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Análisis de Aceite Avanzado

REF:275 REF: JCF

Interpretación de

Análisis de Lubricantes

•Gabriel Lucchiari

•Andrés Bodner

•Esteban Lantos

Presentado por:



REF:275 REF: JCF

Su aceite le está

hablando…

¿Pero usted lo está

escuchando?

Interpretación de




REF:

Interrogue a Su Aceite

2087.02 REF: Noria

• Calidad y tipo de lubricante

• Mineral o sintético

• Turbinas, motor, R&O, AW, EP

• Salud/condición

• RUL (vida útil remanente: propiedades

funcionales, oxidación, aditivos, etc)

• Contaminación / entorno

• Partículas

• Agua / glicol / combustible

• Aire

• Calor

• Desgaste anormal

• Partículas de desgaste de engranajes o

rodamientos

• Causa raíz

• Partes defectuosas

• Operación errática

• Aceite equivocado

• Sobrecarga

• Intervalo de mantenimiento

• ¿Se cambió a tiempo el aceite?

• Excesiva carga

• Tareas de lavado

• Negligencia

Diseñe su Programa de Análisis de Aceite Listando

las Preguntas que Quiere Sean Respondidas



REF:

Qué se analiza1. Propiedades del

fluido• Propiedades físicas y

químicas del aceite en uso

(proceso de envejecimiento)

2. Contaminación

• Contaminantes que

destruyen al lubricante y

la máquina

3. Partículas de desgaste

• Presencia e

identificación de

partículas de desgastePruebas posibles:

Conteo de partículas

Análisis de humedad

Análisis de viscosidad

Concentración de

partículas de desgaste

Ferrografía analítica

AN/BN

FTIR

Prueba de membrana

Punto de inflamación

Análisis de elementos

Proactivo Proactivo Predictivo

Tres Categorías del Análisis de Aceite

84.01 REF: JCF

Alto beneficio Beneficio menor Sin beneficio



REF:

Interpretación de resultados y toma de

decisiones para mejoramiento continuo

Diseño de Un Programa de Análisis de Aceite

1191c.01 REF: MB, DT

Selección de equipo

Puerto de muestreo

Frecuencia de muestreo

Selección de ensayos de rutina y por excepción

Objetivos de limpieza y límites

Revisión de resultados



REF:

El Éxito del Análisis de Aceite Depende del Establecimiento

de Límites Adecuados

277 REF:

• Un límite es como un detonador

que le alerta de una condición

anormal

• Algunas pruebas sólo utilizan

límites superiores

• Los límites varían

considerablemente dependiendo

del tipo de máquina, tipo de aceite,

aplicación y metas de confiabilidad

• Se debe tener cuidado al

establecer cada límite y

seleccionar su tipo. El proceso

puede simplificarse con el

software de análisis de aceite.

VIS

CO

SID

AD

TIEMPO

2° límite superior (crítico)

1er límite superior (precaución)

1er límite inferior (precaución)

2° límite inferior (crítico)



REF:

Límites Basados en Objetivos (Metas)

737 REF: JCF

Los límites por metas tienen el

objetivo de estabilizar la salud, no

de alertar una condición anormal

de falla. Son proactivos, ya que se

dirigen a las causas raíz de falla

Aplicaciones

1. Conteo de

partículas

Controla la limpieza y el

desgaste abrasivo

2. ViscosidadControla la película de

aceite

3. Agua

Controla la humedad y

la salud de la máquina y

el aceite

4. Glicol/Dilución

por combustible

Controla salud de

aceites de motor

5. AN/BNControla el potencial

corrosivo

VA

LO

R

TIEMPO MEDIO ENTRE FALLAS



REF:

Establecimiento de Límites por Objetivo de Limpieza

738 REF: BHRA

Código ISO promedio

Promedio de horas entre fallas

Factor de vida relativo

24/21 200 0.19

23/20 250 0.24

22/19 325 0.31

21/18 430 0.41

20/17 600 0.57

19/16 800 0.76

18/15 1,050 1

17/14 1,400 1.33

16/13 1,900 1.81

15/12 2,600 2.48

14/11 3,800 3.62

13/10 5,000 4.76

12/9 6,500 6.19

11/8 9,000 8.57

10/7 20,000 19.05

Asociación Británica de Investigación en

Hidromecánica (BHRA)

Estudio de campo controlado en máquinas

hidráulicas

• 117 máquinas hidráulicas

• Moldeo por inyección de plástico

• Máquinas herramienta

• Manejo de materiales

• Equipo móvil, como movimiento de tierra

• Sistemas hidráulicos marinos

• Ensayos de banco

• Periodo: Tres años

• Propósito: Correlacionar la limpieza del fluido con

la frecuencia de falla

Ob

jeti

vos d

e lim

pie

za

Tiempo medio entre fallas (meta)

>6µm

>14µm



REF:

Control de Contaminación – Construyendo Confiabilidad

839 REF: JCF

Sólidos

(partículas)

Humedad Aire

Radiación

Calor

Anticongelante

Combustible

El control de la contaminación de

los fluidos se dirige a la principal

causa de desgaste de la

maquinaria y falla del lubricante,

constituyéndose en la estrategia

central de un programa de

mantenimiento proactivo



REF:

National Research Council of Canada – ¿Qué Causa el

Desgaste?

162 REF: STLE

Sector Inducido por partículas No relacionado con partículas Total

Abrasión Erosión Fatiga AdhesiónFricción

(Fretting)Otros

Pulpa y papel 217 93 13 36 4 19 382

Forestal 101 - 14 25 12 6 158

Minería 551 117 25 15 1 17 726

Agricultura 735 54 45 104 2 - 940

Transporte 799 - 202 240 17 68 1326

Generación de energía 69 30 - 31 26 34 190

Total 2472 294 299 451 62 144 3722

Porcentaje por

categoría 82% 18%

¡Las partículas son la

causa del desgaste!



REF:

Sensibilidad a los Contaminantes de un Engranaje Recto

5343 REF: U.S Navy, BFPR

VID

AA

RE

LA

TIV

A D

EL E

NG

RA

NA

JE

TAMAÑO DE PARTÍCULA (µm)

50 micrones > 20 Micrones

90/20 = 4,5X extensión de vida

Al pasar de partículas de

tamaño de 50 micrones a

partículas de 20 micrones,

la vida del engranaje se

extiende por 4,5X.



REF:

Caso de Estudio: Nippon Steel

173 REF: Nippon Steel

Frecuencia de

reemplazo de

bombas (% del total)

Implementación del

programa

Plan de acción:

• Establecer objetivos de limpieza

• Instalar puertos de muestreo

• Mejoras en filtros y respiradores

• Conteo de partículas en sitio

Logros:

• 75% reducción en

consumo de aceite

• 80% reducción de

reparaciones hidráulicas

• 50% reducción en

compra de rodamientos



REF:

Caso de Estudio: Kawasaki Steel

172 REF: Kawasaki Steel

Niveles de Referencia

1. Establecimiento de objetivos de limpieza

2. Instalación de filtración externa

3. Conteo de partículas en sitio

Plan de acción:

AÑOS

Consumo de fluidos

Frecuencia de falla



REF:

BHP Reduce la Tasa de Fallas e Incrementa su Velocidad con

una Administración Efectiva de la Lubricación

1123.01 REF: POA

• BHP reconoce el rol crítico de la

lubricación para alcanzar sus

metas de confiabilidad

• Encontró que la contaminación era

la principal causa de fallas

mecánicas

• La administración de Lubricación

de Precisión logró un descenso en

la tasa de fallas a pesar de haber

incrementado la velocidad del

molino.

Año 1 Año 2 Año 3 Año 4 Año 5 Año 6 Año 7

Filtro (micrones) 30 12 6 3 3 3 3

Fallas de rodamientos 12 9 4 1 1 1 1

Velocidad (m/s) 46 46 103 120 120 120 120

Ve

locid

ad

(m

/S

)

ES

PE

CIF

ICA

CIÓ

N D

EL F

ILTR

O (

µm

)

FA

LLA

S D

E R

OD

AM

IEN

TO

S

Filtro, µm velocidad, m/s Falla rodamiento

TIEMPO (años)

1

4

9

12

30

12 6 3

3 3 3



REF:

Cómo Afecta la Limpieza a la Vida en Servicio de

Rodamientos de Rodillos (ISO 281)

5021 REF: ISO 281

Factor de vida

del rodamiento (ec)

0,87

0,65

0,38

0,25

Código ISO del

lubricante

*/13/10

*/15/12

*/17/14

*/19/16

Viscosidad

del aceite

Tamaño del

rodamiento

Kappa = 1

200 mm diámetro pitch

Al pasar de un código ISO

*/19/16 a un ISO */13/10

se obtiene más del triple de

vida del rodamiento



REF:

Daño de Rodamientos Relacionado con el Agua

4043.01 REF: SKF, Mobil

El agua pone a los rodamientos en alto riesgo cuando la

máquina está en reposo. Una vez que inicia la corrosión

y picado estático, la falla del rodamiento es inminente.

• Afecta el coeficiente presión-viscosidad (pobre

resistencia de película)

• Fragilización por hidrógeno (Embrittlement)

• Partículas de herrumbre – provocan abrasión de 3

cuerpos

• Superficies corroídas o picadas provocan abrasión de

2 cuerpos

• Corrosión/picado estático

Depósitos causados por el agua en

rodamientos

“La presencia de agua en el aceite lubricante puede

acortar la vida de los rodamientos hasta 1% o menos,

dependiendo de la cantidad presente” – SKF

% DE AGUA EN EL ACEITE

Los rodamientos pueden

perder 75% de vida a causa

del agua antes de que el

aceite se vea turbio.

Con frecuencia

se ve normalPuede verse

turbio

% D

E V

IDA

RE

STA

NTE

DE

L R

OD

AM

IEN

TO

Aún cuando todos los estados del agua son dañinos

para el aceite y la máquina, el agua emulsionada es

considerada la más destructiva.



REF:

Límites Por Envejecimiento

739 REF: JCF

Los límites de envejecimiento

indican el acercamiento del fin

de la vida útil de los aditivos,

aceite base, máquina, etc.

Son del tipo predictivo

Aplicaciones

1. Viscosidad/FTIR Oxidación inminente

2. Voltametría Agotamiento de aditivos

3. AN/BNAgotamiento de aditivos y

oxidación inminente

4. Zinc, fósforo, calcio, etc. Agotamiento de aditivos

5. Cobre, estaño, plomo, etc. Desgaste de cojinetes

6. MPC Oxidación inminente

VA

LO

R

TIEMPO



REF:

Límites Por Tasa de Cambio

741 REF: JCF

Aplicaciones

1. Partículas metálicas de

desgaste

Tasa de producción de

metales de desgaste

(ppm/100 h)

2. Densidad ferrosa, PQ

index (sistemas sin filtro)

Tasa de producción de

metales de desgaste

(tasa de aumento

gravimétrico por unidad

de tiempo)

3. Conteo de partículas

(sistema sin filtro)

Cambio en ingresión,

desgaste o filtración

4. Concentración de

aditivos

Tasa de agotamiento en

el aceite o condiciones

de servicio severas

Limites establecidos a una tasa de cambio

ya sea por tendencia positiva o negativa.

Son del tipo predictivo (visual, por

pendiente o por tasa).

VA

LO

R

TIEMPO

normal

crítico

VA

LO

R

TIEMPO

normalcrítico

Tendencia

negativa

(agotamiento)

Las horas y los rellenos de aceite son

vitales para los límites basados en tasa

de cambio

Tendencia Positiva

(aumento)



REF:

Estableciendo Límites Estadísticos

742 REF: L. Toms

Aplicaciones

1. Elementos

metálicos de

desgaste

No cumplimiento con

los niveles normales de

producción de


2. Análisis de

densidad ferrosa

No cumplimiento con

los niveles de

producción de


3. Contaminación

con elementos

metálicos

Silicio, cercanía de

materiales de proceso

Límites basados en desviaciones

de los promedios históricos bajo

condiciones normalizadas

TENDENCIAS EN ANALISIS DE RUTINA

HORAS DE OPERACIÓN DEL EQUIPO

ANÁLISIS ESTADÍSTICO

NÚ

ME

RO

DE

MU

ES

TR

AS

RESULTADOS (ppm)



REF:

Límites Estadísticos de Mantenimiento Predictivo

24.01 REF: JCF

Distribución de

frecuencias de

resultados

68.26%

95.44%

99.73%

36.96 + s

47.57 + 2s5.13 + 2s

15.74 - s

Desviación

estándar de

la

población

Ejemplo: resultados históricos de niveles de hierro

después de 300 horas de uso del aceite

24 33 39 14 9

36 28 24 22 50

17 20 18 28 44

21 15 35 30 20

Ejemplo: Límites (Redondeados)

Refiérase al ASTM D7720 para

métodos estadísticos para el

establecimiento de límites en

análisis de aceite

26.35%

X

Promedio = X = 26.35

Desviación estándar (s) = 10.61

S =

Horas del aceite Alarma = X + S Crítico X + 2S

300 37 48

50 57 70

1000 104 121

-3s -2s -s X s 2s 3s



REF:

Tendencia del Hierro en Equipo Móvil Usando

Límites Estadísticos

700 REF: KOWA

Motores diesel Mando final

Hie

rro

, p

pm

Horas (horómetro)

1,000

Límite

1,250 1,500 1,750H

ierr

o, p

pm

Horas (horómetro)

1,000

Cambio de aceite

1,250 1,500 1,750



REF:

Interpretando Tendencias de Elementos

Usando Límites de Nivel

706 REF: KOWA

D

B C

A

Crítico

Precaución

NormalCo

nce

ntr

ació

n p

or

ho

ras d

e la

un

ida

d (

pp

m)

Tiempo en servicio(h)

Tendencia NormalPermanece abajo del límite

de precaución, aunque

puede, de manera

intermitente, excederlo

(pero no arriba del crítico)

Tendencia AnormalTres lecturas consecutivas

por arriba del límite de

Advertencia

Cualquier valor que exceda

el límite críticoD

B CA



REF:

Tendencias Ligadas

705 REF: KOWA

Después de 3,000 horas de servicio el silicio y

aluminio tienen una tendencia “ligada” indicando

la entrada de tierra

50

40

30

20

10

0

20

16

12

8

4

0

HORAS

SILICIO

ALUMINIO

crítico

precaución

0 2,000 3,000 4,000 5,000

0 2,000 3,000 4,000 5,000

HORAS

crítico

precaución



REF:

Normalizando los Elementos a “Tasa de Desgaste”

5111.01 REF:

Algunos laboratorios añaden valores de la tasa de desgaste en los reportes de análisis de aceite

Muestra 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Lectura 35 52 42 60 50 43 25 35 65

H Operación 260 327 300 400 285 310 175 250 325

ppm/100hrs 13 16 14 15 17 14 14 14 20



REF:

Normalizando por Aceite de Relleno

708.02 REF: KOWA, Ward

1. Identifique el volumen del tanque al nivel correcto (80 litros)

2. Identifique el volumen de aceite añadido desde el último cambio de aceite (60 litros)

3. Tome la muestra después del relleno a nivel consistente en el depósito.

4. Convierta la concentración de metales de desgaste y contaminantes a valor normalizado

La adición de aceite de relleno entre muestras de aceite altera los datos por

dilución. Esto puede corregirse por normalización.

Vea nota abajo

Nota: el valor normalizado es sólo una estimación aproximada. Muchos factores no considerados

influyen en este cálculo. Entre estos están el tiempo y la forma en que el aceite se pierde durante

la operación (por ejemplo, fugas, volatilización) y el momento en que se rellena el aceite.



REF:

El Progreso del Desgaste Mecánico

1073 Ref: Noria



REF:

Guía Rápida para Establecer

Límites y Objetivos del Análisis de AceiteEn caso de existir límites especificados por el fabricante, dar prioridad a estos

Ref: JCFF26a



REF:


Límites y Objetivos del Análisis de Aceite (cont.)En caso de existir límites especificados por el fabricante, dar prioridad a estos

Ref: JCFF26b



REF:


Límites y Objetivos del Análisis de Aceite (cont.)En caso de existir límites especificados por el fabricante, dar prioridad a estos

Ref: JCFF26c



REF:

Caso No. 1 - Ventilador – Cojinete Exterior

927 Ref: Noria

Planta:

Generación de energía con carbón,

300 MW

Lubricante:

ISO VG 68 R&O

Costo por paro:

$9,000 por hora – promedio por

falla $73,800

Costo de reparación:

$2,380 promedio

Historial de confiabilidad:

Falla una vez cada 1.2 años

85% de las fallas son mecánicas

Costo anual por fallas:

$76,180 / 1.2 = $63,483/año Tipo de cojinete: Plano radial

Riesgo de contaminación

con agua: Bajo

Temperatura del aceite:

71°C

Análisis Vibracional:

Mensual



REF:

Caso de Estudio Ventilador FD

1047 REF: Noria

• Costo promedio de paro por hora (vea la tabla) = $9,000 por hora

• Duración promedio del paro (vea la tabla) = 8.2 horas

• Costo promedio de reparación (vea la tabla) = $2,380

Historia de confiabilidad;

Este ventilador se requiere en la

unidad de producción de energía de

300 MW. La pérdida del ventilador

da como resultado la salida de la

unidad. La utilidad bruta de la

energía producida se considera en

$0.03 por KWH. El costo estimado

de una falla es $76,180. El historial

de falla del ventilador es de una vez

cada 1.2 años con 85% de las fallas

de naturaleza mecánica. El costo

anual de fallas mecánicas es de

$53,745 [$76,180 X 0.85 X 0.83].

Se cree que con un control preciso

de la contaminación, mejorar la

calidad del lubricante, balancear y

alinear correctamente, es posible

reducir dramáticamente la cantidad

de fallas y su costo

CostoFalla

severa

Falla

moderada

Falla

menor

Costo

ponderado

total

Costo de paro por hora $9,000 $9,000 $9,000

Duración del paro (horas) 48 12 4

Partes / refacciones $5,000 $2,000 $250

Mano de obra $7,200 $1,800 $400

Misceláneos $2,000 $500 $200

Costo total $446,20

0

$112,300 $36,850

Probabilidad de ocurrencia 5% 25% 70%

Costo total ponderado por falla $22,310 $28,075 $25,795 $76,180

Porcentaje por falla mecánica 85%

Costo atribuible por falla $64,753

Fallas por año 0.83

Costo atribuible por falla anual $53,745



REF:

Caso No. 1 – Selección del Puerto de Muestreo

928 REF: Noria

Tapa del

Cojinete



REF:

Caso No. 1 – Selección de las Pruebas y la Frecuencia de

Muestreo

1006a REF: Noria



REF:

Caso No. 1 - Selección e las Pruebas y la Frecuencia de

Muestreo

1006b REF: Noria



REF:

Generador de Frecuencia de Muestreo

1007a Ref: Noria



REF:

Generador de Frecuencia de Muestreo

1007b REF: Noria



REF:

Caso No. 1 – Selección de Objetivos y Límites

1008 REF: Noria



REF:

Tabla de Extensión de Vida de la Maquinaria

3617 REF: Noria

Basado en ISO 4406:99 – se ha omitido el rango de 4 micrones



REF:

Caso No. 1 - ¿Qué Tan Bajos se Deben Fijar los Objetivos de

Humedad?

1012 REF: Noria

Tabla de Objetivos de Humedad

Descripción del fluido o equipoFactor de penalización por confiabilidad (FPC)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Turbinas de vapor – cojinetes 2,000 1,500 1,000 750 500 400 300 200 100 50

Turbina de vapor – fluido EHC 2,000 1,500 1,250 1,000 750 600 500 400 325 250

Hidráulico móvil – aceite mineral 10,000 5,000 3,000 2,000 1,000 750 500 400 300 200

Aceite de motor diesel 20,000 10,000 5,000 3,000 2,000 1,000 500 400 300 200

Compresor de aire – aceite mineral 4,000 3,500 3,000 2,000 1,000 500 400 300 200 100

Caja de engranajes industriales 3,000 2,000 1,500 1,250 1,000 750 600 500 400 300

Transmisión / diferencial 10,000 5,000 3,000 2,000 1,000 750 500 400 300 200

Aceite para máquinas papeleras 4,000 3,500 3,000 2,000 1,000 500 400 300 200 100

Aceite para rodamientos de motor o

bomba

2,000 1,500 1,000 750 500 400 300 200 100 50

Hidráulico industrial – aceite mineral 4,000 3,500 3,000 2,000 1,000 500 400 300 200 100

Fluido hidráulico a base de éster

fosfatado

2,000 1,500 1,250 1,000 750 600 500 400 325 250

Diéster o poliol éster 3,000 2,000 1,500 1,250 1,000 750 600 500 400 300

1. Bueno

10,000 ppm = 1%

Ejemplo: el objetivo de humedad para un aceite mineral para compresores de aire que

tiene un factor de confiabilidad de 5 es 1,000 ppm

2. Mejor - Tan bajo como sea

razonablemente posible (TBCRP)

3. Lo mejor - Por debajo del punto de saturación a la

temperatura de operación



REF:

Tabla de Extensión de Vida por Humedad Ventilador FD

1120 REF: SKF, OSU, DT

10,000 5,000 2,500 1,000 500 250 100 50

Roda-

mientos

Cojine-

tes

Roda-

mientos

Cojine-

tes

Roda-

mientos

Cojine-

tes

Roda-

mientos

Cojine-

tes

Roda-

mientos

Cojine-

tes

Roda-

mientos

Cojine-

tes

Roda-

mientos

Cojine-

tes

Roda-

mientos

Cojine-

tes

50,000 2.3 1.6 3.3 1.9 4.8 2.3 7.8 2.9 11.2 3.5 16.2 4.3 26.2 5.5 37.8 6.7

25,000 1.6 1.3 2.3 1.6 3.3 1.9 5.4 2.4 7.8 2.9 11.2 3.5 18.2 4.6 26.2 5.5

10,000 1.4 1.2 2.0 1.5 3.3 1.9 4.8 2.3 6.9 2.8 11.2 3.5 16.2 4.3

5,000 1.4 1.2 2.3 1.6 3.3 1.9 4.8 2.3 7.8 2.9 11.2 3.5

2,500 1.6 1.3 2.3 1.6 3.3 1.9 5.4 2.4 7.8 2.9

1,000 1.4 1.2 2.0 1.5 3.3 1.9 4.8 2.3

500 1.4 1.2 2.3 1.6 3.3 1.9

250 1.5 1.3 2.3 1.6

100 1.4 1.2

Niv

el a

ctu

al d

e h

um

ed

ad

(p

pm

)

Nivel actual por debajo del objetivo

especificado. No hay extensión de

vida por influencia del agua

MUESTRA

Nuevo nivel de humedad (ppm)



REF:

Caso No. 1 – Interpretación de Resultados del Aceite Usado

1013 REF: Noria



REF:

Resumen de Costos para Mejorar el Control de

Contaminación y el Análisis de Aceite

1052 REF: Noria



REF:

Reducción del Costo por Falla con Análisis de Aceite

1049 REF: Noria

La detección temprana proporcionada

por el monitoreo de condición, incluyendo

análisis de aceite, reduce la severidad del

evento promedio

CostoFalla

severa

Falla

moderada

Falla

menor

Costo total

ponderado

Costo por cada falla $446,200 $112,300 $36,850

Probabilidad de ocurrencia actual 5% 25% 70%


Porcentaje de falla mecánica 85%

Costo total por falla ajustado $64,753

Probabilidad bajo el programa propuesto 2% 15% 83%


Porcentaje de falla mecánica 85%

Costo total por falla ajustado $47,901

Ahorro por evento por intervención $16,852



REF:

El Análisis de Aceite Proactivo y Predictivo Hacen Equipo

1050 REF: Noria

Costo por

evento

Eventos por año

por máquina

Costo anual de

fallas por máquina

Situación actual $64,753 0.83 $53,745

Situación propuesta $47,901 0.36 $17,244

Ahorros anuales por máquina $36,501

El análisis de aceite predictivo

reduce el costo por evento

El mantenimiento proactivo reduce el

número de eventos



REF:275 REF: JCF

Interpretación de


Muchas Gracias!

interpretación de análisis de lubricantes - · pdf filecaso no. 1 -...

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