ANLISIS DE ACEITE

Dr. SIXTO SARMIENTO CH.

Machinery Lubricant Analyst Level II

Vibration Analyst Level II

sismansac@hotmail.com

Lima, 2013

UNIVESIDAD NACIONAL DE INGENIERA

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

MAESTRA EN GERENCIA E INGENIERA DE MANTENIMIENTO

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Mantenimiento Predictivo (Enfocado en la condicin de la mquina)

Monitoreo de desgaste anormal Determinacin de los intervalos correctos de cambio de aceite Deteccin de contaminacin ambiental y del proceso

Mantenimiento Proactivo (Enfocado hacia la causa de la falla)

Evaluar mejoras de la filtracin Evaluar el tipo de lubricante y cambios de marcas Evaluar la efectividad de las mejoras en el mantenimiento Confirmar las actividades del mantenimiento Anlisis de las causas raz de los fallos

El papel del anlisis del aceite

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El ingreso de contaminantes y la contaminacin con otros aceites acelera la degradacin del fluido. La contaminacin y una pobre calidad del fluido originan el aumento del desgaste. El equipo acabar fallando El anlisis del aceite detecta la contaminacin y la degradacin del lubricante antes de que esas circunstancias ocasionen el fallo del equipo

Ciclo de fallo de los equipos

CONTAMINACIN

DEGRADACIN DEL LURBICANTE

DESGASTE Y FATIGA

FALLO DEL EQUIPO

Abrasin y adhesin Erosin y cavitacin Corrosin

Oxidacin Agotamiento de aditivos Degradacin trmica

Proceso Ambiente Relleno equivocado

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HOW THE VARIOUS TYPES OF WEAR PARTICLES ARE ASSOCIATED WITH THE DIFFERENT WEAR MODES

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WEAR PARTICLE ANALYSIS TECHNIQUES

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PREDICTIVO: identificando la condicin del lubricante y la condicin de la maquinaria

Enfocado en la condicin de la mquina

Monitorear el desgaste normal de los componentes Identificar el inicio del desgaste anormal Identificar la severidad del desgaste Identificar el componente que se desgasta Identificar la causa del desgaste Controlar o eliminar la Causa Identificar el agotamiento de los aditivos del lubricante

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PROACTIVO: identificando oportunidades en el diseo y ejecucin del proceso de lubricacin

Enfocado hacia la causa de la falla

El anlisis permite identificar el ADN de su proceso de lubricacin Cualquier error en el proceso de seleccin del lubricante, su almacenamiento, manejo, aplicacin o contaminacin en operacin, ser detectado por un programa de anlisis de aceite bien diseado El anlisis de aceite es una estupenda manera de Medir la eficiencia de tu proceso de lubricacin

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BENCHMARK ASSESMENT EXAMPLE

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EXAMPLE OF AN OIL ANALYSIS PROGRAM STRATEGY

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ESTRATEGIA: ANLISIS DE ACEITE LA INTEGRIDAD DEL ANLISIS DE ACEITE

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PROCESO DEL ANLISIS DEL LUBRICANTE

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Ciclo de fallo de los equipos (P F) M

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Ciclo de fallo de los equipos (P F)

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PUNTO EN EL QUE COMIENZA A OCURRIR

LA FALLA

P1

PRIMERA SEAL DE FALLA:

P2

SEGUNDA SEAL DE FALLA

DOMINIO PROACTIVO

DOMINIO PREDICTIVO

DOMINIO PROTECTIVO

P3

TERCERA SEAL DE FALLA

P4

CUARTA SEAL DE FALLA

FALLA FUNCIONAL

DESARROLLO DEL MODO DE FALLA

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Precursores: Agua

Partculas metlicas Calor aire

P1

Viscosidad normal, aditivos en descenso, AN en descenso, oxidacin comienza a incrementar, RPVOT disminuye

Los aditivos comienzan a degradarse y no pueden contener la velocidad de reaccin de la oxidacin

La tasa de oxidacin aumenta sin control generando cidos orgnicos. Se forman compuestos insolubles en el aceite.

Concentraciones altas de cidos orgnicos, lodo y barniz.

Ref. NORIA

P2

Viscosidad incrementa ligeramente, Aditivos contina en descenso, AN incrementa ligeramente, Oxidacin incrementa, RPVOT continua disminuyendo

P3

Viscosidad continua incrementando, Aditivos continua en descenso, NA incrementa rpidamente, oxidacin incrementa rpidamente, RPVOT baja.

PROGRESO DEL MODO DE FALLA BASADO EN P-F

MODO DE FALLA: OXIDACIN

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Viscosidad Contenido de slidos Contenido en agua Nmero cido Nmero Bsico Punto de inflamacin

Consideraciones para el anlisis

La salud del aceite

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Recommended test methods for common machine types

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Analytical Tools Assess Lubricant Degradation

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La contaminacin del lubricante

Conteo de partculas Concentracin de partculas Concentracin de agua - aire Temperatura de operacin

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Conteo de partculas Ferrografa de lectura directa Ferrografa analtica. Anlisis espectromtrico

Tcnicas para evaluar el tipo y la concentracin de partculas

La condicin de la mquina y/o equipos (Desgaste)

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DIAGRAMA DE FLUJO DEL ANLISIS DE ACEITES

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TCNICA DE MUESTREO DE ANLISIS DE ACEITE

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TCNICA DE INTERPRETACIN DEL REPORTE DE ANLISIS DE ACEITE

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ANLISIS DE LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

El anlisis de las propiedades de los fluidos comprende el monitoreo y el control de las propiedades de los fluidos.

Aqu trataremos sobre la salud del lubricante. Los primeros

controles o anlisis se refieren a las caractersticas bsicas de los lubricantes y stos estn relacionados a viscosidad, aditivos y

nmero cido y, todos ellos estn vinculados por un fenmeno de la oxidacin

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Viscosidad

DEGRADACIN DEL LUBRICANTELnea de base

del aceite nuevo

NA

Nmero cido

DEGRADACIN DEL LUBRICANTELnea de base

del aceite nuevo

Oxidacin

DEGRADACIN DEL LUBRICANTELnea de base

del aceite nuevo

Aditivos

DEGRADACIN DEL LUBRICANTELnea de base

del aceite nuevo

TENDENCIA DE LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

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TENDENCIA DE LAS PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

Viscosidad

Oxidacin

NA

Nmero cido

Aditivos

DEGRADACIN DEL LUBRICANTELnea de base

del aceite nuevo

Cambio del aceite

basado en su condicin

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CAUSAS DE CAMBIOS DE VISCOSIDAD

INCREMENTO DISMINUCIN

Cambios en el aceite base (Cambios moleculares)

Adiciones al aceite base (Contaminacin)

PolimerizacinOxidacin

Prdidas evaporativas

Formacin de carbn y xidos insolubles

Agua (Emulsiones)Aereacin

Holln

Aceite equivocado (de alta viscosidad)

Anticongelante (Holln)

Ruptura trmica de las molculas

Cizallamiento de los mejoradores de IV

CombustibleRefrigerante

Solventes

Aceite equivocado de baja viscosidad

Cambios no corregible

Corregibles por deshidratacin al vaco

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Lmite Aceite de motor (1)

Aceite industrial (2)

Aceite industrial en condiciones severas (3)

Critico (Superior)

+ 20% + 10% + 7%

Precaucin (Superior)

+ 10% + 5% + 4%

Precaucin (Inferior)

- 5% - 5% - 5%

Critico (Inferior)

- 10% - 10% - 10%

RECOMENDACIONES PARA ESTABLECER LMITES DE VISCOSIDAD

(1) Duplique esta cantidad para aceites que contienen mejoradores de ndice de viscosidad (2) Lmites de aceites de motor basados en cSt a 100 C (3) Lmites de aceites industriales basados en cSt a 40 C Mp

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Caso 1: Lubricante Mobil Delvac Super 15 W - 40

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Caso 2: Lubricante Mobil Delvac Extra MX 15 W - 40

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Anlisis de rutina

Est la

viscosidad

fuera del lmite

Investigue estas causas:

1. Oxidacin

2. Holln

3. Mezcla con aceite de alta viscosidad

4. Volatilizacin

5. Agua emulsionada

6. Refrigerante (Glicol)

Investigue estas causas:

1. Dilucin por combustible

2. Ruptura de molculas del aceite base

3. Mezcla con aceite de baja viscosidad

4. Ruptura del aditivo mejorador de IV

5. Contaminacin (Mezcla con solventes,

refrigerantes, etc).

SI, abajo

del lmite

SI, Arriba

del lmite

Corrija la causa y

cambie el aceite si

se requiere

Corrija la causa y

cambie el aceite si

se requiere

NO

Establecer lnea de base y

establecer lmites

Cmo utilizar el anlisis de viscosidad? M

pre

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013

Nmero de Neutralizacin (NA: Nmero cido)

MIDE LA CONCENTRACIN CIDA EN EL LUBRICANTE, NO LA POTENCIA CIDA

En aceites Industriales, de utilidad en componentes de equipo mvil y en motores a gas de bajas cenizas.

Concentracin de aditivos

Algunos aditivos metlicos del aceite producen propiedades cidas dbiles no destructivas en el aceite, las cuales son detectadas por la prueba de AN.

Si se conoce la lnea de base del aceite nuevo, es posible monitorear la disminucin de la acidez del aceite hasta el llamado Punto de inflexin (PI) donde se agotan los aditivos.

Degradacin del lubricante

Incremento acelerado de la acidez del aceite despus de PI ocasionado por la formacin de productos de oxidacin, cidos orgnicos y lodos.

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Nmero de Neutralizacin

PRUEBAS RELACIONADAS ASTM D2896

1,0

2,0

ADITIVOS OXIDACIN

PI

NA(mg KOH/gm)

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Lmites AN

AN inicial + 0,2

CrticoAdvertenciaTipo de Aceite CrticoAdvertenciaTipo de Aceite

R&O (Compresores)

Hidrulico y Engranes (1)

Hidrulico y Engranes (2)

Punto de inflexin + 0,2

AN inicial + 0,2

AN inicial + 1,0

AN inicial + 1,0

AN inicial + 1,0

(1) Requiere de alta frecuencia de monitoreo

(2) Menor eficiencia, pero ms fcil de detectar

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Lneas de base NA

Tipo AN Inicial

Aceites R&O 0,03 0,06

Aceites hidrulicos antidesgaste 0,5 1,5

Engranajes EP 1,0 - 3,0

Motor diesel 2,5 4,5

Motor Gas < 1,0 > 2,0

Algunos sintticos 9 o mayores

Identificar Lnea de Base del aceite nuevo

No use la hoja de especificaciones tcnicas

En aceites nuevos, 0,1 de AN equivale aproximadamente a 600 ppm de ZDDP

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Nmero de Neutralizacin (NB: Nmero Bsico)

LA MEDIDA DE LA ALCALINIDAD DEL LUBRICANTES EN mg de KOH

Indicador de la habilidad del aceite a neutralizar cidos de la combustin, contaminacin y productos de oxidacin.

O la habilidad del aceite de proporcionar proteccin de reserva alcalina durante el periodo de vida del lubricante

Causas posibles de BN bajo

1. Cambios de aceite muy prolongados

2. Aceite de tipo inadecuado

3. Sobrecalentamiento

4. Combustible con alto contenido de azufre

5. Excesiva fuga de gases en el motor

6. Humedad en el aceite

7. Alta contaminacin metlica

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Nmero de Neutralizacin (NB: Nmero Bsico)

1,0

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ADITIVOS OXIDACIN

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NB(mg KOH/gm)

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Nmero de Neutralizacin (NB: Nmero Bsico)

CAUSA RAZN

Relleno de aceite

Alta temperatura (Evaporacin)

Dilucin por combustible o agua

Calentamiento de motor

Productos cidos de la combustin y gases

Cambio de aceite sobreextendido

El aceite nuevo aade nuevos aditivosAl aceite reponindolo capacidad

La concentracin de aditivos es mayor por prdida de aceite base

El agua y el combustible reaccionan con los aditivos

La temperatura provoca oxidacin y formacin de cidos orgnicos

Reaccin con productos cidos y adsorcin de los gases de combustin

Agotamiento de aditivos

EFECTO

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013

Lneas de base NB

Obtenga la lnea de base del aceite nuevo con el mismo mtodo ASTM que use para el aceite usado

CrticoAdvertencia

Reduccin de un 50% del NB original del aceite nuevo

Valor mnimo de 2

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CAUSAS DE CAMBIOS DE VISCOSIDAD

INCREMENTO DISMINUCIN

Cambios en el aceite base (Cambios moleculares)

Adiciones al aceite base (Contaminacin)

PolimerizacinOxidacin

Prdidas evaporativas

Formacin de carbn y xidos insolubles

Agua (Emulsiones)Aereacin

Holln

Aceite equivocado (de alta viscosidad)

Anticongelante (Holln)

Ruptura trmica de las molculas

Cizallamiento de los mejoradores de IV

CombustibleRefrigerante

Solventes

Aceite equivocado de baja viscosidad

Cambios no corregible

Corregibles por deshidratacin al vaco

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RECOMENDACIONES PARA ESTABLECER LMITES DE VISCOSIDAD

(1) Duplique esta cantidad para aceites que contienen mejoradores de ndice de viscosidad (2) Lmites de aceites de motor basados en cSt a 100 C (3) Lmites de aceites industriales basados en cSt a 40 C

Lmite Aceite de motor (1)

Aceite industrial (2)

Aceite industrial en condiciones severas (3)

Critico (Superior)

+ 20% + 10% + 7%

Precaucin (Superior)

+ 10% + 5% + 4%

Precaucin (Inferior)

- 5% - 5% - 5%

Critico (Inferior)

- 10% - 10% - 10%

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Caso 1: Lubricante Mobil Delvac Super 15 W - 40

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Caso 2: Lubricante Mobil Delvac Extra MX 15 W - 40

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Establecer lnea

de base y

establecer lmites

Anlisis de rutina

Est la

viscosidad

fuera del lmite

Investigue estas causas:

1. Oxidacin

2. Holln

3. Mezcla con aceite de alta viscosidad

4. Volatilizacin

5. Agua emulsionada

6. Refrigerante (Glicol)

Investigue estas causas:

1. Dilucin por combustible

2. Ruptura de molculas del aceite base

3. Mezcla con aceite de baja viscosidad

4. Ruptura del aditivo mejorador de IV

5. Contaminacin (Mezcla con solventes,

refrigerantes, etc).

SI, abajo

del lmite

SI, Arriba

del lmite

Corrija la causa y

cambie el aceite si

se requiere

Corrija la causa y

cambie el aceite si

se requiere

NO

Cmo utilizar el anlisis de viscosidad?

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Nmero de Neutralizacin (NA: Nmero cido)

MIDE LA CONCENTRACIN CIDA EN EL LUBRICANTE, NO LA POTENCIA CIDA

En aceites Industriales, de utilidad en componentes de equipo mvil y en motores a gas de bajas cenizas.

Concentracin de aditivos

Algunos aditivos metlicos del aceite producen propiedades cidas dbiles no destructivas en el aceite, las cuales son detectadas por la prueba de AN.

Si se conoce la lnea de base del aceite nuevo, es posible monitorear la disminucin de la acidez del aceite hasta el llamado Punto de inflexin (PI) donde se agotan los aditivos.

Degradacin del lubricante

Incremento acelerado de la acidez del aceite despus de PI ocasionado por la formacin de productos de oxidacin, cidos orgnicos y lodos.

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Nmero de Neutralizacin

PRUEBAS RELACIONADAS ASTM D2896

1,0

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ADITIVOS OXIDACIN

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NA(mg KOH/gm)

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Lmites AN

AN inicial + 0,2

CrticoAdvertenciaTipo de Aceite CrticoAdvertenciaTipo de Aceite

R&O (Compresores)

Hidrulico y Engranes (1)

Hidrulico y Engranes (2)

Punto de inflexin + 0,2

AN inicial + 0,2

AN inicial + 1,0

AN inicial + 1,0

AN inicial + 1,0

(1) Requiere de alta frecuencia de monitoreo

(2) Menor eficiencia, pero ms fcil de detectar

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Lneas de base NA

Tipo AN Inicial

Aceites R&O 0,03 0,06

Aceites hidrulicos antidesgaste 0,5 1,5

Engranajes EP 1,0 - 3,0

Motor diesel 2,5 4,5

Motor Gas < 1,0 > 2,0

Algunos sintticos 9 o mayores

Identificar Lnea de Base del aceite nuevo

No use la hoja de especificaciones tcnicas

En aceites nuevos, 0,1 de AN equivale aproximadamente a 600 ppm de ZDDP

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Nmero de Neutralizacin (NB: Nmero Bsico)

LA MEDIDA DE LA ALCALINIDAD DEL LUBRICANTES EN mg de KOH

Indicador de la habilidad del aceite a neutralizar cidos de la combustin, contaminacin y productos de oxidacin.

O la habilidad del aceite de proporcionar proteccin de reserva alcalina durante el periodo de vida del lubricante

Causas posibles de BN bajo

1. Cambios de aceite muy prolongados

2. Aceite de tipo inadecuado

3. Sobrecalentamiento

4. Combustible con alto contenido de azufre

5. Excesiva fuga de gases en el motor

6. Humedad en el aceite

7. Alta contaminacin metlica

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Nmero de Neutralizacin (NB: Nmero Bsico)

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ADITIVOS OXIDACIN

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NB(mg KOH/gm)

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Nmero de Neutralizacin (NB: Nmero Bsico)

CAUSA RAZN

Relleno de aceite

Alta temperatura (Evaporacin)

Dilucin por combustible o agua

Calentamiento de motor

Productos cidos de la combustin y gases

Cambio de aceite sobreextendido

El aceite nuevo aade nuevos aditivosAl aceite reponindolo capacidad

La concentracin de aditivos es mayor por prdida de aceite base

El agua y el combustible reaccionan con los aditivos

La temperatura provoca oxidacin y formacin de cidos orgnicos

Reaccin con productos cidos y adsorcin de los gases de combustin

Agotamiento de aditivos

EFECTO

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Lneas de base NB

Obtenga la lnea de base del aceite nuevo con el mismo mtodo ASTM que use para el aceite usado

CrticoAdvertencia

Reduccin de un 50% del NB original del aceite nuevo

Valor mnimo de 2

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