que da una idea de la eficiencia de los filtros, permite saber si retiene las partículas. El color de las partículas da idea del metal. 3.6 - EL MÉTODO CLÁSICO DE ANÁLISIS DE ACEITE. Los parámetros clásicos de diagnóstico del aceite que se miden en laboratorios son los siguientes: 1. Viscosidad. 2. Punto de inflamación. 3. BN o TBN (basicidad) 4. Contenido de carbón. 5. Contenido de cenizas. 6. Insolubles. 7. Contenido de agua. 8. Contenido de combustible. 9. Detergencia – dispersancia. 10. Densidad. 1. Viscosidad.

Los instrumentos empleados son los llamados viscosímetros que se diferencian entre sí, por la forma como determinan la viscosidad, ejemplo: Viscosímetro Otswall (para aceites oscuros y mide la viscosidad en cSt). Viscosímetro Ubbelhode (para aceites claros). Efecto de los fallos sobre la viscosidad. Durante la explotación la viscosidad puede: 1. Disminuir (principalmente por dilución del aceite con combustible). 2. Aumentar. 3. Permanecer constante. 1 - Relación de posibles fallos que disminuyen la viscosidad: a. Conductos de combustibles con fugas internas, ejemplo:

Fugas en tuberías de retorno en MCI Diesel, diafragma de bomba de trasiego deteriorada.

b. Contaminación externa por combustible o aceite menos viscoso.


c. Inyector defectuoso, ejemplo: La mezcla muy rica produce hidrocarburos sin quemar que se diluyen con el aceite. La pérdida de hermeticidad en la aguja que produce goteo con el motor apagado.

d. Bomba de inyección defectuosa: Aquella que incrementa el caudal de combustible inyectado produciendo el mismo efecto del inyector defectuoso.

e. Carburador defectuoso: Los fallos típicos son alteraciones en diámetro de calibres de aire y combustible, obstrucción de calibres y conductos de aire. Exceso del nivel de la cuba. En conjunto producen enriquecimiento de la mezcla y la combustión incompleta.

f. Degradación del aceite. 2 - Fallos que incrementan la viscosidad del aceite. El aumento de la viscosidad del aceite se debe fundamentalmente a la degradación del aceite y la contaminación externa o interna de partículas sólidas y líquidas degradantes como el agua. Relación de posibles fallos que incrementan la viscosidad: a - Bomba de inyección y / o inyectores defectuosos. Fallos que produzcan combustión anormal, que incrementa la producción de humos y otros productos no deseables de la combustión pasando al aceite mediante el soplado trayendo como consecuencia:

Aumento de velocidad de degradación del aceite.

Aumento de insolubles.

Aumento de viscosidad.

Aumento de la constante dieléctrica.

Aumento de la acidez.

Disminución de la basicidad, detergencia y dispersividad. b - Filtro de aire o conducto de admisión obstruido: Aumentan el dosado y la formación de humos que pasan al cárter aumentando la viscosidad. c - Turbo compresor defectuoso. Fallos que produzcan aumento del dosado y en consecuencia un aumento de partículas carbonosas que al pasar al aceite lo espesan (rodamiento trancado). d - Desgaste excesivo del conjunto segmento-camisa. Este fallo produce una combustión defectuosa que produce compuestos carbonosos, aumenta el soplado incrementando la cantidad de contaminantes que aumentan la viscosidad. e - Fallos del sistema de refrigeración: Fallos que produzcan fugas de refrigerante al aceite (emulsión). f - Aceite degradado: El empleo de un aceite degradado se puede considerar como un fallo. El aceite degradado acelera el proceso de envejecimiento propio del aceite con la formación de insolubles y espesantes del aceite. g - Aceite contaminado:


Igual que la degradación, la contaminación del aceite es un fallo del sistema de lubricación y presenta el mismo análisis que el aceite degradado. h - Filtro de aceite obstruído o ineficiente: Implica que el aceite no es filtrado, aumentando la velocidad de degradación del aceite. I - Fallos del desgaste de componentes del motor. Su efecto no es importante comparado con las otras causas de espesamiento por lo que no se le tiene en cuenta en el diagnóstico como posible causa del aumento de la viscosidad. j - Oxidación de aceite (aumenta la viscosidad pero disminuye el índice de viscosidad). k - Formación de emulsiones con agua. Obsérvese que hay un conjunto de fallos que están vinculados con el sistema de alimentación que producen incremento de la viscosidad o una disminución de la misma. Esto puede traer confusión pues en ambos casos las causas están dadas por irregularidades en la combustión, pero debe quedar claro que el aumento de la viscosidad se debe por la contaminación del aceite con residuos carbonosos del humo y hollín que se produce por la combustión incompleta y que penetra al cárter debido al soplado (fuga de gases al cárter) que puede ser mayor o menor en función de los niveles de desgastes del conjunto pistón–segmento-cilindro. 2 - Punto de inflamación del aceite. Técnicas de determinación del punto de inflamación: 1. Método de copa abierta (Cleveland) ASTM D 92. 2. Método de copa cerrada (Pensky- Martens) ASTM D 93. En ambos casos se emplea un crisol metálico (abierto o cerrado) con un volumen de 75 cc, se llena con esta cantidad del aceite a ensayar, se coloca sobre un mechero de gas y se sumerge en el crisol un termómetro graduado al menos de 2º en 2º hasta 400º C, de forma que el bulbo termométrico quede perfectamente centrado en la masa de aceite. Se calienta la muestra a fuego vivo a razón de unos 17 0C por minuto hasta llegar a unos 50 0C por debajo del punto de inflamación supuesto. A partir de este momento se reduce la tasa de calentamiento a unos 6 0C de aumento por minuto y se comienza a pasar lentamente la llama de un soplete de gas de 3,2 a 4,8 mm de diámetro (para copa abierta) o se introduce una llama piloto (para copa cerrada) cada 2 0C de elevación de temperatura, se considera que se ha alcanzado el punto de inflamación cuando los vapores que desprende el aceite se inflaman instantáneamente (1seg). El método de copa cerrada es más sensible que el de copa abierta a pequeñas cantidades de dilución con combustible pues los puntos de inflamación obtenidos son menores en copa cerrada. Efectos de los fallos sobre el punto de inflamación del aceite. Igual que la viscosidad, el punto de inflamación puede aumentar o disminuir durante el uso del aceite. El punto de inflamación del aceite usado tiende a subir con el tiempo de utilización debido a la evaporación de las partes volátiles del mismo.


La reducción del punto de inflamación se produce por la presencia de combustible en el aceite. Por tanto, los principales fallos que producen la disminución del punto de inflamación se corresponden con los que produce una disminución de la viscosidad tal como se analizó anteriormente. De la misma forma con los que producen un incremento del punto de inflamación y de la viscosidad. 3. Nivel de acidez / basicidad del aceite. Está claro para todos que los fallos que producen un aumento de la acidez provocan a su vez una reducción de la basicidad propia del aceite. En general todos aquellos fallos que produzcan un sobre calentamiento del aceite o que contribuyan a que el aceite se contamine con combustible o con residuos de la combustión (contaminación con ácidos inorgánicos (C) y azufre) producen una disminución de la reserva alcalina y por tanto una degradación del aceite. Entre los sistemas, elementos y fallos típicos que afectan esta propiedad se pueden mencionar las siguientes: 1. Bomba de inyección y/o inyectores defectuosos. 2. Turbocompresor defectuoso. 3. Filtro de aire o conducto de admisión obstruido. 4. Aceite degradado. 5. Aceite contaminado, principalmente con combustible (con elevado contenido de S) y

ácidos. 6. Fallos del sistema de refrigeración que produzcan sobre calentamiento del motor. 7. Mezcla con aceite o aditivos del aceite. 8. Filtro de aceite obstruido o ineficiente. En el aceite solo el TBN es el que se agota, los demás parámetros se van contaminando. 4 - Contenido de carbón. Técnicas de medida de contaminación con materias carbonosas.

Medida de insoluble (este método introduce errores pues están presentes otras partículas).

Por el análisis de la mancha de aceite.

Métodos de evaporación y pirolisis del aceite en % según las normas ASTM D 189 conocida como el método Conradson y ASTM D 524 conocida como el método Ramsbotton.

Efecto de los fallos sobre la contaminación con materias carbonosas. Fallos que aumentan el contenido de materias carbonosas: a - Fallos que originen combustión incompleta, por ejemplo:


Fallos en el sistema de inyección de combustible.

Combustible inadecuado.

Turbo compresor roto.

Filtro de aire o múltiple de admisión obstruido.

b - Desgaste excesivo del conjunto aro-pistón-cilindro (facilita el paso de residuos de la combustión al cárter). c - Degradación del aceite (produce lacas, barnices, etc. que se consideran productos carbonosos). d - Filtro de aceite obstruido o ineficiente (el filtro puede retener el 90 % de las partículas en suspensión si no alcanza su nivel de saturación). Un aumento brusco de partículas en el aceite puede ser consecuencia del filtro de aceite saturado u obstruido. 5 - Contenido de cenizas. Las cenizas de un aceite lubricante representan el residuo que queda después que una muestra de aceite ha sido quemada eliminando todos los componentes orgánicos quedando solo los inorgánicos. El contenido de cenizas puede obtenerse mediante el equipo Mufla. Es de utilidad en el diagnóstico porque permite detectar el comienzo de un desgaste anormal o de una contaminación por materia inorgánica. El contenido de cenizas en un aceite depende de:

El nivel de contaminación con polvo.

El nivel de contaminación con partículas del desgaste.

El empleo de aditivos con elementos metálicos. Efecto de los fallos sobre las cenizas. Los fallos que aceleran la contaminación o presencia de cenizas en un aceite son:

Fallos de desgaste de elementos del MCI.

Filtro de aire roto o mal instalado.

Múltiple de admisión no estanco.

Filtro de aceite obstruido. 6 – Insolubles. Los insolubles se miden mediante métodos que se basan en la sucesiva solubilidad o insolubilidad en diversos disolventes de los productos de alteración del aceite. Los disolventes empleados fundamentalmente son el pentano y el tolueno. Técnicas de medida de los insolubles del aceite:

Insolubles en pentano y tolueno sin coagulante.

Insolubles en pentano y tolueno con coagulante.

Análisis de la mancha (fundamentalmente para concentraciones elevadas de insolubles).


Fallos típicos que producen un aumento de insolubles en el aceite: a- Bomba de inyección y/o inyectores defectuosos. b- Turbocompresor defectuoso. c- Fallos de desgaste de componentes del motor. d- Filtro de aire roto, obstruido o entrada de aire sin filtrar. e- Aceite degradado. f- Aceite contaminado con metales y carbón. g- Filtro de aceite obstruido o ineficiente. 7- Contenido de agua. El agua favorece la formación de herrumbre en las partes ferrosas del motor, origina efectos adversos en los aditivos así como contribuye a la formación de lodos y emulsiones. Por lo general grandes cantidades de agua, pueden ser indicio de filtraciones por las empaquetaduras del motor. Técnicas de medida del agua en el aceite:

Fallos que actúan sobre la contaminación con agua. En este caso de acuerdo con el origen de esta contaminación, los fallos se pueden agrupar en dos grandes grupos: 1. Fallos que reducen el trabajo del MCI a bajas temperaturas (termostato defectuoso o

eliminado). 2. Fallos que producen fugas y la pérdida de estanqueidad del sistema de refrigeración

del motor (roturas en sellos, grietas en camisas de agua).

Norma ASTM D 95, mediante la separación por evaporación del agua y su posterior condensación, este es un método típico de laboratorio.

Métodos con polvo y papel que absorben el agua presente en el aceite. Esta técnica es válida para uso rápido y a nivel de taller.

Método de crepitación en plancha caliente a temperaturas 120 – 20 0C. Técnica cualitativa válida para cantidades de agua superiores a 0,05%. Es válida para uso rápido y a nivel de taller.

Medida de la constante dieléctrica, con ella se detectan concentraciones mayores a 0,1 %. Es válida para uso rápido y a nivel de taller.

Método del análisis de la mancha. Este método presenta limitaciones porque es efectivo para concentraciones superiores al 5% y se necesita experiencia en su interpretación.


8- Detergencia – dispersancia. Técnicas de medidas de la detergencia / dispersancia del aceite. A - La evaluación de los niveles de estas propiedades se realiza a partir de los insolubles mediante el parámetro de monitorizado que se define como nivel de detergencia y que representa el cociente entre los insolubles en pentano con y sin coagulante. Si se tiene en cuenta que los insolubles con coagulante logran precipitar los insolubles que están dispersos en el aceite y por tanto su % es superior a los insolubles sin

coagulante, entonces este cociente tiene que ser 1 y mientras más se aleje de 1 implica que el aceite tiene mayor capacidad detergente - dispersante. Cuando se obtiene el valor de 5 se encuentra en el parámetro de diagnóstico preventivo (SP) y el de 3 es el parámetro diagnóstico límite (SL). B - Otro método de evaluación de la capacidad dispersante - detergente es mediante el análisis de la mancha. Esta técnica por la variedad de información que brinda será tratada con detenimiento posteriormente. Fallos que influyen en la detergencia y dispersancia del aceite. La detergencia y dispersancia del aceite en uso están muy relacionadas con el nivel de insolubles del aceite y su reducción se debe fundamentalmente a la degradación del mismo. Por tanto, aquellos fallos que producen un aumento de la velocidad de degradación del aceite influyen en la reducción de estas propiedades y entre ellos se encuentran los siguientes: Fallos típicos que reducen la detergencia y dispersancia de un aceite en uso:

Bomba de inyección y/o inyectores defectuosos.

Turbocompresor defectuoso.

Filtro de aire o conducto de admisión obstruido.

Desgaste del conjunto aro-cilindro-pistón.

Fallos que produzcan sobre calentamiento del motor.

Filtro de aceite obstruido o ineficiente.

Como se observa, la relación de fallos y elementos defectuosos son similares a los que provoca un incremento de la concentración de insolubles en el aceite. 3.7 - MÉTODO RÁPIDO DE ANÁLISIS DE ACEITE. El uso del aceite como herramienta de diagnóstico para conocer el estado técnico del agregado que lubrica y del propio aceite, usando los métodos complejos y clásicos en laboratorios especializados, resulta costosa por el elevado precio de los equipos y por la necesidad de personal especializados para los manejos de estos y la interpretación de los resultados, sin embargo, la utilización del método rápido, de bajo costo y de fácil


manejo, da una valoración cualitativa del estado técnico del aceite y subjetiva del agregado.

3.7.1 - Técnicas del método rápido.

Para el diagnóstico por este método se han desarrollado varias técnicas, pero las más empleadas son:

I. La subjetiva. II. Para medir la constante dieléctrica (lubrisensor).

III. Para medir la viscosidad (viscosímetro comparativo de caída de bolas, viscostck). IV. Para medir acidez (bromo cresol verde, medidor de BN). V. Para medir el contenido de agua (crepitación, medidor de %).

VI. La técnica del ensayo de la mancha.

I - Técnica subjetiva.

Es la que emplea solamente como recurso la experiencia del hombre y sus sentidos, donde éste determina el estado técnico del aceite por el color, olor, etc. 1 - Cuando el operario, por ejemplo, mide el nivel de aceite, él puede en ese momento hacer un diagnóstico subjetivo del aceite: A – La vista: El color del aceite nuevo depende del aceite base y de los aditivos utilizados en su formulación. El aceite usado de color negruzco no indica (sobre todo en los MCI Diesel) baja calidad del mismo, al contrario indica que está cumpliendo con su función de mantener limpio el motor. Un color muy negro implica que está degradado y contaminado. Contaminado con agua, el aceite toma una coloración blanco-grisáceo, aparecen burbujas. B - El olfato (olor) para contaminación con combustible, además el mismo está más diluido. C - Tacto (empleo de los dedos).

Para determinar viscosidad, dilución, untuosidad. La fricción de una gota entre los dedos puede detectar la presencia de impurezas mecánicas, o si se sienten los dedos calientes y no percibe la oleaginosidad, entonces esto es síntoma de que ya no tiene la suficiente viscosidad.


D - La acidez por el sabor. 2 - Para insolubles. Se echa aceite usado en un dedo, se pasa una cuchilla de afeitar y si quedan las estrías de las huellas digitales de color negro que tiene muchos

insolubles y no sirve. 3 - Para metales. Se echa aceite en una lámina de cristal o aluminio, se pone al sol, después se mueva y por los destellos y color se sabe si hay metales y el tipo.

4 - Para viscosidad. Se echa una gota de aceite nuevo y otra de aceite usado en una lámina de cristal o aluminio, se inclina un cierto ángulo y se observa el desplazamiento de ambas gotas (similar al uso del viscostck).

II - Técnica de la constante dieléctrica.

Es la técnica rápida más moderna en la actualidad, pero el costo del equipo para el análisis del aceite es el más caro. Sirve para la evaluación general del aceite de forma cualitativa, no pudiéndose determinar la causa de la degradación o contaminación de este, aunque en función de la fluctuación de la aguja del reloj se puede llegar a criterios sobre las causas del mal o buen estado del aceite. La medición de la constante dieléctrica puede realizarse mediante sensores capacitivos. El equipo utilizado para estos fines es el lubrisensor, este da una respuesta rápida, necesita 1– 3 gotas, se puede extraer el aceite con la varilla medidora de nivel de aceite. Diferentes firmas han desarrollado equipos para medir este parámetro, entre ellas están:

A - El lubrisensor desarrollado por la Northen Instruments Corporation que mide la variación de la constante dieléctrica del aceite usado, con respecto a una muestra de referencia del aceite nuevo.

Valores positivos implican magnitudes de la constate superiores a las del aceite de

referencia debido a presencia de lodo, óxido, carbón, agua, metales, etc., y valores negativos señalan una disminución causada fundamentalmente por dilución con combustible. En la escala del lubrisesor se establecen como magnitudes de alerta (SP) y alarma (SL) deflexiones en ambos sentidos de 4 y 6 respectivamente.

E Este instrumento utiliza una escala arbitraria para leer la variación del parámetro de diagnóstico, con un rango dimensional entre -12 y + 12. De acuerdo con esta escala, el valor cero implica que el aceite usado posee la misma constante que el aceite nuevo y por tanto encontrándose con parámetros similares a este último (despreciando la presencia de efectos opuestos de igual magnitud que puedan solapar un mal estado).


B - El An-Oil-Izer (es un lubrisensor) de la firma Culmen, es un instrumento electrónico de alta precisión que revela contaminación de los aceites motor, aunque puede ser empleado en los aceites de transmisión, para engranajes, etcétera.

Para calibrar el instrumento se utilizan dos aceites patrones, uno de color rojo y otro de color verde que oferta el productor del equipo, elemento este que limita la explotación del instrumento al depender del suministro de los aceites patrones. En este caso la interpretación de la deflexión de la aguja del instrumento es como sigue: Si la aguja está a la izquierda del punto rojo marcado en la escala (magnitud de 25) la condición del aceite es satisfactoria y se puede seguir utilizando. Si la aguja está a la derecha del punto rojo, el aceite se encuentra contaminados y debe cambiarse. A medida que la deflexión es más a la derecha indica que la contaminación es mayor. La mayoría de los aceites nuevos producen una variación de la aguja de 10 unidades de la escala. Un aumento de la lectura de 10-18 unidades de la escala es normalmente tolerable antes de que sea necesario un cambio de la carga de aceite o un ulterior diagnóstico. III - Técnica para medir la viscosidad.

A - Con el viscosímetro comparativo de caída de bolas, que está compuesto por un tablero en lo que se encuentran montados tres tubos de ensayos con rosca y tapas, un sistema eléctrico que permite controlar el movimiento de la esfera que se desplaza dentro del tubo de ensayo que contiene el aceite usado y que generalmente tiene coloración oscura y no permite el control visual. Técnica operatoria para el ensayo. 1. Llenar el tubo de la derecha con el aceite usado. 2. Colocar la bola de metal dentro del tubo y taparlo impidiendo que queden burbujas

de aire. 3. Los dos tubos restantes deben contener aceites patrones, con un grado SAE

superior e inferior o un 30% por abajo y por arriba con respecto a la viscosidad que tiene establecido según el fabricante el aceite usado.

4. Ajustar el indicador lumínico. 5. Inclinar el soporte de los tubos de forma tal que las bolas metálicas contenidas en

ellos se desplacen hasta las tapas del lado contrario al contacto eléctrico. 6. Llevar los tubos a la posición vertical con las tapas hacia arriba para así comenzar el

ensayo con las caídas de las bolas. Recomendaciones:

a - Los tres aceites tienen que estar a la misma temperatura antes de comenzar el ensayo.

b - El ensayo debe repetirse tres veces.

Resultados:


1. Si la señal lumínica se enciende después de la llegada de la esfera del tubo de aceite de menor viscosidad y antes que la del tubo de mayor viscosidad, implica que el aceite usado está en rango. 2. Si la señal lumínica se enciende antes de la llegada de la esfera del aceite patrón

más ligero, implica que el aceite usado se encuentra diluido por la presencia de combustible o de un aceite menos viscoso, debe por tanto procederse al cambio de la carga del cárter, eliminado previamente la causa que originó la dilución.

3. Si la señal se enciende después de la llegada de la bola del aceite patrón más viscoso, implica que el aceite usado se encuentra excesivamente contaminado con residuos carbonosos u otros insolubles, procediéndose al cambio de la carga del cárter.

B – Con el viscostck. (la rampa).

IV - Técnica para medir acidez.

A - Para el diagnóstico en campo se puede utilizar para medir la acidez de forma rápida el bromocresol verde, sustancia indicadora del PH (ver laboratorio portátil Guamá). B - Con medidor de basicidad (BN).

Fundamento: Medida de la viscosidad relativa del aceite usado frente al nuevo. Procedimiento: Se deja deslizar por un plano inclinado una muestra de aceite nuevo frente al usado. La distancia de ambos frentes es la referencia del ensayo. Resultados: (una unidad = 5%)

Normal: ( - 5 ) 6 unidades (U) Degradación : por encima de 6 unidades Combustible : por debajo de ( - 5 )

unidades

Fundamento: Medida de la reserva alcalina del aceite (BN). Durante el período de trabajo, el aceite neutraliza los ácidos derivados de los procesos de combustión, disminuyendo dicha reserva básica. Procedimiento: la muestra se hace reaccionar con un ácido dentro de una cápsula hermética. La variación de presión en su interior determina el BN (expresado en mg KOH/g) del lubricante analizado.


Mal: BNus / BNnu →→ < 0,5 (disminución > del 50%) V - Técnicas para medir el contenido de agua.

A - Se emplea la técnica de crepitación o plancha caliente.

B – Con medidor de por ciento de agua.

Fundamento: Cuantificación del porcentaje de agua presente en un aceite usado. Procedimiento: La muestra se hace reaccionar con el reactivo CaH2O (metallic hydride) (muy reactivo con el agua), dentro de una cápsula hermética. La variación de presión en el interior, determina el porcentaje de agua en la muestra. La reacción isotérmica que eleva la presión del instrumento está en función de la cantidad de agua que reacciona con el reactivo. Resultados: Bien: % agua < 0,1 Regular: 0,1 < % agua < 0,2

Resultados: Bien: BNus / BNnu →→ 0,7 ÷ 1 (disminución del 30%) Regular: BNus / BNnu→0,5÷0,7 (disminución hasta 50%)

Técnica operatoria. 1 - Calentar la plancha hasta una temperatura de 110 - 200 °C. 2 - Dejar caer, con una la varilla de vidrio, una gota de aceite sobre la plancha metálica. Resultados: Si comienza a chirriar (crepitar) es que el aceite contiene agua en una cantidad no aceptable, en caso contrario, el aceite no tiene dificultad con esta contaminación.


Mal: % agua > 0,2 Con la técnica de crepitación se detectan concentraciones de agua > de 0.05% Con el lubrisensor se detectan concentraciones de agua > de 0.1 % Con la mancha se detectan concentraciones de agua > 5%. VI - La técnica del ensayo de la mancha.

Ejemplos de laboratorios portátiles de análisis rápido de aceite. 1- Laboratorio portátil Guamá del MICONS y sus técnicas. a - Viscosidad con el viscosímetro comparativo de caída de bolas. b - Acidez usando indicador PH bromocresol verde. c - Agua a través de la crepitación en plancha caliente. d - Análisis de la mancha. 2 - Laboratorio portátil Castrol Oil Test kit y sus técnicas.

Objetivo: Medida cualitativa de las propiedades de detergencia y dispersividad del aceite lubricante, así como de la cantidad de residuos carbonosos. Procedimiento: Se deja caer una gota de aceite sobre un papel absorbente, se deja el papel en posición horizontal durante 24 horas y se analiza la evolución de la mancha al cabo de 3, 6 y 24 horas.


a- Viscosidad con el viscostick. b- Basicidad con medidor de BN. c- Agua con medidor de por ciento. d- Contenido de agua salada. e- Análisis de la mancha. 3.7.2 - Resumen de parámetros de diagnóstico del método rápido. 1 - Técnica subjetiva: Color, olor, sabor, fricción de una gota de aceite entre los dedos, lámina de cristal o aluminio, etc. 2 - Constante dieléctrica: Unidades según instrucciones técnicas del fabricante del instrumento. 3 - Viscosidad cinemática: Tiempo de caída de bola, distancia entre separación entre bolas, diferencias de recorrido de los aceites nuevos y usados usando el viscostik. 4 - Agua: Color (papel watesmo, papel poder hidrokit), ruido (crepitación), mancha (aureola irregular, textura pegajosa y pastosa), constante dieléctrica (aumento brusco y extremo de la aguja del instrumento). 5 – Basicidad / acidez: Color (reactivos químicos), escala según medidor de porciento. 6 - Mancha: Forma y color de la mancha. CAPITULO IV - ENSAYO DE LA MANCHA. Es un método cualitativo y de carácter empírico, para determinar hollín, el poder dispersante residual del aceite detergente y para descubrir presencia de glicol (refrigerante) o agua, combustible y otros contaminantes así como la oxidación del aceite. El agua, la oxidación y el combustible aparecen en la mancha cuando el por ciento es alto. El ensayo de la mancha por la gota de aceite es la técnica más universalmente utilizada en el método rápido, dada las posibilidades que ofrece para el diagnóstico, su facilidad de aplicación, repetitividad y economía. Este ensayo fue desarrollado en la década del 50 del siglo XX por el Instituto Francés del Petróleo (IFP) y luego perfeccionado por la Real Escuela Militar Belga. El ensayo consiste en depositar una gota de aceite usado sobre un papel de filtro y observarla al cabo de varias horas. La gota se deposita con una varilla cilíndrica de vidrio de 3 - 6 mm de diámetro, aunque en caso de seguimiento de motores en servicio, se puede utilizar la varilla indicadora de nivel de aceite. Ventajas: • Resultados normados. • Corta duración 2 minutos. • Operarios de relativa poca experiencia.


Forma de la mancha. A - La mancha de un aceite detergente nuevo presenta dos zonas (fig. 4.1). 1 - Zona A, núcleo o parte central. 2 - Zona B, o de difusión. Fig.4.1- Mancha de aceite nuevo.

B - La mancha de un aceite detergente usado presenta generalmente 3 zonas y un contorno continuo circular (fig. 4. 2) 1. Zona A 2. Zona B 3. Zona C o traslúcida. 4. Contorno circular D o aureola. Fig.4.2 - Mancha de aceite usado.

La zona central o núcleo, su opacidad o coloración (negra) caracteriza por su color más o menos oscuro, pero uniforme, la cantidad de materia carbonosa en el aceite. El núcleo es donde la gota fue depositada inicialmente. La zona de difusión de color negro a gris caracteriza el poder dispersante residual del aceite detergente. Donde llegan las partículas más finas dispersas en el aceite. .

Zona A, núcleo o parte central

Zona B o de difusión

Zona C o traslúcida

Contorno circular D o aureola

Zona A

Zona B


La zona traslúcida aparece desprovista de materia carbonosas y es donde llegan las fracciones más volátiles del aceite (llega el aceite base y el combustible). En su caso normal debe ser traslucida e incolora, pero puede tomar un color amarillo carmelita en el caso de oxidación. Contorno D o aureola que rodea y delimita bastante bien el núcleo, representa en cierta forma el frente de desplazamiento de las partículas insolubles hacia el exterior de la mancha y es donde se depositan las partículas más pesadas. Indica con su mayor o menor grosor el contenido de partículas gruesas carbonosas o de contaminantes. La capilaridad del papel de filtro (son los que forman los halos o anillos de la mancha) es la que va deteniendo los contaminantes en función de su peso. Partículas de igual peso viajan distancias iguales. Tecnología del ensayo.

A - Materiales requeridos:

Soporte para el papel de filtro.

Papel de filtro (papel secante o chromatographic).

Varilla de cristal o de metal de 3 - 6 mm de diámetro.

Vaso de cristal graduado.

Linterna (luz blanca artificial). El papel de filtro no debe hacer contacto con otra superficie, además tiene que estar horizontal, sobre el soporte, porque sino la

mancha se puede correr y no sirve para el análisis. B - Procedimiento. 1. Coloque el papel de filtro sobre el soporte y póngalos en posición horizontal. 2. Agite el recipiente de la muestra vigorosamente por 1 min. o destape el recipiente de

la muestra y agite la muestra usando la varilla de cristal o metálica (este paso es si se ha recogido una muestra de aceite).

3 - Con la varilla de cristal o con la varilla indicadora de nivel de aceite del motor (si lo está haciendo directamente desde el motor si no ha recogido una muestra) extraiga algo de aceite. 4- Deje caer la 3ra. gota en el papel de filtro. 5 - Limpie la varilla con un papel limpio. 6 - Al cabo de 2 o 3 horas analice oxidación. 7 - Compárelo con una muestra estándar.


8- Registre los resultados en una hoja de datos. 9- A las 6 horas analice hollín (carbón) y glicol (agua, refrigerante). 10- Repita pasos 7 y 8. 11- A las 24 horas analice Combustible. 12- Para dilución con combustible analice la mancha con ayuda de una luz blanca

artificial (linterna) en un cuarto oscuro (bajo luz solar o natural la interpretación puede ser errónea).

13- Repita pasos 7 y 8.

14- Reporte condiciones anormales. 15- Si es necesario o tiene dudas envíe la muestra al laboratorio clásico.

A temperatura ambiente espere varias horas para hacer el análisis final de la mancha. Esta es una de las dificultades que tiene esta técnica, en ocasiones se puede acortar el tiempo de espera para el análisis, colocando el papel de filtro en una estufa durante 10 min., pero el secado no es natural y se puede correr el riesgo que se corra la mancha o se pase de temperatura. Lo más recomendado es no hacer el análisis final antes de 24 h. y no después de una semana (se dispersa mucho la mancha sobre todo la aureola). Se harán dos pruebas. Una a temperatura de 20 - 40 oC y la otra 150 - 200 oC. La razón de hacer dos manchas a diferentes temperaturas es debido a que un aceite puede estar útil para lubricar a bajas temperaturas e inútil para altas. Puede ocurrir que a bajas temperaturas el carbón contenido en el aceite se mantenga en dispersión y se aglomere al elevarse ésta. Además en el caso del motor a temperatura ambiente (20 - 40 0C) se corresponde al motor parado y se hace para tener una idea del comportamiento del lubricante a la temperatura del arranque en frio en los puntos críticos. A la temperatura 150 - 200 oC se corresponde aproximadamente a la temperatura más crítica que alcanza el aceite en el motor y ocurre en los alojamientos de los segmentos. Se deja caer la tercera gota para que las manchas sean lo más parecidas posibles en dimensiones y peso en todos los ensayos. 4.1 - Interpretación de la mancha. El diagnóstico del aceite a través de la mancha se realiza de forma subjetiva por la experiencia del experto (otra dificultad de esta técnica) y se basa en el color y forma de la misma. Se debe delimitar muy bien las diferentes zonas y la aureola, ya que cada una da criterios para la conclusión del diagnóstico. La experiencia se obtiene haciendo los ensayos de la mancha y mandando muestras del mismo aceite a los laboratorios especializados, para después comparar los resultados del laboratorio con la forma y color de la mancha hasta que el especialista pueda hacerlo visualmente.


La interpretación puede depender de varios factores: a. Preparación de la muestra. b. Cantidad (una gota). c. Tipo de papel. d. Posición de desarrollo. e. Tiempo para la interpretación. f. Condiciones para la interpretación (luz natural o artificial).

Reglas de interpretación: 1. El aceite detergente nuevo o fresco presenta una mancha con dos zonas (A y B), no

aparece la zona traslúcida ni la aureola. La zona central más transparente que la zona de difusión. La mancha es clara blanco-amarilla en forma de círculo. Aparece la zona B debido a los aditivos detergentes.

2. Si no aparece la zona (B) de difusión es señal de que el aceite no es detergente.

3. Si se observa muy poco la zona central, apareciendo prácticamente sólo la zona de difusión y la traslúcida, se puede concluir que el aceite tiene buen poder detergente.

4. Si el aceite está en buenas condiciones de utilización el aspecto de las manchas a las dos temperaturas de prueba (40 0C y 200 0C) debe ser semejante y solo diferenciarse en su extensión. Cualquier variación notable entre ellas o desaparición de la zona de difusión es indicio de alguna importante alteración del aceite y por tanto este debe cambiarse lo antes posible.

5. En caso de no poder hacer más de una prueba, se debe realizar esta a 200 0C, ya que si el aceite es apto para lubricar a esta temperatura lo es también a las no exageradamente diferentes. Pero normalmente se opta por el ensayo a temperatura ambiente dado la dificultad de calentar el aceite a 200 0C en taller con equipos portátiles.

6. El aceite trabajado deja una mancha con un núcleo oscuro y más claro en los bordes.

A medida que aumentan las impurezas más oscura será la mancha central. Para esto es necesario tener en cuenta la detergencia del aceite.

7. Si se observa con claridad la zona central, la zona de

difusión y la aureola que las separa, el aceite se puede considerar parcialmente degradado.

8. Una mancha muy oscura es indicativa de alto contenido

de insolubles.

9. Si no aparece la zona de difusión en un aceite detergente – dispersante usado es señal que ha perdido esta propiedad por alguna causa (excesivo contenido de carbón o exagerada cantidad de agua).


10.Si la zona de difusión es muy pequeña comparada con la zona central, el aceite ha

perdido su poder detergente y está degradado. Si la capacidad del dispersante es muy baja, solamente el centro de la mancha es oscuro.

11.El poder dispersante se indica por el cambio de color, partiendo del centro hacia

afuera. Un cambio de color nítido (tenso) señala reducción de la dispersancia. Si el poder dispersante es alto, solamente el centro de la mancha será oscuro.

12. Si los insolubles son muy altos o la capacidad del dispersante es muy baja, envíe

una muestra de aceite al laboratorio para un análisis más detallado si lo cree necesario.

13. Analizando el factor de capacidad dispersante (FCD) se determina la detergencia

del aceite y este se calcula por la fórmula siguiente:

Figura 4.3 - Diámetro del núcleo y la zona de difusión. El valor del FCD debe ser igual o mayor de 0,3 en caso contrario debe recomendarse el cambio de aceite (fig. 3).

14. La contaminación con combustible crea una zona traslucida distintiva al anillo exterior de la mancha. Cuando se inspecciona bajo luz blanca artificial esta mostrará un anillo fluorescente. El tamaño y la fluorescencia serán proporcionales a la cantidad de dilución por combustible.

15 - El color de la zona traslúcida caracteriza los productos de la oxidación, pudiendo ser desde amarillo claro hasta carmelita. a. En su caso normal debe ser incolora. b. La coloración amarilla puede indicar el grado de oxidación del aceite por uso

excesivo, contaminación con ácidos o gases de la combustión (fracciones oxidadas

3,02

2

1 D zd

d nFCD (4.1)

Donde: dn: diámetro medio del núcleo de la mancha. Dzd : diámetro medio de la zona de difusión.


de combustible). La intensidad de color es proporcional la intensidad de la oxidación, pudiendo llegar a carmelita.

c. El largo de esta zona es indicativo del grado de dilución del aceite con combustible (una extensión de 5 mm implica un 10 % de contaminación con combustible).

d. La intensidad de la oxidación se puede valorar cualitativamente utilizando cartas con escala de coloración.

e. La valoración de la oxidación conviene hacerla a las 2 ó 3 h. después de hacerse la prueba, ya que las sustancias volátiles de la zona traslúcida se oxidan rápidamente incrementando la coloración amarilla y una valoración después de 24 h. puede dar una interpretación errónea.

16. Cuando la mancha presenta un núcleo muy oscuro o un cinturón carmelita

(oxidación excesiva) implica realizar el cambio de aceite y los filtros del motor.

17. Mancha con coloración oscura y no se aprecian las diferentes zonas, que no permite hacer el análisis de la mancha, implica cambiar la carga del aceite.

19. En caso de agua se confunde la zona de difusión con la aureola y esta presenta un contorno irregular, ya que la presencia de agua retrae la zona de difusión, que se confunde con la aureola presentando un entorno irregular en vez de continuo que posee en condiciones normales, debido a que las partículas carbonosas floculadas por la presencia del agua reduce de maneras casi total la difusión de las partículas más pequeñas dispersas en el aceite.

La textura del núcleo es pastosa y pegajosa. El color es negro-amarillo –carmelita. 20 - La presencia de partículas brillantes en la mancha es una indicación de un desgaste peligroso.

Figura 4.4 - Carta con escala

de comparación.

18 - La cantidad de partículas carbonosas en el aceite se puede medir mediante una valoración fotométrica de la mancha, utilizando un fotómetro (como el desarrollado por el Instituto Francés del Petróleo) o utilizando cartas de comparación (fig. 4.4).


¿Cómo se determina el hollín (carbón) a través del ensayo de la mancha? a- Por el tamaño del núcleo. b- Por el color del núcleo (negro). c- Tamaño de la zona de difusión. d- Color de la zona de difusión. e- Formación de la aureola. f- Opacidad (translucido o opaco).

Si el contenido de hollín es excesivo y los intervalos de cambio son extendidos, esto causa el agotamiento de los aditivos detergentes-dispersantes y la aglomeración de partículas grandes de hollín que no viajarán con el aceite base formando una mancha negra en el núcleo.

Si los aditivos están haciendo su trabajo, las partículas de hollín serán pequeñas y finamente dispersas en el aceite. Cuando el aceite se deposita en el papel de filtro, las partículas de hollín viajarán fácilmente y el núcleo y la zona de difusión mostrarán un color gris translucidos (claro).

¿Cómo se determina el agua, glicol a través del ensayo de la mancha? a. Tamaño del núcleo. b. Color negro-amarillo-carmelita. c. Textura del núcleo pegajosa y/o pastosa. d. Aureola irregular. e. Opacidad traslucida u opaca.

Cuando no se tiene la certeza de la contaminación con glicol una inspección del filtro puede confirmar el glicol ya que el papel de filtro se pone ondulado y saturado con un poco de gel o gelatina.

Diagnosticar refrigerantes puede ser algo difícil por sus efectos en la dispersancia. La contaminación con agua forma ácidos en el aceite y se remueve el hollín disperso e incluso en contaminación baja, puede formar pelotas de aceite y precipitación de aditivos terminando con la vida del aceite.

¿Cómo se determina combustible a través del ensayo de la mancha? a. Por el tamaño de la zona translucida (será proporcional a la cantidad de dilución con

combustible). b. Color amarillo – carmelita. c. La zona translucida será un anillo fluorescente al ser inspeccionado con una luz

artificial (linterna)

El combustible Diesel afecta la concentración de aditivos causando pérdidas prematuras del poder dispersante llevando depósitos al cárter y tupe los filtros.


Si la fuente es goteo de los inyectores, inyección pobre o excesiva se producen niveles excesivos de hollín y afecta el poder dispersante.

El combustible diluye el aceite y viaja más rápido que el aceite base y otros contaminantes formando una zona traslucida en la mancha.

El agua (≥ 5% de contaminación) y el combustible aparecen en la mancha cuando el % de contaminación es alta. La dilución, el hollín, el agua e insolubles se analizan con la mancha y se confirman con el análisis de otros parámetros. Ejemplos: 1. Si aumenta el hollín aumenta la viscosidad. 2. Si aumenta el combustible disminuye la viscosidad y el punto de inflamación. 3. Si aumenta el agua aumenta la viscosidad. 4. Si aumenta los insolubles aumenta la viscosidad. 5. Si aumenta oxidación aumenta la acidez, disminuye el BN y disminuye el poder

detergente. Tabla 4.1 - Resumen de cómo diagnosticar las propiedades y contaminaste del aceite a través del ensayo de la mancha.

1 Carbón Zona A y B

2 Insolubles Zona A y B

3 Capacidad detergencia / dispersante Zona B

4 Oxidación del aceite Zona C

5 Combustible Zona C

6 Agua Aureola

¿Cómo se diagnostica el motor a través del ensayo de la mancha? Si al analizar la mancha de aceite, éste se condena es necesario hacer el cambio del mismo, pero antes de echar la nueva carga de aceite en el motor, es necesario determinar las causas que provocan la degradación y / o contaminación del mismo con la cual se realiza un diagnóstico subjetivo del motor y se orientan los posibles trabajos de mantenimiento. Por ejemplo si es por: A – Carbón. Este aparece por el paso de los productos de la combustión al aceite mediante el soplado (pase de gases al cárter durante la explosión y la expansión) y los fallos que producen un aumento anormal del contenido de materias carbonosas pueden ser las siguientes: 1. Fallos por mala combustión por mezcla rica como:

Fallos en el sistema de alimentación.

Filtro de aire o conducto de admisión obstruido (mezcla rica).

2. Desgaste excesivo del grupo cilindro-pistón.


Pasan más productos de la combustión al cárter, no se logra la presión adecuada lo que afecta a la combustión.

3. Filtro de aceite obstruído e ineficiente (no retiene el carbón). 4. Degradación del aceite (produce lacas, barnices que son productos del carbón).

B – Insolubles. Las principales fuentes de formación de insolubles son la oxidación, la combustión, el desgaste y la contaminación externa, debido a fallos en: 1. Sistema de alimentación. 2. Entrada de aire sin filtrar. 3. Filtros de aire y / o aceite ineficientes. 4. Altas temperaturas. C – Combustible. Se introduce al aceite mediante el soplado (durante la compresión pasan vapores) debido a fallos en: 1. El sistema de alimentación (ej. gotea el inyector). 2. En la combustión (mezcla rica). D – Agua. Procedente de la combustión (se produce vapor de agua) o sistema de enfriamiento y los fallos que la puede producir son las siguientes: 1. Averías en el sistema de enfriamiento, tales como grietas en la culata, junta de

culata defectuosa, etc. 2. Por condensación en el interior del motor como consecuencia de bajas

temperaturas, motor frío o mediante el aumento de la presión en el cárter (no salen los vapores, por respiradero obstruido).

Conclusiones sobre el ensayo de la mancha. 1. El ensayo de la mancha no da valores cuantitativos ya que su interpretación se hace

de forma cualitativa. Sin embargo, en su análisis se pueden obtener importantes conclusiones sobre el aceite y el motor.

2. Esta técnica es principalmente recomendada para el análisis de la detergencia, la capacidad de dispersante del aceite y su contaminación con carbón, pero también se puede diagnosticar a través de la mancha contenido de insolubles, oxidación del aceite, combustible, agua y partículas metálicas.

3. El correcto diagnóstico a través de la mancha debe recaer en un experto que con su

experiencia sea capaz de interpretarla, decidiendo sobre el estado técnico del aceite


y en caso que se condene, sepa dirigir las acciones de mantenimiento del motor, si la degradación no es por envejecimiento del mismo.

4. Con esta técnica se logra reconocer de forma rápida el estado técnico del aceite y

posibles anomalías funcionales sin necesidad de mandar una muestra de aceite a los laboratorios especializados con el consiguiente ahorro económico y de tiempo (ya que el mandar la muestra al laboratorio su respuesta puede demorar varios días).

5. Los contaminantes que pueden condenar un aceite para motores de combustión

interna tales como el combustible, el agua, en carbón y los insolubles pueden ser diagnosticados por el ensayo de la mancha.

CAP. V - SOBRE EL DIAGNÓSTICO A TRAVÉS DEL ACEITE. 5.1 - Vinculación entre los niveles o métodos de diagnóstico a través del aceite. 1 - Nunca comenzar por el nivel III, excepto que se quiera cuantificar metales del desgaste. Es caro y lento. 2 - Comenzar por el nivel I, debe ser sistemático y complementado por el nivel II, utilizar el nivel III en casos limitados dado por: a- Detección de posibles fallos por desgaste en el análisis del nivel I y II. b- Como consecuencia de mantenimiento correctivo, debido a la necesidad de

especificar las causas que producen una acción de este tipo. 5.2 - Selección de técnicas de diagnóstico a través del aceite. Queda claro que la selección de todas las técnicas como variante para ser usado en el diagnóstico del aceite es antieconómica, ya que:

En la actualidad el análisis del ensayo de la mancha en el mundo desarrollado se hace con sistema de video (SV) y unidad VAO (Visión Asistido por Ordenador).


a- Se puede llegar a un mismo resultado con diferentes técnicas, ejemplo: La dilución con combustibles se puede obtener por medio de los ensayos de viscosidad, punto de inflamación, mancha, combustible por normas ASTM.

b- Por otro lado hay parámetros de diagnóstico que pueden no interesar para una máquina en particular, ejemplo: En un MCI no es de interés la demulsibilidad y en un transformador no es de interés la detergencia.

5.3 - Elementos a tener en cuenta para la selección de niveles y técnicas. a. Importancia de la máquina. Hay que tener en cuenta la categorización de la máquina

(A, B, C).

b. Tipo de agregado a diagnosticar (MCI, reductor, turbina). ¿Qué parámetros de diagnóstico se van a tener en cuenta en cada caso?

c. Nivel de respuesta que se desea (profundidad en el estudio).

No preciso y cualitativo → en campo, método rápido.

Preciso y cuantitativo → en laboratorio.

d. Objetivos que se persiguen.

Solo el aceite.

Solo el agregado que se lubrica.

Ambos.

e. Acceso a las diferentes técnicas.

f. Solvencia económica de la entidad. 5.4 - Implementación de un sistema de mantenimiento mediante el análisis de aceite en una empresa de transporte. La implementación de las técnicas de análisis de aceite en una empresa de transporte puede ser costosa:

Por el elevado precio de algunos de los instrumentos.

Porque requiere de personal especializado para la manipulación de los equipos e interpretación de los resultados.

Sin embargo el uso de esta tecnología puede ser económicamente efectiva si es empleada apropiadamente, combinando las técnicas rápidas a nivel de taller o empresa con las técnicas especializadas a nivel de laboratorios externos de los propios proveedores en sus servicios de post venta o contratando a terceros que es la tendencia moderna de mantenimiento.


Condiciones a tener en cuenta: 1. Posibilidad y facilidad de implementación.

Depende de las condiciones existentes, espacio y personal a utilizar, así como las normas requerida en cada caso. Por ejemplo. La instalación de un equipo para medir el punto de inflamación requiere de un espacio ventilado, para evitar concentraciones de vapores de combustible que puedan provocar un accidente.

2. Facilidad de manipulación y análisis de resultados. Es necesaria la formación del personal.

3. Tiempo de ejecución y respuesta del análisis.

4. Riesgos de accidentes. 5. El costo.

Relacionado con la inversión de los equipos de análisis, las instalaciones auxiliares, materiales, formación del personal.

6. Los elementos a tener en cuenta para la selección de niveles y técnicas. El método (los métodos) que se empleen debe:

Garantizar la máxima información con el menor número de ensayos.

Garantizar un balance entre la información que se obtiene, el costo y el tiempo de respuesta.

Garantizar que los resultados de las mediciones puedan informatizarse. Las respuestas que se esperan con esta tecnología son: a. El estado técnico del lubricante. b. Los niveles de desgaste de las piezas del agregado que se lubrica. c. Las causas posibles de las anomalías. d. Las acciones a ejecutar para resolver las anomalías. 5.5 – Propuesta de métodos y técnicas para un sistema de diagnoóstico a través

del aceite para los MCI de una empresa de transporte. Tabla 5.1 - Propuesta de técnicas por niveles

NIVEL III Espectrometría de emisión atómica

NIVEL II ν100 oC , ν40

oC (Otswall), BN, punto inflamación (PI),

insolubles n – pentano con coagulante, agua ,ceniza ( opcional )

NIVEL I Subjetivas, lubrisensor, viscosidad cinemática, agua por crepitación, ensayo de la mancha.

Método clásico de La Castrol (análisis de rutina).

NIVEL II →→ ν40 oC, ν100

oC (Otswall), PI (PMCC), BN, insolubles, H2O.,

cenizas ( opcional ).


Deducen: 1. El combustible por el PI y viscosidad. 2. El carbón por insoluble y mancha. 3. La detergencia por el BN, mancha e insolubles. Determinar el carbón por el fotómetro IFP, puede emplearse como técnica del Nivel I o II (este equipo usa el principio del ensayo de la mancha, usa un papel de filtro, se le echa la gota de aceite y se le pasa un rayo de luz y por opacidad se mide la concentración de carbón). 5.6 - Parámetros condenatorios.

A - Viscosidad. El aceite es condenado por su viscosidad cuando presenta: 1 – Un aumento o disminución de 10 SAE. 2 - Un aumento de entre un 25 al 30 % del valor nominal (Sn) o disminución de entre un 20 ó 25 % del Sn. B- Punto de inflamación [SN = (200 - 260) 0C]. Se condena:

1. Cuando presente una disminución de entre un 25 al 30 % del valor nominal. 2. Cuando disminuye hasta 180 0C (según Cubalub). C - Basicidad. Un aceite de motor se condena por este parámetro cuando:

1 - TAN = BN 2 - Si el BN presente una disminución de entre un 25 al 50 % del valor nominal. Disminución del BN hasta un 30% →→→ Bien Disminución del BN 30 - 50% →→→ Regular Disminución del BN más de un 50% →→→ Mal D - Insolubles. Un aceite de motor se condena por la presencia de insolubles cuando el peso del insoluble es mayor o igual al 2% del peso de la muestra. E - Carbón (Sp = 0.5%). El aceite se condenado cuando el peso del carbón alcanza el 2% en peso. F – Agua. Un aceite de motor se condenado por tener agua cuando ésta alcanza el 0.2% en el volumen de la muestra. G - Cenizas.


El aceite de motor es condenado cuando alcanza el 0.1% en peso de cenizas por encima del valor de referencia (aceite nuevo). H - Combustible: El aceite es condenado por presentar combustible si contiene: 2% en volumen para gasolina. 5% en volumen para Diesel. Tabla 5.2. Límites condenatorios en general para MCI (según Cubalub)

Elementos ppm POSIBLE FUENTE DE ORIGEN

Aluminio 40 Cojinetes, bujes, block, pistones, turbo, bomba, polvo, arandelas

Cromo 40 Cojinetes, aros, rodillos, válvulas de escape

Cobre 40 Cojinetes, bujes, arandelas, bomba

Hierro 100 Block, cojinetes, cilindros, bomba, pistones, tornillos, válvulas

Silicio 20 Juntas, empaquetadura, polvo atmosféricos, aditivos depresores del punto de fluidez y antiespumantes

Estaño 40 Cojinetes, bujes, pistón

Plomo 100 Cojinetes

En la actualidad existen equipos especializados para la valoración de las muestras de aceite en el análisis de metales del desgaste que disponen de curvas de comportamiento de las principales marcas y modelos de los MCI existentes en el mundo y que dan respuesta inmediata del estado del mecanismo, así como, recomendaciones de las medidas a tomar en cada caso específico. 5.7 - Procedimiento para realizar el diagnóstico. El estado técnico del motor de combustión interna (MCI) se determina estableciendo el grado de contaminación del aceite debido a la presencia de partículas del desgaste o sustancias ajenas a su composición (refrigerantes, combustible, carbón, etc.). El estado técnico del aceite está determinado por la degradación y contaminación que ha sufrido. La degradación es la pérdida de su capacidad de lubricar por una variación de sus propiedades físicas o químicas y de sus aditivos, la misma se puede evaluar midiendo sus propiedades en la muestra de aceite tomada o sea viscosidad, BN, detergencia, constante dieléctrica, punto de inflamación, contenido de cenizas, espuma, demulsibilidad, etc. La contaminación del aceite se puede determinar cuantificando en una muestra de lubricante el contenido de partículas metálicas del desgaste, polvo, materias carbonosas, combustibles, agua, insolubles, etc. Utilizando algunas de las técnicas de análisis de propiedades físico- química se obtienen los valores medidos de los síntomas de contaminación y degradación. Estos


valores se caracterizan cuantitativamente, utilizando una escala de caracterización absoluta, obtenido a partir de los límites críticos, que se obtienen después de un análisis estadístico de la misma base de dato con que se investigó el desgaste del motor, la caracterización cualitativa es una consecuencia de la anterior. Con el resultado de la caracterización se puede evaluar el estado del motor diagnosticando, los fallos que producen contaminación y degradación del aceite y se pronostica el período de cambio del aceite. Pasos del procedimiento del diagnóstico a través del aceite:

1. Toma de la muestra. 2. Análisis de la muestra en campo o en laboratorios especializados. 3. Interpretación de los resultados. 5.8 - Toma de la muestra de aceite (muestreo). Para realizar el diagnóstico a través del aceite se debe enviar una muestra de aceite al laboratorio (rápido, clásico o / y complejo) con el fin de poder analizarla, interpretar los resultados de los análisis y tomar las medidas adecuadas, o sea, retirar o dejar en servicio la carga de aceite según sus condiciones, en caso de que esté degradado o estén presentes contaminantes, conocida su naturaleza, poder localizar la fuente de donde provienen. Los objetivos de una buena muestra de aceite son: 1. Obtener el máximo de información del lubricante 2. Conocer su contaminación y 3. Determinar el desgaste de la máquina. El tipo de análisis a que va a ser sometida la muestra de lubricante influye directamente sobre el muestreo, por eso el procedimiento de muestreo debe hacerse de la manera más correcta previendo así la posibilidad de obtener resultados inciertos que conduzcan a interpretaciones erróneas. Por lo tanto se deben hacer las siguientes preguntas a la hora de tomar la muestra: 1. ¿Dónde? 2. ¿Con qué? 3. ¿En qué? y 4. ¿Cómo tomar la muestra? Un procedimiento de muestreo correcto implica tomar en consideración un número de factores muy importante como son: 1. El lugar apropiado para tomar la muestra. 2. La frecuencia de muestreo. 3. El método de muestreo.


4. La cantidad de muestra. 5. El envase. 6. La información que acompaña a la muestra. I - El lugar de toma de la muestra. El lugar seleccionado para tomar la muestra depende del análisis a que va a ser sometido el lubricante y esto se consigue solo mediante la correcta selección del punto de toma de la muestra (el puerto). El puerto debe estar en una zona viva.

Con fluido en movimiento.

En zonas turbulentas tales como codo.

Después de las piezas lubricadas.

En condiciones típicas de trabajo.

Antes de los filtros. No muestrear.

En un fluido sin movimiento o tubos ciegos.

En zonas de flujo laminar (las grandes se pegan a las paredes y si el flujo es de alta velocidad pasan de largo).

Del tanque o después del filtro.

Con la máquina fría o sin trabajar. Por eso: 1 - Si se quiere determinar si el aceite puede continuar prestando servicio, entonces la muestra debe ser representativa del aceite del sistema y para esto la muestra debe ser tomada lo más cerca posible del punto de retorno del aceite al cárter o en su defecto deberán ser tomadas muestras parciales de diferentes puntos del depósito logrando una muestra representativa del contenido total. Este muestreo es típico de sistemas hidráulicos, turbinas de vapor, etc. 2 - De no ser posible efectuar el muestreo con el equipo operando, la muestra debe ser tomada lo más cerca posible a la superficie del depósito, inmediatamente después que la máquina ha dejado de operar, evitando así la evaporación de un combustible que pudiera estar contaminando el aceite o la posible sedimentación de contaminantes, tales como agua, suciedad y partículas metálicas. En los MCI la muestra no debe tomarse con el motor frio o 30 minutos después del motor apagado. 3 - Debe tenerse en cuenta, siempre que se estén muestreando lubricantes, bien sea para determinar su condición o bien para saber si está contaminado, que la muestra deben tomarse antes de cualquier equipo de filtración, para que las características de esta sean proporcionales a las del aceite del sistema.


4 - Solo se justifica tomar muestras antes y después del filtro, si se desea evaluar la eficiencia de éste. 5 - En los motores de combustión interna (MCI) la muestra debe ser tomada después de la bomba de aceite y antes del filtro. Se debe evitar muestrear por el tapón de drenado del cárter o por la varilla (bayoneta) de medir el nivel de aceite. 6 - Si se quiere determinar la naturaleza de algún contaminante sólido presente en el aceite, entonces la muestra debe ser tomada después que el aceite ha estado en reposo cierto tiempo y debe tomarse del fondo del cárter o deposito, para que sea representativa de los contaminantes asentados. II - Frecuencia de muestreo. La frecuencia de muestreo depende de prácticas ya establecidas, que obedecen: 1 - A programas rutinarios (planificados) característicos de la industria o a un tipo específico de máquina. 2 - A análisis no rutinarios (por diagnóstico) que se realizan cuando existe sospechas sobre el funcionamiento anormal o fuera de lo común. Para fijar dicha frecuencia se emplea la experiencia de los expertos, de los proveedores o se determina con las herramientas de la teoría de la fiabilidad. Factores que influyen en la frecuencia de muestreo: 1. Severidad ambiental del fluido:

Ambiente húmedo o con polvo.

Altas cargas, presiones y velocidades.

Altas temperaturas de operación.

Choques, vibraciones, ciclo severo.

Contaminación química o radiación.

2. Edad del aceite. 3. Edad y condiciones de la máquina. 4. Consecuencia del fallo de la máquina (riesgos de seguridad, criticidad, costo de

reparación, costo del paro). III – Método de muestreo (manera de tomar la muestra). La muestra puede tomarse: 1 - A través de una válvula (grifo) de muestreo en la línea de circulación.


Si en el sistema se dispone de una válvula de muestreo en la línea de circulación del aceite, sencillamente se vierte la muestra en el recipiente para el envío al laboratorio. 2 - Con un tubo de extracción a través de la boca de llenado. Si la muestra debe ser extraída del depósito, puede hacerse a través de la boca de llenado, si esta última se encuentra por encima del nivel del aceite. Cuando la muestra debe ser tomada a través de la boca de llenado o del tapón de nivel, puede emplearse una bomba de succión (de vacio) o un tubo flexible; extremando precauciones para evitar contacto con piezas en movimiento, si la máquina se encuentra en operación. En el caso de los motores de combustión interna se usa este método sino hay un puerto disponible en zona viva. La manguera se introduce por el tubo de medir el nivel de aceite, esta práctica no asegura la consistencia de la muestra. 3 - Si la máquina se encuentra parada puede obtenerse directamente del orificio de drenaje. Si la muestra se toma a través de la válvula de drenaje o una tubería auxiliar, la cantidad extraída al inicio debe descartarse. Se toma la muestra esperando 5 segundos o después que se drenan uno o dos litros de aceite, tomándolo en medio del chorro, esto es si se va a vaciar toda la carga sino se desenrosca el tapón, se toman 5 litros de aceite en una vasija limpia y seca, después se toma la muestra deseada y el resto se vuelve a echar al tanque y se rellena si es necesario. Cuando la muestra se toma a través del orificio de drenaje se debe poner especial atención en la limpieza de la suciedad depositada en los alrededores exteriores del tapón y la boca. 4 - Cuando se está muestreando depósitos adheridos a alguna pieza de una máquina, aquellos deben removerse, preferiblemente con un raspador de madera o plástico, teniendo cuidado de no ocasionar desprendimientos de virutas que pasarían a formar parte de la muestra. 5 - Cuando se está muestreando grasa, es conveniente enviar al laboratorio la parte lubricada (cojinete, engranaje, esto en caso de fallo) para su examen. Desde luego la unidad no debe limpiarse antes de mandarla al laboratorio y debe manejarse lo menos posible para que se conserve casi en las mismas condiciones en que estaba operando. En caso de que no sea posible enviar las diversas partes para el examen, entonces se debe tomar muestras de la grasa. Para esto debe utilizarse una espátula o alguna herramienta similar. Debe descartarse la utilización de madera, ya que esta tiende a absorber una parte del aceite de la grasa y de esta forma los resultados del análisis se verán afectados.


6 - En tanques estáticos tome la muestra en la mitad, entre el nivel del aceite y el fondo, lejos de las paredes del tanque. Utilice una varilla pesada para conseguir una muestra consistente de las condiciones de operación, amarre la manguera a la varilla y utilice una bomba de vacío. IV- Cantidad de muestra. Para el análisis de la muestra en el laboratorio deben ser enviada como mínimo las siguientes cantidades de lubricante usados, lo cual garantiza que el laboratorio pueda efectuar las pruebas indispensables para determinar el estado del producto. Tabla 5.3 - Cantidad de muestra

TIPO DE MUESTRA CANTIDAD

1 - Aceite para MCI (laboratorio clásico y /o complejo) 0.5 - 1 litro

2 - Aceite para MCI (método rápido) 125 ml *

3 - Aceite para transmisión y engranajes 0.5 litros

4 - Aceites para turbina, sistemas hidráulicos y de circulación 1 litro

5 - Aceite solubles y no solubles para corte 1 litro

6 - Grasas 1 kg

7 - Depósitos sólidos 100 amos

8 - Lodos 0.5 litros

* Se usan 60 ml para el ensayo y el resto queda de muestra testigo. V- Recipiente para el envío de muestras. El embase (pote) para el envío de la muestra debe reunir las siguientes características: 1. Químicamente inerte. 2. Cierre hermético. 3. Irrompible. 4. De peso liviano. 5. Capacidad adecuada. Consejos prácticos para asegurar la limpieza del pote de muestra: a. Utilice potes especiales para análisis de aceite. b. Estéril (no es lo mismo que limpio). c. No reutilice los potes de muestra. d. Mantenga los potes cerrados todo el tiempo. e. Almacenar en lugar limpio y seco. f. Si no está seguro de la limpieza del pote, llene y vacíe el pote 5 veces con aceite de

muestra antes de tomar la muestra definitiva. g. Se deben tener bolsa limpia (tipo Zip – lock) para el envío del pote al laboratorio. Según estas características los envases ideales son:

i. Los de plásticos.


ii. Los de hojalatas. iii. Los de vidrio de calidad de laboratorio (transparentes).

La transparencia del plástico permite al laboratorista analizar visualmente la muestra, identificar color, observar turbidez y ver si existen contaminantes en suspensión o asentados. Los envases de hojalatas son prácticos y ligeros, pero cuando se usan se hace necesario vaciar el contenido de la lata para la inspección visual y para examinar el interior de la lata buscando depósitos adheridos. También es necesario cerciorarse de que la superficie interior no esté oxidada o presente señales de herrumbre, ya que esto alteraría las características de la muestra. Debe descartarse todo tipo de envase que requiera para su cierre hermético una arandela de goma, ya que ésta será atacada por el aceite originando una pérdida de muestra y una contaminación de la cantidad restante. VI – Información que debe acompañar a la muestra. El proceso de muestreo no termina con la toma de la muestra, por correcto que haya sido el procedimiento seguido. Es absolutamente necesario acompañar la muestra con toda la información posible, en la forma más clara y precisa con el propósito de que en el laboratorio se pueda efectuar una correcta interpretación de los resultados obtenidos al analizar la muestra y hacer las recomendaciones más adecuadas. La muestra debe ir acompañada de la siguiente información: 1. Nombre y dirección del cliente. 2. Fecha de toma de la muestra. 3. Nombre y grado del producto. 4. Maquina, marca, tipo y modelo. 5. Labor (kilómetros, horas, etc.) de servicio de la máquina. 6. Labor (kilómetros, horas, etc.) de servicio del lubricante. 7. Labor (kilómetros, horas, etc.) de servicio del filtro. 8. Capacidad del sistema (cárter). 9. Aceite añadido desde el último cambio. 10. Naturaleza del problema (de no ser un análisis rutinario). Se debe destacar que siempre que se envíen muestras de aceite usado al laboratorio es necesario enviar una muestra patrón (aceite nuevo) del lote que se está usando, para tomarlo de referencia. Tome la muestra del tanque en la mitad entre el nivel del aceite y el fondo. Se puede emplear una bomba de succión y una manguera o un pote con una plomada que garantice la inmersión y que no se tome la muestra del fondo ni de la superficie. 5.8.1- Muestreo de lubricantes almacenados (sin usar) en tanques a granel o semi - graneles (tanque de 55 galones).


Si se toma la muestra del fondo se identifica asentamiento de aditivos, lodos, agua, herrumbre y bacterias.

Si ladea el tanque de 55 galones podrá localizar mejor las concentraciones de agua, polvo, floculación y otros insolubles.

El muestreo en la superficie identifica estratificación de aditivos. 5.8.2 - Resumen sobre el muestreo de lubricantes: Al muestrear un lubricante, debe ponerse especial cuidado en evitar que la muestra se contamine con algún material exterior ya sea del envase donde se toma la muestra, herramientas usadas o el ambiente circundante; cualquier descuido en la toma de la muestra puede conducir el envío de muestra no representativas, cuyo análisis arrojarían resultados no concordantes con la realidad, lo cual puede conducir a recomendaciones erróneas sobre el lubricante y el equipo a lubricar. A. Muestreo correcto: 1. Máquina operando. 2. Muestreo en zona viva. 3. Antes del filtro o después de los componentes de la máquina. 4. Válvulas y dispositivos de muestra lavados y potes limpios. 5. Frecuencia de muestreo apropiada. 6. Labor (horas, kilómetros) del aceite. 7. Envío de la muestra inmediatamente al laboratorio (antes de las 48 horas). B. Muestreo incorrecto: 1. Tomar la muestra del fondo del cárter o del depósito. 2. Tomar la muestra de la superficie del cárter o del depósito. 3. Tomar la muestra con la máquina parada (sistema frio). 4. Tomar la muestra después de relleno de aceite. 5. Tomar la muestra después del cambio de aceite.

6. Cambio de sitio (puerto) de toma de la muestra. 7. Cambio en el procedimiento de muestreo.

8. Embase o pote de muestra sucio. 9. Falta de información en la etiqueta de la muestra.

10. No enviar la muestra al laboratorio en el tiempo establecido.

11. Usar la misma manguera en la toma de varias muestras (contaminación de

dispositivos de muestra con otros aceites).


12. La manguera de toma de la muestra muy corta o muy larga. 13. Dispositivos de muestreo (ej. bomba de vacio) sucios.

14. Muestreo sucio y sin purgar. 15. Esperar días o semanas antes de mandar las muestras al laboratorio. 5.9 - Experiencia de toma de muestra de aceite en una empresa transportista de carga por carretera en el año 2009.

A - Técnica operatoria de muestreo empleada para el aceite usado: 1. Verificar la limpieza y fregado del motor en especial el cárter. 2. Limpieza minuciosa del envase colector (cubo) y demás accesorios con desengrasante y estopa sin dejar trazas de agua, aceite y otras impurezas. 3. Limpiar las áreas adyacentes del tapón de drenado. 4. Aflojar tapón del drenado hasta que empiece a fluir el aceite. 5. Dejar escurrir 2 litros de aceite que serán desechados. 6. Recoger 5 litros de aceite en el envase colector (cubo) preparado para la recogida de la muestra. Verter con todas las precauciones desde el envase colector (cubo) hacia el pomo de la muestra usando el embudo seleccionado, evitando cualquier posible contaminación del aceite. 7. No llenar completamente el pomo garantizando aproximadamente 500 ml. 8. Volver a reapretar tapón de cárter. 9. Verter el sobrante de aceite (aproximadamente 4,5 litros) extraído al cárter nuevamente. 10. Medir nivel y rellenar.


11. Limpieza minuciosa del envase colector (cubo) y demás accesorios usados con desengrasante y estopa sin dejar trazas de agua, aceite u otras impurezas. Soplar con aire a presión para secar. 12. Guardar los accesorios en lugar seco y protegido del polvo, agua etc. 13. Limpieza exterior del pomo de la muestra. 14. Escribir los datos solicitados en la etiqueta definitiva y pegar al pomo. 15. Almacenar la muestra tomada en lugar seguro y mandar las mismas al laboratorio asignado preferentemente antes de las 48 horas. B - Tarjeta de identificación de la muestra de aceites.

Empresa: Transportista de carga por carretera.

Puerto: Carter

Aceite: Aceite CASTROL ULTRAMAX SAE 25W 50 API CF-4/SG.

Tiempo de servicio del aceite: ¿?????

Fecha de entrega al laboratorio: ¿?????

Observaciones: ¿????? C - Técnica operatoria de muestreo empleada para el aceite almacenado nuevo: 1. Determinar la cantidad de lotes diferentes en fecha que existen en el almacén del

mismo tipo de aceite que se usa para el motor de las cuñas. 2. Verificar la limpieza y fregado de la bomba de trasiego y embudos sin dejar trazas

de agua, polvo, etc. 3. Limpieza de las áreas adyacentes y de la tapa del tanque. 4. Medir distancia desde el fondo hasta la mitad del nivel de aceite. 5. Regular tubo de succión de la bomba o dispositivo de extracción a la distancia

medida. Ladear el tanque colocando un calzo de madera o similar debajo del mismo. 6. Desenroscar tapa del tanque. 7. Conectar bomba o dispositivo de extracción al tanque. 8. Verter directamente en el pomo evitando el contacto con otras superficies. 9. Verter con todas las precauciones y no llenar el pomo de muestra completamente,

solamente garantizar aproximadamente 500 ml. 10. Desenroscar la bomba o dispositivo de extracción. 11. Enroscar tapa y retirar calzo. Observaciones: Se debe tomar una muestra de aceite sin usar para cada lote que exista. Si el lote lo componen 4 tanques con escoger uno de ellos para realizar la extracción es suficiente. El aceite a muestrear debe ser el mismo que se usa para el motor de las cuñas (SAE 25W 50). D - Ensayos solicitados a SETECNA para aceites de MCI usados. 1. Viscosidad cinemática a 40 grados centígrados.


2. Viscosidad cinemática a 100 grados centígrados. 3. Contenido de Agua. 4. BN (TBN). 5. Insolubles en n – pentano con coagulante. 6. Punto de inflamación. 7. Contenido de cenizas totales. 8. Análisis de resultados y recomendaciones. E - Ensayos solicitados a SETECNA para aceite de MCI nuevo. 1. Viscosidad cinemática a 40 grados centígrados. 2. Viscosidad cinemática a 100 grados centígrados. 3. BN (TBN). 4. Punto de inflamación. 5. Contenido de agua. 6. Contenido de cenizas sulfatadas. CAPITULO VI - DIAGNÓSTICO A TRAVÉS DEL ACEITE A MÁQUINAS

INDUSTRIALES

Dentro de esta clasificación de máquinas industriales se encuentran las turbinas industriales, sistemas hidráulicos, engranajes y compresores. 6.1- Turbinas industriales, a vapor o gas. A - En las turbinas a vapor, la causa principal de contaminación del aceite es el agua, esta puede llegar al sistema de lubricación por condensación debido a filtración de vapor ocasionada por la gran fuerza de impacto que ejerce el vapor de agua inyectado a la turbina. Como consecuencia de esto, una cantidad excesiva de agua puede contaminar al aceite lo cual puede producir formación de herrumbre en las partes metálicas del equipo. Un mantenimiento deficiente tal como la falta de decantación para eliminar el agua, así como la contaminación del aceite para turbinas como otros aceites o grasas, pueden disminuir el período de vida del aceite. En turbinas a vapor utilizadas en unidades de propulsión marinas las posibilidades de que ocurra la contaminación del aceite lubricante con agua, son mayores, por lo cual deben extremarse las medidas de mantenimiento. B - Las turbinas a gas industrial y marinas que operan a altas temperaturas, requieren de aceites lubricantes con propiedades antioxidantes especiales. Por lo general este tipo de turbina tienen un sistema de lubricación separado para el sistema hidráulico de control en el cual se utilizan aceites resistentes al fuego que disminuyen al mínimo los riesgos de incendio. Los aceites para turbinas pueden tener una vida útil sumamente larga. En las turbinas a vapor llegan a alcanzar hasta veinte años de servicio. En las turbinas a gas pueden alcanzar una vida aproximada de 11 a 12 años.


La experiencia ha demostrado que a través del análisis de una muestra de aceite usado, es posible anticipar problemas de las partes lubricadas en un equipo o establecer la condición del aceite para saber si está acercándose a los límites permisibles de contaminación. Las pruebas que usualmente se realizan a los aceites usados para turbinas son los siguientes: Acidez, viscosidad, contenido de agua, demulsibilidad, espuma, Insolubles y contenido de sal. 1 – Acidez. Los aceites para turbinas industriales del tipo inhibidos contra la oxidación y la formación de herrumbre usualmente dan un servicio prolongado sin mostrar un incremento significativo de la acidez. La prueba de acidez permite determinar si el aceite se ha deteriorado por oxidación, ya que cuando esto ocurre se produce compuestos que le proporcionan características ácidas al lubricante. Aceites en buenas condiciones pueden mostrar valores de alrededor de 0,2 mg KOH/g (0,2 mg KOH en un gramo de la muestra) o menos en sus primeros 12 años de vida. Con el transcurso de los años el aceite irá perdiendo sus condiciones y comenzará aumentar su valor de acidez, por ejemplo a 0,3 ó 0,4 mg KOH/g, momento en el cual deben intensificarse los períodos de prueba, debido a que el intervalo de tiempo entre el valor de 0,4 y 1 mg KOH/g puede ser realmente corto, ya que después que el aceite ha alcanzado el valor de 0,4 mg KOH/g, la oxidación se incremente apreciablemente. Este último valor se considera un máximo de seguridad y valores de 0,5 mg KOH/g o mayores indican que se debe proceder al cambio de aceite. 2 – Viscosidad. En los aceites para turbinas se tiene como regla general, que los mismos no experimenten aumento significativo de viscosidad durante su uso. Como nivel de referencia de esta se toma el valor de viscosidad del aceite nuevo y se considera que una variación del 10 % de este valor es indicativo de un alto grado de deterioro. Sin embargo, un aumento de viscosidad sobre el 5 % del valor de referencia indica que se ha producido una oxidación o contaminación y las causas de ese aumento deben ser investigadas. Si la causa de este incremento fuese consecuencia de la degradación del aceite, el mismo debe ser cambiado. El límite condenatorio para esta propiedad es un 10 % de viscosidad por encima del valor patrón. 3 - Contenido de agua.


El aceite para turbina se contamina con el agua que logre filtrarse a través del sistema de lubricación. Para los casos en que el contenido de agua sea mayor al 0,2 % se recomienda realizar pruebas de demulsibilidad a fin de poder establecer la facilidad que presenta el aceite de separarse del agua. Si esta prueba resulta positiva, el aceite se deja reposar y se drena el agua con lo cual, el mismo puede ser reutilizado, de lo contrario el aceite debe ser cambiado. Es recomendable que mientras se realice el cambio de aceite o drenaje del agua, se inspeccionen los sellos y empacaduras de la turbina a fin de verificar el buen estado de los mismos, con lo cual se puede evitar la formación de emulsiones permanentes, herrumbres y fallas de lubricación. 4 – Demulsibilidad. Debido a los problemas que origina la presencia del agua en el aceite para turbinas, este debe ser sometido a la prueba de demulsibilidad. Como el agua reduce la capacidad de lubricación del aceite y facilita la herrumbre de las partes metálicas de la turbina, esta debe separarse del mismo. Mediante la prueba de demulsibilidad se puede establecer si el aceite lubricante puede ser recuperado y reutilizado. En la prueba se establece como valor preventivo en aceites para turbinas una cantidad de emulsión menor de 3 ml en una hora. Valores mayores indican que el aceite ha perdido su capacidad de separarse del agua, impidiendo que esta sea drenada y por lo tanto debe ser cambiado. 5 – Espuma. La formación de espuma es un problema que no se presenta con mucha frecuencia en los aceites para turbina, debido a que los mismos son formulados con aceites básicos altamente refinados que no dan origen a formación de espuma. La formación de espuma se debe principalmente a desperfectos mecánicos tales como: 1. Velocidad excesiva de circulación del aceite. 2. Filtraciones de aceite a través del sistema de succión de la bomba. 3. Presión de aceite demasiado alta. 4. Filtraciones de aire al sistema de lubricación a través de cojinetes. 5. Temperatura del aceite demasiado baja. 6. Sellos defectuosos de la bomba. Un valor aceptable de formación de espuma es una variación del 25 % en volumen con respecto al aceite sin uso. Si la prueba indica un buen estado del aceite se debe proceder a realizar una revisión detallada del sistema de la lubricación de la turbina,


haciendo énfasis en los desperfectos mencionados anteriormente, debido a que posiblemente algo está funcionando inadecuadamente. 6 – Insolubles. Se refiere a la cantidad de material sólido contaminante presente en el aceite usado. Para establecer estos valores se utilizan en los aceites para turbinas dos métodos. 1. El primero es aplicado en turbinas industriales, en el cual la contaminación se

expresa como un porcentaje en peso. Estos valores pueden encontrarse en el intervalo de 0,0005 % y 0,1 % en peso; usualmente se consideran resultados satisfactorios para estos aceites niveles comprendidos entre 0,001 y 0,0005 %.

2. Un segundo método para establecer la contaminación con materiales sólidos, consiste en determinar el número de partículas u su tamaño. Este método de conteo de partículas, sólo es necesario en algunas aplicaciones industriales de turbinas a gas.

La escala más comúnmente usada con este método corresponde a lka Norma Americana “U.S National Aerospace Standard (NASA 1638)”. Esta norma establece un número de clases donde cada clase define el número y el tamaño de las partículas en 100 ml de la muestra. Los requisitos típicos de esta clasificación corresponde a una clase 7 para los sistemas de lubricación de turbinas industriales a gas, operando a presiones de hasta 35 atmósferas. Esto corresponde a aproximadamente 0,00004 % en peso o menos. Algunas turbinas a gas de alta presión requieren en los sistemas de control valores no mayores de 0,00005 % en peso. Estos valores constituyen los límites permisibles de contaminación en los aceites para turbinas industriales; valores mayores dictaminan de inmediato el cambio de aceite lubricante. 7 - Contenido de sal. La presencia de sal en el sistema de lubricación de una turbina es un indicativo de contaminación con agua de mar, por lo tanto, este tipo de prueba es realizada solamente a los aceites usados provenientes de equipos marinos o en instalaciones cercanas al mar, donde pudiera existir la posibilidad de tal contaminación. La presencia de sal es indeseable en el aceite lubricante debido a su alto poder corrosivo, por lo tanto; deberán buscarse los medios que permitan su eliminación hasta alcanzar valores permisibles donde sea completamente inofensiva. Cuando el contenido de sal de un aceite en uso alcance el valor de 0,005 % en peso, el mismo debe ser sometido a un proceso de lavado con agua, un valor menor o igual a 0,001 % es considerado aceptable. La técnica del lavado mencionado tiene su fundamento en que la sal es más soluble en agua que en el aceite; luego por un proceso de drenaje puede ser separada junto con el contenido de sal y el aceite entonces puede ser nuevamente reutilizado. 6.2 - Sistema hidráulico.


Los análisis periódicos que se realizan a los aceites para sistemas hidráulicos, constituyen herramientas claves que prolongan la vida útil, tanto del aceite como la del mismo sistema. Aunque hoy en día los aceites hidráulicos son formulados con inhibidores de la oxidación y de la herrumbre, además de poseer aditivos antiespumantes y antidesgaste, estos no están exentos del deterioro y contaminación que puedan generar tanto los contaminantes externos como aquellos producidos en las partes internas del sistema. Una pronta detección de la degradación del aceite originada por la presencia de contaminantes puede reducir enormemente los daños en los equipos. Materias extrañas de naturaleza abrasiva que puedan entrar al sistema, agua y partículas metálicas provenientes del desgaste, constituye los contaminantes más comunes de los aceites hidráulicos en uso. Las pruebas realizadas para determinar el tipo y cantidad de contaminantes presentes en estos aceites son las siguientes: Viscosidad, acidez, contenido de agua y espuma. 1 – Viscosidad. Es norma que la viscosidad aumente según se oxida el aceite, no obstante, la viscosidad de los aceites hidráulicos en sistemas bien mantenidos y que operan bajo condiciones normales generalmente aumenta en forma muy lenta en el transcurso de

su uso y en aquellos sistemas que operan a temperaturas inferiores a 66 C el aceite puede brindar miles de horas de servicio. Un aumento rápido de la viscosidad puede ser debido a los siguientes factores: a. Funcionamiento inadecuado del sistema refrigerante, que al producir un aumento

brusco de temperatura trae como consecuencia la oxidación del aceite. b. Presencia de agua en el sistema que origina emulsiones altamente viscosas. c. Relleno del sistema con aceite de mayor viscosidad. Por otra parte, la viscosidad puede disminuir debido a una dilución por combustible, también por rellenar el sistema con aceite de viscosidad menor al utilizado. Un aumento en la viscosidad del 25 % con respecto a la viscosidad del aceite nuevo y una disminución del 10 al 15 % con respecto al mismo valor, constituyen los límites permisibles de contaminación sólo para aquellos aceites hidráulicos que normalmente funcionan con aceites de baja viscosidad y en consecuencia su variación debe ser mínima para garantizar la operatividad del sistema y proteger elementos como cojinetes, bombas y servomecanismos.


Para encontrar la causa que da origen a los cambios de viscosidad es imperante observar las variaciones que presenta el aceite en su acidez, debido a que si se mantiene dentro de un valor estable, es muy probable que tales cambios se deban a causas diferentes a la oxidación, por ejemplo, una dilución con combustible o contaminación con agua. 2 – Acidez. Generalmente los aceites hidráulicos contienen aditivos antidesgaste de origen metálico tipo ditiofosfato de Zinc que le imparte ciertas características ácidas de carácter inactivo. Debido a que la acidez es un indicativo del grado de oxidación del aceite en uso, en esta prueba deben hacerse comparaciones entre los valores de la acidez que presente el aceite analizado con el que tiene el aceite nuevo. El valor preventivo de la acidez del aceite hidráulico es de 0,4 mg KOH/g sobre el valor original, momento en el cual se deben intensificar las pruebas con el fin de establecer un control efectivo del mismo, evitando así daños en el sistema hidráulico. En todos los casos debe considerarse que la vida útil del aceite ha finalizado cuando su valor ácido alcanza un máximo de 2 mg KOH/g. Sin embargo, se debe cambiar el aceite cuando el aumento en el valor sobre un aceite nuevo alcanza 0,5 mg KOH/g, ya que después de este valor la acidez se eleva rápidamente. 3 - Contenido de agua. El agua es una de las causas más comunes de contaminación del aceite hidráulico y debe ser eliminada cuando se descubre su presencia, ya que forma emulsiones altamente viscosas que perjudican las válvulas, bombas y además reducen la vida de sus cojinetes. Su presencia no debe ser mayor que un 0,2 % en volumen, aunque para aceites hidráulicos con buenas propiedades demulsificantes se acepta hasta un 0,5 % en volumen de agua. Si la cantidad de aceite es elevada y no presenta otro síntoma de contaminación, es recomendable realizarle la prueba de demulsibilidad, que de resultar positiva indicará que el aceite se puede recuperar drenándole el agua que contenga. 4 – Espuma. La presencia de espuma en el aceite hidráulico disminuye su eficiencia y puede tener su origen en la filtración del aceite al sistema causado por el deterioro de los sellos de la bomba, bajo nivel de aceite o un retorno de éste a través de líneas ubicadas inadecuadamente. Dependiendo del tipo de aceite hidráulico utilizado, se establece como límite máximo de espuma un 25 % en volumen. Valores mayores indican que el aceite ha perdido sus propiedades antiespumantes.


6.3 – Engranajes. Los engranajes generalmente están expuestos a trabajos que requieren grandes esfuerzos, lo que origina problemas de calentamiento y desgaste de sus dientes. Es por ello que en su lubricación se usan aceites de la especialidad, capaces de brindar una efectiva protección a fin de reducir los esfuerzos que sobre estas piezas se producen. El uso prolongado de estos aceites, más allá de su vida útil, puede reducir sus características lubricantes, ya que bajo las condiciones de carga tan severas de operación a que están sometidos se suma la posibilidad de contaminarse con partículas provenientes del desgaste de los engranajes y de las partes metálicas de la máquina. Las elevadas temperaturas originadas por la fricción de estas piezas pueden producir cambios en las propiedades del aceite. Por todo esto, los aceites lubricantes para engranajes de uso automotriz e industrial son sometidos a pruebas que determinan las condiciones de los mismos, tipos y cantidad de contaminantes presentes. De igual forma los resultados así obtenidos pueden indicar, en algunos casos, el estado en que se encuentran los engranajes. Entre las principales pruebas están: Viscosidad y insolubles. 1 – Viscosidad. Debido a las altas temperaturas, el aceite para engranajes puede oxidarse, lo cual trae como consecuencia la formación de productos corrosivos, esto ocasiona pérdidas de eficiencia por fricción y eleva la temperatura de operación de los engranajes, lo cual se traduce en una disminución del tiempo de vida útil de la máquina. Por esto a lo largo de su servicio la viscosidad del aceite lubricante para engranajes aumenta y debe ser verificada con regularidad. La contaminación con materias extrañas produce el mismo efecto en el aceite. Se considera como límite condenatorio del aceite un valor de viscosidad del 25% por encima del valor de viscosidad que tiene el aceite nuevo. Valores mayores hacen necesario un cambio del mismo. 2 – Insolubles. La determinación de los insolubles permite estimar la condición en que se encuentran los engranajes así como el tipo de contaminantes sólidos presentes en el aceite lubricante. La contaminación con materias extrañas provenientes del medio exterior es un problema que depende en cada caso del diseño del engranaje y ambiente del lugar donde se encuentre instalado. El límite permisible de insolubles en estos aceites, no debe ser mayor de un 0.5% en peso. Valores mayores indican que el aceite debe ser cambiado, dependiendo del tipo


de contaminante que aparezca en la prueba, se recomendará revisar el equipo a fin de determinar el grado de desgaste presente en los engranajes. En caso de que solamente sean contaminantes externos, deberá ubicarse el lugar por donde se está filtrando para proceder a su corrección inmediata. Tabla 6.1 - Límites permisibles de contaminación para lubricantes según “MARAVEN”

ENSAYOS MCI Turbinas Industriales

Sistemas hidráulicos

Engra najes

Compre sores

1-Viscocidad Incremento máx en %

50

5

25

25

25

2 - Viscocidad Disminución máx en %

25

15

3 - Acidez Incremento máx en % mg KOH/g aceite)

-

0.5

0.5 sobre el valor del aceite

nuevo

-

-

4 - Basicidad Disminución máx en % mg KOH/g aceite)

0.1 + % peso del

azufre del combustible

-

-

-

-

5 -Demulsibilidad (ml de emulsión en una hora)

-

3

-

-

-

6 - Espuma (% en volumen)

-

25

25

-

-

7 - Agua (% máx en vol)

0.2

0.2

0.2

0.2

1

8 - Punto de inflamación 0C mín

180

-

-

-

-

9 – Combustible. Gasolina, dilución

2 %

-

-

-

-

10 –Combustible. Diesel, dilución

5 %

-

-

-

-

11 - Insolubles (% máx en peso)

2

0.005 (0.004% para

turbinas a gas)

-

0.5

0.1

12 – Contaminación con sal (% máx en peso)

-

0.005

-

-

-

13 - Metales (ppm) a - Aluminio

40

b – Cromo 40

c – Hierro 100

d – Silicio 20

e – Estaño 40

f- Plomo (Diesel) 100

g – Cobre 40


6.4 – Compresores. 1 - Contenido de agua. La presencia de agua en aceites usados en compresores, produce efectos corrosivos y de fatiga en la vida útil de los cojinetes de bola y de rodillos, lo que trae como consecuencia el deterioro del equipo y la reducción de su vida útil. El límite permisible de contaminación con agua para un aceite utilizado en compresores es de un 1% máximo en volumen. Si el aceite no presenta degradación por algún otro motivo, el mismo, de ser posible, puede ser sometido a un proceso de drenaje, con el fin de retirar el agua que lo contamina y de esta manera ser reutilizado. También se recomienda realizar una revisión del equipo con la intención de determinar el estado de los sellos y así poder constatar el motivo por el cual el agua ha contaminado el aceite. 2 – Insolubles. La determinación de contaminantes sólidos en los aceites usados pora compresores en servicio mediante la prueba de insolubles permite prevenir fallos en este tipo de máquina, consiguiendo alargar el período de vida útil de los mismos y de su aceite lubricante. Los contaminantes sólidos que pueden ser producto del desgaste de las piezas de las máquina, debido a la formación de productos carbonosos abrasivos o bien ser contaminantes provenientes del medio exterior, tienen un límite máximo permisible de 0.1% en peso. Valores mayores influyen en forma nociva sobre el funcionamiento del compresor reduciendo su eficiencia. CAPITULO VII - MANTENIMIENTO PROACTIVO. El Mantenimiento Proactivo es una moderna filosofía de gestión de mantenimiento que se inició de forma sistemática en la década del 70 del siglo XX, la última versión es la utilización del ACR Proactivo. El Mtto Proactivo puede definirse como la estrategia que está dirigida a localizar las causas de raíz de los fallos, para eliminarlos o controlarlos de manera que el efecto de estas causas (desgaste) no se presente, a diferencia de otros sistemas de mantenimiento que solo determinan síntomas o efectos, por eso esos sistemas son reactivos. El Mtto Proactivo actúa antes que ocurra el fallo, por eso es activo, sus acciones se hacen para eliminar las causas de raíz que provocan el fallo. Los otros sistemas de Mtto son reactivos, las acciones se hacen para eliminar el fallo y sus consecuencias o cuando está cerca de producirse el fallo.


En el Mtto Proactivo para eliminar las causas raíz se puede llegar en ocasiones a la modificación de elementos estructurales o al rediseño operativo del equipo para la eliminación del fallo. Las principales causas de raíz que provocan fallos puedes ser: 1. Contaminantes. 2. Desalineación. 3. Desbalances. Según la Ley de Pareto el 20% de los rubros provocan el 80% de los problemas. Entonces si la contaminación provoca aproximadamente el 85% del desgaste y el 90% del desgaste abrasivo, se nota la importancia de controlar los contaminantes como principal causa de raíz de los fallos. Las partículas menores de 10 micras son las más peligrosas y si el ojo humano solamente ve las mayores de 40 micras (un grano de sal puede tener 60 micras) se subestima la cantidad de partículas que pueden entrar al sistema de lubricación. Existen 2 tipos de contaminantes: 1 - Los generados por el lubricante en uso (lacas, barnices, lodos). 2 - Los presentes en el medio ambiente (partículas sólidas, humedad, temperatura, aire, productos químicos). Mtto Proactivo está enfocado al control de esta contaminación y establecer los métodos y los dispositivos para reducir o eliminar su impacto en las máquinas, prolongando de esta manera de 2 a 10 veces el tiempo de vida útil de la máquina. El análisis del aceite juega un papel vital en el programa de Mtto Proactivo, monitorear el lubricante proporciona la retroalimentación necesaria para controlar el programa exitosamente. Una aplicación correcta del Mtto Proactivo está relacionada con la lubricación y apoyada en las técnicas de análisis de aceite, puede extender la vida de la máquina hasta 10 veces. Las mejores prácticas de lubricación son la base de un programa de Mtto Proactivo y cimiento de todo programa de mantenimiento de clase mundial. La lubricación se desempeña mejor y duran más los lubricantes si van acompañado de una estrategia proactiva. Normalmente cuando ocurre un fallo, este es percibido porque genera ciertas manifestaciones o fenómeno de fácil localización (síntomas), no así las causas de raíz,


que mientras más complicado sea el sistema, mayor será la dificultad de localizar su origen, pudiendo atacar las manifestaciones del fallo pero no su origen, lo que se traduce en potencialidad de ocurrencia de fallos que se harán recurrentes, lo que implica que no se resuelve el problema que nos informa el síntoma, entonces vuelve a ocurrir el fallo y así sucesivamente sin eliminar la causa de raíz. 7.1 - Niveles del Análisis Causa Raíz. Las causas comunes de fallos pueden ser concentraciones de esfuerzos, desalineaciones, metalurgia inadecuada, contaminantes, falta de inspección, falta de adiestramiento, etc. Estos se pueden agrupar en 3 niveles: 1 - Raíces físicas (análisis de fallo). En este nivel se reúnen todas aquellas manifestaciones de origen físico que afectan directamente la continuidad operativa del equipo o planta. Ejemplos: Flujo mínimo por bloqueo de una tubería, malas conexiones, repuestos defectuosos, etc. Generalmente en este nivel no se encontrará la causa raíz del fallo, sino un punto de partida para localizarlo. 2 - Raíz humana (cacería de brujas). Aquí se encuentran todos los errores cometidos por factor humano y que inciden directamente o indirectamente en el fallo. Ejemplo: Errores de diseño, no aplicar correctamente los procedimientos, operaciones inadecuadas, etc. En este nivel se podría encontrar la causa raíz. 3 - Raíces latentes. Todos aquellos problemas que aunque nunca hayan ocurridos son factibles su ocurrencia. Ejemplo: Falta de procedimientos para el arranque y / o manipulación de la máquina, trabajos de reparación sin adiestramientos (mala alineación de una máquina), diseño inadecuado, etc. 7.2 - Etapas del programa de Mtto Proactivo. I - Definir el problema. II - Descubrir las causas de raíz que provocan el fallo (ACR).


III - Identificar soluciones efectivas (eliminar la entrada de contaminantes, alinear, balancear, etc.). IV - Plantear un programa de análisis de aceite. V- Implementar soluciones. 7. 3 - Pasos para la implantación de un sistema de Mtto Proactivo. 1 - Diagnóstico preliminar del equipo (detección de necesidades). 2 - Entrenamiento de personal de mantenimiento. 3 - La identificación de las causas fundamentales del fallo. (Mtto basado en condición (según el estado técnico), o sea usando las herramientas del diagnóstico para saber el estado técnico instantáneo de la máquina). 4 - Evaluación de las características y funciones del lubricante. 5 - Estabilizar la máquina. 6 - Establecimiento del objetivo de incremento de vida para cada equipo. 7 - Adecuar los sistemas de filtración y hermeticidad de los sistemas de lubricación en función del objetivo de cada máquina (la hermeticidad de los filtros de aire evita la entrada de contaminantes, el 85% de los contaminantes que entran al motor entran por el filtro de aire). 8 - Implantar técnicas para exclusión de contaminantes (imanes, extractores). 9 - Monitoreo continuo de los contaminantes (diagnóstico a través del aceite). 10 - Retroalimentación de resultados e implementación de las mejores prácticas (aplicar de nuevo Ley de Pareto). 11- Reuniones periódicas del grupo multidisciplinario de trabajo para evaluación de avances. 7.4 – Conclusiones. 1 - ACR analiza las causas lógicas de los fallos recurrentes (los mismos modos de fallos) y sus efectos, en un análisis deductivo que identifica la relación causal que conduce al artículo al fallo, se usan técnicas de causa – efecto como el árbol de fallo, diagrama espina de pescad (Ichicawa), etc. 2 - La lubricación se desempeña mejor y duran más los lubricantes si van acompañado de una estrategia proactiva. ´´ Use el lubricante limpio (sin contaminantes), seco (sin agua, combustible, líquidos hidráulicos, etc.) y frío (a la temperatura de operación). 3 - Cambie el estilo en la estrategia de mantenimiento. ´´ Deje de reparar siempre lo mismo ´´ ¡Haga un prepósito proactivo! Elimine de la máquina los contaminantes (partículas, agua, temperatura, combustibles, aire, productos químicos, etc.)´´


EJEMPLO DE LOCAL PARA EL DIAGNÓSTICO RÁPIDO A TRAVÉS DE ACEITE.


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20. Textos de la Universidad Politécnica de Valencia de Espinosa y Macian, 1995 21. Trujillo Gerardo “Ensayo de la mancha”, ponencia, Noria Latín América, México,

2003. 22. WWW. Noria Latín América.


GLOSARIO: 1 Los ácidos orgánicos son los que contienen carbón. 2 Al diagnosticar un aceite para transformador se analiza el contenido de: A - Agua (ya que disminuye el aislamiento del aceite). B - El hidrógeno (que se genera por el aumento de la temperatura y hace que falle

el transformador e incluso que explote). 3 - Empírico. Procedimiento que se adquiere con la práctica o la rutina, conocimiento

adquirido debido a la experiencia. 4 Un galón americano = 3.785 litros. Un barril = 41.9 galones = 159 litros 5 Si en la información entra basura, sale basura. 6 Rutina. Hábito adquirido de hacer las cosas por mera práctica y sin razonarla.

Según José Ingeniero “La rutina es el hábito de renunciar a pensar” 7 Número Base Total (T.B.N. o B.N) (Total Basic Number) (ASTM- D-2896). Cantidad

de ácido clorhídrico expresado en mg de KOH que se requiere para neutralizar los componentes básicos contenidos en un gramo de la muestra. Indica su reserva de alcalinidad. El valor inicial de un aceite nuevo no tiene que ser necesariamente muy alto, lo importante es su nivel de rendimiento. (ASTM- D-2896)

8 SAE – Society of Automotive Engineering 9 API – American Petroleum Institute. 10 ASTM – The American Society for Testing and Materials. 11 IFP – Instituto Francés del Petróleo. 12 Mtto - Mantenimiento

13 cSt - centistokes = Stoke / 100 = 1 mm2/s cSt 14 cc - centímetro cúbico 15 PMCC – Pensky - Martens Copa Cerrada. 16 ppm - partes por millón = 1 mg por litro de aceite. 17 SETECNA – Servicios Técnicos Navales. 18 NASA - U.S National Aerospace Standard Association. 19 MARAVEN – Maracaibo - Venezuela (Compañía de lubricante) 20 ACR – Análisis Causa Raíz. 21 El silicio es el enemigo No 1 de los MCI. Después del oxígeno es el elemento más

abundante en la tierra. No se encuentra de forma natural en estado elemental sino combinado con el oxígeno formando el sílice (SiO2 ) el cual se puede encontrar en forma libre ( cuarzo, polvo, etc.) o combinado con variedad de óxidos metálicos formando los silicatos. Aproximadamente el 70 % de de la composición del polvo atmosférico es Si debido a esto es el principal contaminante externo en el motor y la más importante causa del desgaste acelerado del MCI.

22 La contaminación genera el 85 % de los fallos de raíz. 23 El 90 % del desgaste abrasivo se debe a la contaminación. 24 El 85 % de la contaminación entra por el filtro de aire. 25 Un estudio de la Universidad de Oklahoma establece que en un sistema común

ingresan de 10 – 100 millones de partículas mayores de 10 micras en un minuto (el ojo humano puede ver partículas mayores de 40 micras). La vida de una máquina depende de una película menor de 10 micras. Si por cada partícula que ingresa se producen 10 más entre las que se dividen y las que se generan por el desgaste se puede uno dar cuenta de la importancia de seleccionar un buen filtro y la importancia de su mantenimiento.


26 Humo. Contaminantes sólidos y/o líquidos en el vapor de agua. El humo es una tragedia para el motor ya que contamina el aceite, atasca los aros y ensucia los filtros, además contamina el medio ambiente y puede ser causa de accidentes viales. Eliminar el humo reduce el consumo de combustible en un 10 % ya que mejora la eficiencia de la combustión.

CURRICULUM VITAE

Nombre: Carlos Manuel Bonet Borjas. Ingeniero Mecánico especializado en Mecanización Portuaria (21 de julio de1979). Máster en Ingeniería de Mantenimiento (26 de octubre de 2000). Profesor de la Facultad de Ingeniería Mecánica, ISPJAE, desde 1979. 37 años de experiencia. Ha impartido hasta el momento 27 asignaturas diferentes en varias disciplinas, fundamentalmente en: “Explotación Técnica y

Montaje de Equipos Portuarios” desde 1979 hasta 1988, en la Facultad de Transporte, en La Cujae, "Explotación Técnica de Máquinas Automotrices " en las temáticas de lubricación, fiabilidad, mantenimiento y diagnóstico desde 1988 hasta el 2000, ”Mantenimiento” desde 2001 hasta 2009, profesor principal en esta asignatura en el Departamento de Ingeniería del Transporte, de la Facultad de Ingeniería Mecánica, en La Cujae. Ha impartido 55 postgrados,19 cursos facultativos, 10 conferencias. Tutor de 96 trabajos de diplomas de pregrado, 28 trabajos de diplomas de postgrado, 306 proyectos de curso en 3ro, 4to y 5to año de la carrera, 19 grupos estudiantiles de trabajo científico (GETC). Asesor de 26 trabajos de diploma de pregrado y 4 trabajo de diploma de maestría. Oponente de 47 trabajos de diploma de pregrado y 13 de postgrado. Participación en tribunales: 88 tribunales de trabajos de diploma de pregrado y 29 de postgrados, en tribunales de proyectos de curso y de fórum estudiantiles, 6 tribunales provinciales de la UNAICC. Un tribunal nacional de la UNAICC. Ha participado en 58 eventos y 7 fórum. Publicaciones: Un textos con 2 tomos (1987), otro en Ecuador (2009), 6 folletos, 17 monografías (3 de ellas con ISBN), 15 artículos y 39 publicaciones en memoria de eventos y otros. Trabajos investigativos: 14 servicios científicos técnicos y 22 asesorías. Superación. 33 postgrados recibidos y además de 16 seminarios y cursos especializados. Defensa de La Maestría, octubre del 2000. Grupos de trabajos multidisciplinarios. Países visitados: 3 (Rumanía-estudio de pregrado- un año-1972-1973, Bulgaria-visita -1973, España-misión de estudio- 15 días- 1987)

cujae facultad de ingenierÍa mecÁnica … · cujae facultad de ingenierÍa mecÁnica centro de...

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