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MANTENIMIENTO PREDICTIVO-PROACTIVOA TRAVES DEL ANALISIS DEL ACEITEX SEMANA DE INGENIERÍALAS PALMAS DE GRAN CANARIAMARZO 2002
Análisis de AceiteEstrategias de MantenimientoEl papel del Análisis del AceiteCiclos de fallo de equiposDetección de contaminantesContaje de partículasExamen MicrscópicoKarl FischerAnálisis EspectrométricoFerrografía AnalíticaDegradación del LubricanteÍndice de Acidez (TAN)Viscosidad CinemáticaFerrografía AnalíticaReserva Alcalina (TBN)Detección del desgaste y la fatigaAnálisis EspectrométricoFerrografía de Lectura directaFerrografía AnalíticaEspectroscopía infrarrojaKits recomendados de análisisEstablecer los objetivos del ProgramaEl ciclo del Análisis del Aceite
Mantenimiento Correctivo“Reemplazar los componentes cuando fallan”Arreglar los sistemas cuando se produce el errorMantenimiento Preventivo“reemplazar los componentes antes de que fallen”Arreglar los equipos antes de su fecha prevista de falloMantenimiento Predictivo“Adoptar acciones correctoras cuando el monitoreo de la condición detecteproblemas”Monitorear la condición para detectar fallos potenciales para disponer las tareasde mantenimientoMantenimiento Proactivo“evitar los problemas de mantenimiento identificando y corrigiendo lascausas raíz del fallo”Evitar las situaciones que originan los fallos prematuros de los componentes. Sereducen los costes totales de mantenimientoDescenso de los costos de mantenimientoEstrategias de Mantenimiento
El papel del Análisis del AceiteMantenimiento Predictivo Monitoreo de desgaste anormal Determinación de los intervalos correctos de cambio de aceite Detección de contaminación ambiental y del procesoMantenimiento Proactivo Evaluar mejoras de la filtración Evaluar el tipo de lubricante y cambios de marcas Evaluar la efectividad de las mejoras en el mantenimiento Confirmar las actividades del mantenimiento Análisis de las causas raíz de los fallos
ContaminaciónCiclo de Fallo delEquipoEl ingreso de contaminantes y lacontaminación con otros aceitesacelera la degradación del fluido.La contaminación y una pobrecalidad del fluido originan elaumento del desgaste. El equipoacabará fallandoEl análisis del aceite detecta lacontaminación y la degradacióndel lubricante antes de que esascircunstancias ocasionen elfallo del equipoProcesoAmbienteRelleno equivocadoDegradación del lubricanteOxidaciónAgotamiento de aditivosDegradación térmicaDesgaste y fatigaAbrasión y adhesiónErosión y cavitaciónCorrosiónFallo del equipo
Detección de la Contaminación Contaje de Partículas Examen microscópico Karl Fischer Análisis Espectrométrico Ferrografía Analítica
Contaje de partículasISO 4406El contaje de partículas mide lalimpieza de un aceite. Las partículas seevalúan en cinco categorías de tamañosy se reportan por 1 ml de fluido. Secuentan todas las partículas incluyendolas de desgaste, y contaminantes deproceso y ambientales. Este test esparticularmente importante parasistemas limpios, ej. Hidráulicos,transmisiones, turbinas,compresores.Se ha demostrado que el70-85% de los fallos de componenteshidráulicos se deben a contaminaciónpor partículas debiendose el 90% deellos a desgastes abrasivos Verificar la eficacia de la filtración Detectar contaminación por el proceso y ambiental
Contaje de partículasISO 4406N u m e r o d e p a r t íc u la s p o r m lR angoD esd eH a sta( C ó d ig o I S O )8 0 .0 0 01 6 0 .0 0 0244 0 .0 0 08 0 .0 0 0232 0 .0 0 04 0 .0 0 0221 0 .0 0 02 0 .0 0 0215 .0 0 01 0 .0 0 0202 .5 0 05 .0 0 0191 .3 0 02 .5 0 0186401 .3 0 01732064016160320158016014408013204012102011510102 ,5591 ,32 ,580 ,6 41 ,370 ,3 20 ,6 460 ,1 60 ,3 250 ,0 80 ,1 640 ,0 40 ,0 830 ,0 20 ,0 420 ,0 10 ,0 21Códigos de limpieza ISO recomendadosRodamientosSTLE/CRC HandbookSKFFAGPall (Cojinetes de bolas)Pall (Rodamientos)Chumaceras (Pall)Cajas de Cambios Industriales (Pall)Pequeñas y medianas Cajas de Cambios (SKF)Cajas de Cambios de Transmisiones de Potencia (SKF)Grandes Cajas de Cambios (SKF)Cajas de Cambios de automoción (Pall)Motores diesel (Pall)Aceites de Turbinas:ABB STAL (Vapor industrial), Westinghouse Trent (Gas)ABB STAL (Gas), Siemens AG, GE (Industrial)ABB (Vapor), 3
Examen MicroscópicoLas muestras que contienen cantidadesanormales de impurezas visibles asimple vista deben ser filtradas. Lamuestra se filtra a 8 µm y sonexaminadas a través de un microscopioóptico. El analista es capaz deidentificar los contaminantes ypartículas de desgaste presentes en elaceite.Categorías Metal Blanco Babbit Sedimentos Precipitados Suciedad Impurezas Apariencia Olor Identificar contaminantes del proceso y ambientales Identificar grandes partículas de desgasteEn las aleaciones de aluminio esdonde más fácilmente se encuentrametales blancos, normalmente depistones, cojinetes, etc.
Karl FischerEl Karl Fischer nos da una medida muy exacta de lacantidad de humedad, o agua presente en la muestra deaceite. El agua puede entrar al sistema a partir de: Enfriadores o intercambiadores dañados Conductos de respiraderos Filtro defectuoso de llenado de aceite Tornillos flojos, abrazaderas, tapas de inspección, tapasde filtros .El agua es incompatible con el aceite y conduce a severos fallos de los componentes.Además de reducir la capacidad lubricante del aceite causa: Corrosión combinandosequímicamente con los productos de ladegradación del aceite. En combinación con otroscontaminantes, forma lodos, obturandolos conductos, los filtros, las bombas ylas válvulas. Se combina con aditivos como el calcio,magnesio, cloruros y sulfatos, formandodecapados, que aumentan lastemperaturas de funcionamiento. Evita la lubricación correcta de cojinetescon mucha carga formando bolsas deagua y vapor. Emulsiona el aceite, reduciendo sucapacidad de transferencia de calor,provocando peligrosos aumento detemperatura en los cojinetes. En sistemas hidráulicos, un aumento de10ºC sobre la Tª normal defuncionamiento reduce la vida del aceite ala mitad
Análisis EspectrométricoASTM D5185El análisis espectrométrico nos da un informecuantitativo de los elementos presentes en el aceite.Los elemento se pueden dividir en tres categorías;metales de desgaste, contaminantes y aditivos. El ICPpermite al analista determinar cuando existepresencia de contaminantes ambientales y delproceso o cuando se ha producido un relleno deaceite incorrecto.Tiene la limitación del tamaño departículas 5-8 micras Detecta contaminantes del proceso y ambientales Identifica rellenos de aceite incorrectoFe Al Cr Cu Pb Na Si4 4 3 4 2 2 592 29 16 20 18 16 69En el ejemplo se observa comose ha producido un importanteentrada de silicio en forma depolvo exterior que haoriginado importantesdesgastes metálicos
FLUORESCENCIA DE RAYOS XEspectroscopia de Rayos X: Resultados en ppm. Sin límite de tamaño de partículas. Resultados pobre para elementos por debajo de Mg.(12) Tiempos de integración alto.Técnica muy adecuadapara análisis de partículasen los filtros
MICROSCOPIA ELECTRONICA SEMPermite realizar unmicroanálisis departículas en el aceite y filtros
Ferrografía AnalíticaAdemás de ser útil para la identificaciónde partículas de desgaste, a menudo elcontaminante causante del desgaste estátambién presente. Identifica contaminantes del proceso Identifica contaminantes ambientalesEn este caso se aprecia claramente lapartícula de sílice en medio de laspartículas de desgaste generadas
ContaminaciónDeterminar elcontaminanteNoSiPuede eliminarseel agua?SiContaminante delproceso?Agua?NoSiPuede reducirse?NoPuede mejorarsela filtración?NoImplantar frecuentesfiltraciones fuera delínea como rutinaSiReducir losniveles decontaminaciónMejorar lafiltración del aireNoPartículas?SiNoFiltración fuera delíneaVolver a analizarpara confirmar lareducciónCambiar elaceite
Detección de la Degradación Índice de Acidez Viscosidad cinemática Ferrografía Analítica Reserva Alcalina
Índice de AcidezASTM D664El índice de acidez(TAN) mide la presenciade los productos ácidospresentes en el aceite. Elnivel de acidez tolerableantes de que ocurra elfallo varía según el aceitey la aplicación. Un TANalto se corresponde conun aumento del desgastey puede ser señal de unproceso de oxidación odegradación térmica.TAN Inicial0.020.040.10.20.40.50.70.91.22.02.54.0 .01.251.5 Determinar cuando es necesario un cambio de aceite Detectar altas temperaturas de funcionamiento
Viscosidad Cinemática @40ºC ASTM D445La viscosidad es la resistencia a fluir del aceite. Bajocondiciones normales de funcionamiento, la viscosidaddel aceite aumenta gradualmente porque las fraccionesmás ligeras del aceite se evaporan y se formanproductos de degradación. La medida de la viscosidaddetermina hasta que punto el aceite se ha contaminadoo degradado. Detectar rellenos inadecuados y contaminación Detectar procesos severos de oxidaciónSe considera una viscosidad anormal ciando disminuye un 10% o aumentaun 20% sobre el valor originalEn la tabla se observa la correlación entre el aumento del TAN (indicativo deuna oxidación severa) y el correspondiente aumento de la viscosidadTAN2.11V a 40ºC 64.83.2266.03.5174.64.011166.78174(El ejemplo es de un compresor que utiliza un Mobil Delvac 1. Este compresor presentabaaltos niveles de cobre y aluminio)
Ferrografía AnalíticaLa ferrografía analítica nos permite observarvarios de los productos de la degradación delos lubricantes. Cuando el aceite sufre estrésdebido a un exceso de carga, apareceránpolímeros de fricción. Los lubricantesseveramente degradados exhiben partículasamorfas. Determinar si se usa el aceite adecuado según la aplicación Detectar productos de degradación severaEjemplo:La ferrografía nos muestra un buen ejemplo depolímeros de fricción. La muestra de aceite es de unacaja de cambios. En este caso sospechamos que se estautilizando un aceite demasiado viscoso. Debido a estogran cantidad de aceite se queda atrapado entre losengranajes causando una gran carga que produce elcizallamiento del aceite en los polímeros de fricción.
Reserva AlcalinaASTM D1121La reserva alcalina se utiliza en losaceites hidráulicos resistentes alfuego y es el complemento alTAN. Se trata de determinar através de una titración, la reservade aditivos alcalinos que conservalos fluido de base agua-glicol Determinar cuando debe cambiarse el aceite Evitar la corrosión de los sistemas hidráulicosLos valores típicos de la reserva alcalina para fluidos de base aguaglicol están en el rango 120-160, estos fluido suelen tener un PH de9.0-10.0.
Estado del AceiteDegradacióndelLubricante?NoTAN o RA No ViscosidadAnormal?Anormal?AceiteIncorrecto?SiPoner aceiteadecuadoNoNivel anormalde aditivos?SiConfirmar con el OEMsi el aceite es adecuadopara la aplicaciónSiSiSiComprobar elorigen del aceite yrellenadoCambio de aceiteNoVolver a analizarpara confirmar elestado
Detección del Desgaste y la Fatiga Análisis Espectrométrico Ferrografía de lectura directa Análisis Ferrográfico
Análisis EspectrométricoASTM D5185El análisis espectrométrico del desgaste es el ensayo mas antiguo utilizado para elanálisis del aceite. En los 40 los ferrocarriles utilizaban Unidades de AbsorciónAtómica para detectar cromo, cobre y plomo en su maquinaria. Las unidadesmodernas de ICP pueden analizar alrededor de 20 elementos en 1 minuto.El análisis de metales de desgaste por ICP puede detectar en ocasiones problemaspotenciales meses antes de que estos sean aparentes mediante el análisis devibraciones. Detección temprana de desgaste de componentes Detectar trazas específicas de desgaste 200Ejemplo:150La tendencia de los metales de desgaste identificarápidamente un desgaste anormal en la muestra de lacaja de engranajes del gráfico100Hierro ppmSilicio ppmCobre ppm500250 500 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 2500
Ferrografía de Lectura DirectaLa ferrografía de lectura directa comprende lacuantificación de partículas ferrosas en doscategorías distintas, menores de 5 µm en tamaño(DS) y las mayores de 5 µm (DL), siendo elWPC la suma DL DS.El análisis de la tendencia de los resultados de laferrografía directa es una buena pista para que elanalista detecte desgastes anormales.DL y DSEjemplo:La gráfica nos muestra el progresodel desgaste de un motor en el que elpico denota el final del periodo derodaje.60004000DL2000DS012345Kilometros678
Ferrografía AnalíticaLa ferrografía analítica permite al analista ir más allá de los resultados delanálisis espectrométrico para determinar la morfología de las partículas deldel desgaste en el la muestra de aceite. La ferrografía revela ambos, el tipode desgaste producido y la composición de las aleaciones de las partículasde desgaste. La interpretación del ferrograma da al analista una imagenclara de los componentes que se están desgastando en el sistema. Identificación del tipo de desgaste y las aleaciones Análisis de las causas raíz del falloEjemploLas microfotos a continuación representan una serie de ferrogramas de una caja de cambios que usa unaceite R&O dde turbina. Los ferrogramas muestran varias concentraciones de partículas de desgastedependiendo del tipo de desgaste durante las últimas horas de funcionamiento. Los colores de laspartículas son resultado de un tratamiento térmico al que se someten los ferrogramas para mostrar lasaleaciones presentes.
Desgaste¿Desgastesevero?NoSiCambio de aceiteRevisar el históricode fallosUtilizar herramientasadicionales para eldiagnóstico (Vibraciones,termografía)Volver a analizarpara confirmar elestadoConsultar con elOEM
ESPECTROSCOPIA INFRARROJALA HUELLA DACTILAR DEL ACEITEMediante esta técnica determinamos: Oxidación,nitración, sulfatacion, carbonilla, anticongelante,aceiteequivocado, .
Establecer los objetivos del ProgramaEstablecer losobjetivos es laclave para eléxito delPrograma deMantenimiento.De esta formanos aseguramosde estarrecogiendo lainformaciónapropiada paranuestrasnecesidades ymedir nuestrosprogresosCada compañía tiene muchas razones para establecer un programa demantenimiento. Generalmente un programa de rige por dos principios ;seguridad y coste. La seguridad normalmente se refiere a evitar losaccidentes o pérdidas humanas durante las operaciones diarias o durante losperiodos de mantenimiento. El coste engloba muchos subgrupos, incluyendodisponibilidad de los equipos, control de tiempos de parada, limitar lacantidad de repuestos in situ y la plantilla y simplemente reducir los costosde mantenimiento.La cuestión gira en torno a ¿Qué ensayos necesitaría realizar a cada unidad?Está cuestión nos devuelve al coste y a la seguridad. El programa deber serentable y cubrir anticipadamente los tipos de fallo más probables. El primerpaso consiste en determinar cuanto se piensa invertir en el Programa y queresultados se esperan obtener de cada determinado ensayo. Existen multitudde documentos y casos de estudio que nos dan indicaciones de cuantodebería una empresa invertir en mantenimiento proactivo dependiendo deltipo de industria a que se dedique.Cualquier empresa dispone normalmente de mas de una unidad que debetenerse en cuenta para el mantenimiento predictivo. Se necesita determinar siun programa de mantenimiento proactivo es rentable y cumple lasperspectivas de la compañía (Seguridad y coste). Por tanto las necesidadesde cada unidad determinarán el tipo de programa y la cantidad a gastarse enella
FASES RECOMENDADASFORMACIONAUDITORIA DE LUB. Y MANTENIMIENTODISEÑO DEL PROGRAMAIMPLANTACION DEL PROGRAMAVERIFICACION DEL EXITOAMPLIACION A OTRAS SECCIONES
Programas recomendados para equiposindustrialesLa selecciónde un de losanálisisadecuadosnos asegurael podermedir elprogresohacía MotorMotorMotor EngranajesTérmicosTurbinasA1A2A8CC FC1C NFV100ºC ICP Infrarrojo PQ Blotter TestV100ºC ICP Infrarrojo PQ Blotter Test TBNV100ºC ICP Infrarrojo PQ TBN TANV40ºC ICP Infrarrojo PQV40ºC ICP Infrarrojo PQ TANV40ºC ICP Infrarrojo PQ TAN ContajeV40ºC ICP Infrarrojo PQ TAN Contaje KFV40ºC ICP Infrarrojo PQ TANV40ºC ICP Infrarrojo PQ TAN Insolubles Pto.InflamaciónV40ºC ICP Infrarrojo PQ TAN ContajeTEKNIKER también hace programasanalíticos de acuerdo con la necesidadesde los clientes
METODOLOGÍA DE TRABAJO Recepción de muestras Clasificación de muestras Selección de programas/muestras Análisis de las muestras Transmisión de datos a ordenador central Diagnóstico Envío de resultados(e-mail, tesscheck,fax,.)
DIAGRAMA DE TRABAJO
GUIA DE MUESTREO Tomar la muestra a la temperatura de trabajo Tomar la muestra antes de 10 min. de parada la máquina Siempre tomar la muestra del mismo punto y de igual manera. En máquinas que se cambia el aceite muy frecuentemente, tomar la muestra a los mismos períodos de tiempo Muestrear siempre antes de hacer añadidos Analizar la muestra antes de 48 horas. Utilizar recipientes nuevos, nunca llenarlos por encima de 3/4 partes.
ETAPAS BASICAS PARA ASEGURAR LA CALIDAD DEUN PROGRAMA DE ANALISIS DE ACEITE Seleccionar un laboratorio Determinar el programa correcto de análisis de aceite Tomar muestras regularmente Proporcionar al laboratorio información precisa sobre el equipoy lubricación No retener muestras, enviarlas al laboratorio lo antes posible Revisar, analizar y utilizar los informes emitidos por ellaboratorio Llamar al laboratorio si se tiene alguna consulta Utilizar la información técnica enviada por el laboratorio Recuerde este es su programa, nosotros trabajamos por y paraUtd.
Información del EquipoProporcionar al laboratorio la información necesaria es esencial para el éxito delPrograma. Es fundamental una actualización continua de la información de losequipos y una estrecha comunicación con el laboratorio de análisisInformación del equipoProporcionar allaboratorio lainformaciónnecesaria facilitaun rápidodiagnóstico y lasrecomendacionesadecuadas Identificación del equipo Tipo de componente Lubricante utilizado Capacidad del tanque Modelo y fabricante del componente Tipo de filtración Temperatura y presión de operaciónInformación de la Muestra Cambios del lubricante Tiempo de uso del aceite Tiempo de uso del filtro Cualquier comentario sobre el funcionamiento ymantenimiento del equipo
El papel del Análisis del Aceite Mantenimiento Predictivo Monitoreo de desgaste anormal Determinación de los intervalos correctos de cambio de aceite Detección de contaminación ambiental y del proceso Mantenimiento Proactivo Evaluar mejoras de la filtración Evaluar el tipo de lubricante y cambios de marcas Evaluar la efectividad de las mejoras en el mantenimiento
