014 Analisis de Aceite

8/21/2019 014 Analisis de Aceite

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ExxonMobil V1.0 1/03

Anlisis de Aceite Usado


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Anlisis de Aceite Usado

Conjunto de procedimientos y mediciones aplicados

al aceite usado de las mquinas que facilitan elcontrol del estado del lubricante, y de maneraindirecta permiten establecer el estado de loscomponentes.

Su objetivo final es reduccin de los costos deoperacin a travs de la preservacin de losmquinas y la extensin de la vida de los lubricantes.

Los procedimientos de anlisis se pueden realizar enun laboratorio especializado, pero tambien pueden

hacerse en el campo con ayuda de herramientassimples.


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Anlisis Pertinentes

Viscosidad

Contenido de Agua Oxidacin/Nitracin Holln TBN/TAN

Mediciones de Desgaste Contenido de metales (espectroscopa) Conteo de partculas Ferrografa


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Viscosidad

Definicin:

Es la resistencia de los lquidos a fluir. Entre mayor sea la viscosidad mayor es la resistencia.

Unidades de Medicin:

Centistokes [mm^2/seg] Segundos Saybolt Universal [SUS] Grados Engler Segundos Redwood Segundos Furol


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Temperatura Presion

Mayor Temperatura

implicaMenor Viscosidad

Mayor Presin

implicaMayor Viscosidad

La influencia de ambos Factores es muy FUERTE El esfuerzo de corte afecta tambin a la viscosidad (FLUIDOS

NO-NEWTONIANOS)

Factores que Afectan a la Viscosidad


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0 20 40 60 80 100 120 1400 20 40 60 80 100 120 140

DIAGRAMAS VISCOSIDAD - TEMPERATURA

VISCOSIDAD

CINEMATICA

DOBLE

LOG. DELA VISC.CINEM.

TEMPERATURA (C ) TEMPERATURA (C )

EL INDICE DE VISCOSIDAD (IV) ES UN NUMERO EMPIRICO QUE INDICAEL EFECTO DEL CAMBIO DE TEMPERATURA SOBRE LA VISCOSIDAD DEL ACEITE

ALTO IV SIGNIFICA MENOS CAMBIO DE VISCOSIDAD CON LA TEMPERATURA

IV =95

IV = 135

TEMPERATURA Vs. VISCOSIDAD


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VISCOSIDAD A ALTA TEMP.

GRADO

SAE

10W

15W

20W

25W

60 21.9 - 26.1 3.7 min

0W

5W

20

30

50

BAJA TEMP-

60,000 cP max at - 40C

60,000 cP max at - 35C

60,000 cP max at - 30C

60,000 cP max at - 25C

60,000 cP max at - 20C

60,000 cP max at - 15C

KV 100C

3.8 min

3.8 min

4.1min

5.6 min

5.6 min

9.3 min

5.6 - 9.3

9.3 - 12.5

12.5 - 16.3

16.3 - 21.9

VISCOSIDAD (CCS) (cP) (MRV), CENTIPOISE (cP) cSt

BOMB. A BAJA TEMP. VISC.

a 150C, 106

s-1

(cP)

2.6 min

2.9 min

3.7 min

12.5 - 16.3

2.9 min

3.7 min

Y ALTO CORTE

3250 cP max. at - 30C

3500 cP max. at - 25C

3500 cP max. at - 20C

3500 cP max. at - 15C

4500 cP max. at - 10C

6000 cP max. at - 5C

40 (0W-40, 5W-40 and 10W-40 GRADES)

40 (15W-40, 20W-40, 25W-40 AND 40 GRADES)

START

STOP

TIMING MARKS

HIGH TEMP (>0C), LOW SHEAR RATE

KINEMATIC VISCOSITY HIGH TEMP., HIGH SHEAR

150C

SMALL GAP

HIGH SPEED ROTOR

HIGH TEMP, HIGH SHEAR RATE

+C

- C

0C

LOW TEMP, HIGH SHEAR RATE

COLD CRANKING SIMULATOR

HIGH SPEED

ROTOR

LOW TEMP, LOW SHEAR RATE

MINI ROTARY VISCOMETER

CLASIFICACION SAE PARA MOTOR


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CLASIFICACION SAE ENGRANAJES

70W -55 4.1

75W -40 4.1

80W -26 7

85W -12 11

GRADO SAE Temperatura MAXIMA para Viscosidad a 100C, cSt

DE VISCOSIDAD Viscosidad de 150,000 cP, CMinimo Maximo

90 13.5


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CLASIFICACION ISO INDUSTRIAL

ISO VG Media Mnimo Mximo

2 2.2 1.98 2.42

3 3.2 2.88 3.52

5 4.6 4.14 5.06

7 6.8 6.12 7.48

10 10 9 11

15 15 13.5 16.522 22 19.8 24.2

32 32 28.8 35.2

46 46 41.4 50.6

68 68 61.2 74.8

100 100 90 110

150 150 135 165

220 220 198 242

320 320 288 352

460 460 414 506

680 680 612 748

1000 1000 900 1100

GRADOS DE VISCOSIDAD INDUSTRIAL EN CENTISTOKES


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Comparacin de Escalas

GRADO ISO

DE VISCOSIDAD

SAE PARA

ENGRANAJES

SAE PARA

MOTOR

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42

22

32

46

68

100

150 220 320 460

75W 80W 85W 90 140

5W

10W

20 30 40 50

Este cuadro muestra la relacin entre algunos grados de Viscosidad ISO, grados SAE de

aceites para engranajes y SAE para motor, y la Visc. a 100C, en cSt (esto es vlido para IV=95)


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Anlisis de Viscosidad de Aceite Usado

Las viscosidades de los aceites usados se miden a

diferentestemperaturas de acuerdo al tipo de aceite.A los aceites para motor se les mide la viscosidad en

centistokes a 100C, la mxima variacin permisible es el20% de incremento o caida de la viscosidad a partir delvalor original.

A los aceites industriales se les mide la viscosidad encentistokes a 40 C, la mxima variacin permisible es el10% de incremento o caida de la viscosidad a partir delvalor original.

La viscosidad puede incrementarse por oxidacin(degradacin por trabajo a alta temperatura), porcontaminacin con aceites ms viscosos y poremulsificacin con agua.

La viscosidad puede bajar por contaminacin con otroslquidos miscibles de menor viscosidad.


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Dilucin con Combustible Diesel

La causa ms frecuente para la reduccin de la

viscosidad de los aceites de los motores diesel es lacontaminacin con combustible.

La mxima contaminacin permisible depende de laviscosidad del aceite en uso, sin embargo nunca debe sersuperior a 5% en volumen.

Una manera prctica de detectar la contaminacin delaceite de motor con combustible diesel es dejar caer unpar de gotas de aceite sobre un papel. Si el aceite estcontaminado entonces se formaran 2 crculos

concntricos, el crculo interior es de aceite y el exteriorde combustible. El dimetro del crculo mayor no debesuperar 2 veces el dimetro del circulo interno.


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Contenido de Agua

Los aceites lubricantes no deben contener agua, sin

embargo dadas las circunstancias de operacin esposible que en algunos casos sea inevitable lacontaminacin.

El agua puede provenir de: Los sistemas de enfraimiento Condensacin Contaminacin externa

La presencia de agua causa corrosin por formacin decidos. Adicionalmente puede aumentar la viscosidad del

lubricante por formacin de emulsiones. El contenido mximo permisible de agua es de 0,1% en

peso para aceites industriales.

El contenido mximo permisible de agua es de 0,2% enpeso para aceites automotrices.


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Oxidacin

Este fenmeno ocurre cuando el oxigeno ataca a los

fluidos derivados del petrleo. El fenmeno es acelerado por el calor, la luz, la presencia

de metales disueltos y la presencia de agua.

Las consecuencias visibles son el aumento de laviscosidad, la formacin de depsitos y el oscurecimientodel aceite.

Las consecuencias no visibles son la degradacin delaceite, la reduccin del TBN, la formacin de cidos y laprdida de las cualidades lubricantes del aceite.

La prueba para su medicin no est standarizada y loslmites condenatorios dependen de cada laboratorio.

El lmite condenatorio para oxidacin en el laboratorioMobil es el valor de 20 A/cm.


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Nitracin

Formacin de subproductos de nitrgeno dentro del

aceite, especialmente comn en motores de combustininterna que funcionan con gas como combustible.

La mayor parte los productos de la nitracin se formanpor exceso de aire en la combustin. Estos productostienden a formar cidos dentro del aceite y facilitan la

oxidacin del aceite.

La nitracin se mide de la misma forma que la oxidacin,y el valor mximo permitido en la metodologa de Mobil esde 20 A/cm.


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Electrodo de vidrio

Muestra

Agitador

Electrodo de Referencia

Bureta que contiene

KOH (para TAN) o

HCI (para TBN)

TBN : la cantidad de cido, expresada como el nmeroequivalente de mg de KOH, requerido para neutralizar (hastaun valor de pH patrn) todos los componentes bsicospresentes en un 1g de muestra.

TAN/TBN


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TBN/TAN

TAN: cantidad de base, expresada en miligramos de hidrxido de

potasio requeridos para neutralizar los cidos presentes en un gramode muestra.

El valor mnimo de TBN es 1. Los aceites que bajan de este valor yano tienen capacidad para controlar los cidos que se puedan formaren el aceite. El TBN es muy usado en motores de combustininterna, especialmente en lo que usan diesel con alto contenido de

azufre como combustible. Segn Caterpillar el valor de TBN de un aceite no puede ser inferior a

la mitad de su valor original.

El TAN es una medicin indirecta de la oxidacin de un aceite, yaque cuando un lubricante se oxida se producen cidos en su interior.

El TAN es especialmente usado en aceites de turbinas. El valormximo permitible es 2.

Pruebas paralelas al TBN y TAN son las de nmero de neutralizacino NN.


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Holln

La medicin de la cantidad de holln es indispensable para el

control del estado del aceite en los motores diesel de ltimageneracin

El holln se mide en la misma prueba en que se miden laoxidacin y la nitracin y el valor mximo permisible en lametologa de Mobil es 20 A/cm

NUEVOS DISEOS DE PISTON Y ANILLOSPARA REDUCIR EL CONSUMO DE ACEITE(MENOR CANTIDAD DE ADITIVOS DEREFRESCO)

MESETA REDUCIDA Y NUEVA

CONFIGURACION DE ANILLOS:LLEVA A ALTAS CARGAS TERMICAS

Y DE OXIDACION SOBRE EL ACEITE.HAY MAS DESPLAZAMIENTO DE LOSANILLOS Y ESTO LLEVA A UNA MAYORCARGA DE HOLLIN

HUECO DE CABEZA DE PISTON CON RECESOPARA MEJORAR LAS CONDICIONES DE COMBUSTIONPRODUCE GRANDES TENSIONES TERMICAS


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Medicin del Desgaste


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Conteo de Partculas

Cantidad de partculas mayores a un tamao (en

micrones) presentes en un volumen determinado. Porejemplo se toma 1 centmetro cbico de aceite y se hallaque hay alrededor de 20.000 partculas de tamaosuperior a 10 micrones.

La norma ISO 4406 establece que los conteos se debenhacer para tamaos superiores a 2, 5 y 15 micrones yque los resultados deben presentarse en un cdigo de lasiguiente forma:

XX/XX/XX

2u/5u /15u En donde las XX significan la cantidad de partculasmayores a 2u, 5u y 15u segn la tabla presentada en lasiguiente pgina.


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Conteo de Partculas

Codigo ISO Rango de Nmero de Partculas

Mnimo Mximo

1 0.01 0.02

2 0.02 0.04

3 0.04 0.08

4 0.08 0.16

5 0.16 0.32

6 0.32 0.64

7 0.64 1.28

8 1.3 2.56

9 2.6 5

10 5.0 10

11 10.0 20

12 20 40

13 40 80

14 80 160

15 160 320

16 320 640

17 640 1300

18 1300 2500

19 2500 500020 5000 10000

21 10000 20000

22 20000 40000

23 40000 80000

24 80000 160000

25 160000 320000

26 320000 640000

27 640000 1300000

28 1300000 2500000

Por ejemplo si un sistema

hidrulico requiere un nivel de

limpieza ISO de 16/13/11significa que en un mililitro de

aceite del sistema debe haber

mximo:

640 partculas mayores a 2

micras80 partculas mayores a 5

micras

20 partculas mayores a 15

micrasOcasionalmente el codigo de

limpieza ISO usa solo 2 valores,

en vez de 3. Estos valores

corresponden a los conteos a 5 y

15 u.


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Contenido de Metales

Medicin de la cantidad de metales en tamao inferior a 10 micras

presentes en una muestra de aceite. Se mide en partes por milln que es una diezmilsima de % en peso. Se pueden medir los siguientes elementos:

Hierro Cobre

Aluminio Plomo Cromo Estao Sodio

Silicio Los valores mximos permitidos dependen del tipo de equipo y del

fabricante.


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Contenidos mximos permisibles en ppm por marca de motor

CAT CUMMINS MACK DEUTZ DETROIT

Slice 25 20 25 25 20

Hierro 100 80 190 140 125

Aluminio 20 20 20 20 15

Cobre 35 45 50 20 20

Plomo 30 25 30 30 20

Cromo 15 15 20 15 15

Estao 15 15 15 15 15

Plata 0 0 0 0 0

Zinc 0 0 0 0 0


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Posibles Originadores de Desgate en Motores Diesel

Hierro Cobre Plomo Aluminio Cromo Silice

Guias de

Vlvulas

Bujes de los

pasadores

Cojinetes de

Biela

Cojinetes de

Biela

Asientos de

VlvulasSuciedad

Camisas de

Cilindro

Enfriador de

Aceite

Cojinetes de

Bancada

Cojinetes de

BancadaCaras de Vlvul Empaques

EngranajesCojinetes de

Empuje

Cojinetes del

Arbol de Levas

Pasadores de

Pistn

Anillos

Superiores

Cuerpo de

Vlvulas

Cojinetes del

eje de Levas

Anillos

AceiterosAnillos de

Pistn

Bujes del Eje

de Balancines

Cigueal Engranajes

Eje de Levas Pistones

Levas

Bomba de

Aceite


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Posibles Causas de Desgaste

Metal de Desgaste Posible Causa

Hierro Trabajo de la mquina en fro. Uso de ter. Mal ajuste de partes.

Cobre Desprendimientos del sistema de enfriamiento de aceite

Plomo Desgaste de cojinetes de babbit. Material de soldadura.

Aluminio Desgaste de cojinetes del turbo. Sobrecalentemiento de pistones.

Cobre+Agua GlycolFugas del sistema de enfriamiento de aceite. Desgaste de cojinetes

de empuje. Desgaste de cojinetes y/o bujes

Aluminio & OxidacinOclusin de la lubricacin del Turbo. Problemas con el turbo por

arranque o parada impropia

Silicio+Cromo+HierroEntrada de polvo en el sistema de induccin y posible desgaste de

anillos y camisas de cilindro

Silicio+Hierro+Plomo+Alumin

io

Presencia de polvo en la parte inferior del motor. Riesgo de avera del

cigueal y los cojinetes.


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Una visin completa


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Discutiendo la grfica: Metales

El anlisis de contenido de metales (tambien llamado anlisis

espectroscpico) es especialmente util en motores ya que laspartculas de desgaste de estas mquinas son en general menoresde 10 micras.

Cuando las partculas de desgaste de un motor son de tamaosuperior a las 10 micras ya existe un dao y el anlisis ya no serpreventivo sino de bsque da de causa raz de un dao mayor.

La utilidad del contenido de metales para partculas superiores a 10micras es muy limitada. Las partculas normales de desgaste encomponentes como engranajes son mucho ms grandes y no sondetectatadas por lo que los anlisis pueden estar dando partenormalidad mientras el desgaste es visible a simple vista.


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Discutiendo la grfica: Ferrografa

La ferrografa emplea la evaluacin microscpica y fotogrfica de las

partculas de desgaste. Los resultados proveen un profundo anlisisde la composicin de las partcilas (i.e. hierro, cobre, bronce) y el tipoespecfico de desgaste (i.e. corrosin, abracin).

La ferrografa es una tcnica muy eficiente pero costosa y tomamucho ms tiempo que otros tipos de anlisis.

Es especialmente efectiva para anlisis de daos.

En vez de la ferrografia es prctico usar el anlisis de los residuos dela filtracin del aceite a travs de una membrana con la ayuda delentes o microscopios porttiles. Este anlisis ademas de no ser tancostoso puede revelar de forma inmediata las causas de unmalfulcionamiento y de esta forma evitar un dao mayor.


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Discutiendo la grfica: Partculas

Los estndares para conteo de partculas se han desarrollado

inicialmente para sistemas hidrulicos y turbinas. Sinembargo suutilidad es mucho mayor en engranajes industriales y transmisionesautomotrices a pesar de que no existan estndares an para estoscomponentes.

Aunque es una tcnica muy difundida no es de fcil acceso. Si no se dispone de conteo de partculas puede ser remplazado por

los anlisis de menbranas en turbinas y sistemas hidrulicos; y por elanlisis de tapones magnticos en engranajes.

El anlisis de tapones magnticos supone la instalacin de estosaditamentos dentro de los depsitos de aceite de los engranajes y elanlisis peridico de la limalla que se adhiera al tapn. La existenciade partculas como polvo es considerada de relativa normalidad; laformacin de pas supone la existencia de un problema; y laformacin de escamas muestra la existencia de un dao.


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Pruebas segn Equipo

Anlisis MotoresDiesel

Motores aGasolina

Motoresa Gas

Transmisiones

diferenciales ymandos

finales

Turbinasde Gas

Turbinasde Vapor

TurbinasHidrulicas

SistemasHidraulicos

EngranajesCerrados

CompresoresReciprocantes

CompresoresCentrfugos

Viscosidad @

40C

Viscosidad @

100C

Dilucin

Contenido de agua

Oxidacin

Nitracin

TBN

TAN

Holln

Conteo de

Partculas

Si

Fe

Cu

AlCr

Pb

Sb

Ag

Pertinente No Pertinente limitada utilidad Baja utilidad


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Conclusiones Los Anlisis de Laboratorio son procedimientos que brindan gran

valor agregado a la operacin de las mquinas y componentes yaque los protegen contra fallas y paradas no programadas.

El uso de los Anlisis de Laboratorio debe ser racional de maneraque los beneficios derivados compensen el esfuerzo y el tiempodedicados a estos procedimientos.

El uso de anlisis en sitio puede ser mucho ms efectivo que el usodel laboratorio, en especial en componentes deferentes a motores de

combustin interna. Para obtener beneficios de los anlisis de aceite es indispensable :

Tener personal entrenado para interpretar los resultados Tener constancia en la toma y anlisis de muestras Contar con el apoyo de especialistas en el tema

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