ESPE - LATACUNGA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA
INFORME DE LABORATORIO ASIGNATURA: RECTIFICACIÓN RECTIFICACIÓN TEMA: Análisis de resultados de Estudio de Aceite lubricante.
OBJETIVOS:
I.
Generales:
Interpretar los resultados del análisis de una muestra de aceite emitida por laboratorio IIASA correspondiente a un vehículo Volkswagen Saveiro año 2005 Específicos:
II.
Presentar de forma comprensible los resultados entregados por el laboratorio acerca de las partículas contaminantes encontradas encontradas en la muestra de aceite. Comparar la cantidad de partículas presentes en dicha muestra con los elementos metálicos presentes en las aleaciones de cada componente del motor. Formular conclusiones del estado del motor en base los resultados presentados del análisis de la muestra de aceite lubricante. REVISIÓN TEÓRICA
Análisis de aceite
Las funciones principales de los lubricantes son:
Controlar la fricción Controlar el desgaste Controlar la corrosión Controlar la temperatura Controlar la contaminación Transmitir potencia, en el caso de circuitos hidráulicos
El aceite transporta y contiene toda la información acerca de los contaminantes y partículas de desgaste. El análisis de aceite es una técnica simple, que realizando medidas de algunas propiedades físicas y químicas proporciona información con respecto a:
La salud del lubricante Contaminación del lubricante Desgaste de los elementos del motor del vehículo
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El análisis de aceite no sólo va a permitir monitorear el estado de desgaste de los equipos, detectar fallas incipientes, sino también establecer un Programa de Lubricación basado en Condición. Los fabricantes de vehículos recomiendan Planes de Mantenimiento que incluyen cambios de lubricantes a intervalos fijos, llevando a un costo sobre mantenimiento, pues sustituye lubricantes todavía aptos para el uso. Pruebas que comúnmente se realizan a aceites para motores Espectroscopia de Metales: Hierro, Cobre, Plomo, Aluminio, Cromo, Estaño, Calcio, Sodio y Silicio. Un Programa de Monitoreo de Condición de lubricante beneficios:
puede generar los siguientes
Detectar condiciones que motivar una falla Detectar problemas en el vehículo Evitar fallas catastróficas Diagnóstico de causa de falla Proyección de vida útil
MATERIALES:
III.
IV.
Vehículo: Marca
Tipo
Año de edición
Modelo
Voklswagen
Camioneta
2005
Saveiro
Muestra de aceite lubricante PROCEDIMIENTO:
Espectroscopia de Metales: Hierro, Cobre, Plomo, Aluminio, Cromo, Estaño, Calcio, Sodio y
Silicio. En los últimos años, se ha utilizado el análisis espectrométrico de aceites lubricantes para determinar la concentración de metales de desgaste, contaminantes y aditivos presentes en las muestras de aceite. Este tipo de análisis es sensible a niveles bajos de partículas y materiales disueltos, tiene una buena respetabilidad, y es rápido y económico. Lo que a menudo no se comprende, es que su capacidad para detectar y cuantificar las partículas de desgaste, los aditivos y la contaminación está directamente relacionada con el tamaño de la partícula. Los espectrómetros comunes son incapaces para detectar partículas de más de 10 micrones en tamaño. Esto se debe en parte a la gran cantidad de energía consumida por el aceite lubricante presente en la muestra.
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Las partículas grandes son precisamente las más indicativas de un modo un desgaste anormal. Los modos de desgaste severo, como el descascarillado, el desgaste por deslizamiento y corte severo generan partículas grandes que pueden pasar desapercibidas por espectroscopia. V.
ANÁLISIS DE RESULTADOS:
Composición metalúrgica de los elementos de un Motor de combustión interna Elemento
Componente
Aluminio (Al)
Pistones, Cojinetes, Bloques, Cárter, Bujes, Ventiladores, Cojinetes de empuje Cojinetes de apoyo Segmentos, Cojinetes de rodillos/rodillos cónicos, Camisas, Válvulas de escape Bujes de bulón, Cojinetes, Bujes de leva Enfriador de aceite, Bujes de tren de válvulas, Arandelas de empuje, Regulador, Bomba de aceite Cilindros, Bloque, Engranajes, Cigüeñal, Bulones, Segmentos, Árbol de levas, Tren de válvulas, Forros de bomba de aceite, Óxido Cojinetes Cojinetes, Buje de bulón (EMD) Pistones, Revestimiento de cojinetes, Bujes
Cadmio (Cd) Cromo (Cr) Cobre (Cu)
Hierro (Fe)
Plomo (Pb) Plata (Ag) Estaño (Sn) Titanio (Ti)
Tabla 1: Metalurgia de los elementos
Monitoreo de partículas de desgaste: Resultados entregados Elementos de desgaste ppm
R440-44009-0009 R440-44134-0113
Cu
0 0
Fe Cr
6 5
0 0
Al
Pb
0 0
0 0
Sn
0 0
Si
Na
3 392 2 394
K
Mo Ni
2 1
0 0
V
0 0
Tabla 2: Elementos de desgaste ppm
Ca
0 1830 0 1590
Mg Zn
27 7
917 813
P
762 707
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INFORME DE LABORATORIO Contenido de partículas metálicas: Muestra R440-44009-0009
0 0 6
0 762
0
0
0 3
392
2
Cu 0
Fe
0
Cr Al Pb
917
1830
Sn Si Na
K
27
Mo Grafico 1: Muestra R440-44009-0009
Contenidos de partículas metálicas: Muestra R440-44134-0113
5 00 0 0 707
813
0 0 2
1 0
394
1590
7
0
Cu Fe Cr Al Pb Sn Si Na K Mo Ni V Ca Mg Zn P
Grafico 2: Muestra R440-44134-0113
Para el proceso de diagnóstico, se analizó la variación de los datos, visualizados en la Tabla 2 y teniendo en cuenta la metalurgia de los elementos del motor de la Tabla 1, de la cantidad de los contenidos de partículas metálicas (Ca, Zn, P, Na); que permite establecer lo siguiente:
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La tendencia de los valores de partículas, alertan que en caso de no tomar una acción correctiva el motor trabajaría en condiciones por debajo de las norm ales. Se observa el incremento del contenido de partículas de Sodio, en 2 ppm (Grafico 2), Alto contenido de Sodio en la muestra indica una contaminación de agua o de refrigerante hacia el aceite lubricantes, o que el vehículo opera a nivel del mar. El Sodio es muy corrosivo. Presencia de partículas de Hierro, indican un desgaste normal de las piezas que están en constante giro y fricción dentro del funcionamiento del motor. Presencia de partículas de Silicio, indican entrada de contaminantes externos como tierra. El decrecimiento del contenido de partículas de Calcio, en 240 ppm y también (Zinc, Calcio y Magnesio) en la (Tabla 2) que podría deberse a la formulación y concentración de aditivos presentes en el aceite lubricante
Se graficó la evolución de los contenidos de: Calcio, Hierro, Silicio, Sodio, Potasio, Magnesio, Zinc y Fosforo en comparación de las dos muestras: Elementos controlados 2000 1800 1600
Na
1400
Fe
m p p 1200 s a 1000 l u c í t r 800 a P
Si K Ca
600
Mg
400
Zn
200
P
0
1
2 Muestras
Grafico 2: Elementos controlados
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Condición de aceite: Condición de aceite/ Conteo de partículas
ST OXI NIT SUL W A F
R440-44009-0009
0
6
5
19 N
R440-44134-0113
0
6
5
19 N
PFC
N N 2,98
V100 TBN 11,3
ISO
4µ
6µ
10µ
14µ 18µ 21µ 38µ 50µ
5,5 22/15 61333 34241 5054 269
63
N N 11,4 Tabla 3: Condición de aceite
Se analizó la variación de los datos, visualizados en la Tabla 3 de la condición del aceite lubricante que permite establecer lo siguiente:
VI.
El índice de Oxidación se mantiene la misma medida entre las dos muestras, caso contrario presentaría: Taponamiento de los filtros de aceite, Aumento de la viscosidad del aceite, Corrosión de piezas metálicas, Aumento del desgaste de los componentes, Disminución del rendimiento del motor. El índice de Nitración de igual manera es igual la medida, sus efectos serían: Formación de productos derivados ácidos, Aumento del desgaste de cilindros y válvulas. El índice de Sulfatación se mantiene una medida igual entre las dos muestras, sin cambio. El índice de Viscosidad a 100 °C, presenta un incremento en su medición, podría ocasionar Depósitos o sedimentos perjudiciales, Restricción del flujo de aceite, Recalentamiento del motor. CONCLUSIONES.
La organización e implementación de un programa de análisis de aceite lubricante, basado en el control de los índices de contaminantes, es una herramienta imprescindible que permite conocer estado técnico del motor del vehículo y controla la proporción del desgaste de un compone determinado, identificando y midiendo la concentración de los elementos de desgaste. El incremento del contenido de partículas de Sodio, en las muestras, indica una contaminación de agua o de refrigerante hacia el aceite lubricantes, a no ser que el vehículo opere a nivel del mar. El resultado del análisis de cada muestra representa indirectamente la condición del motor en el momento de la toma de la muestra y que llevado a un control estadístico de la concentración de metales del aceite lubricante, nos permite la detección temprana de niveles de contaminación; determinando el periodo de rellenado o reemplazo del aceite lubricante en el motor del vehículo.
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VII.
VIII.
Los niveles de variación de la concentración de metales como el Sodio y de contaminantes, concentración de silicio, sirven para establecer el diagnóstico del estado técnico del motor. RECOMENDACIONES.
El programa de análisis de aceite debe continuar con el seguimiento de las reparaciones que se realicen en el motor del vehículo, con el fin de mantener un historial completo, debido a que un diagnóstico efectivo en base al análisis de aceite se basa fundamentalmente en el historial de reparaciones y de las condiciones de operación del motor. BIBLIOGRAFÍA.
Motores Autor: Juan Luis Rivas, Jesús González, Secundino Escudero, Alejandro Suarez, ISBN: 978847942672. Seminario de Mantenimiento Proactivo y análisis de aceite - James C, Fitch Implementación de un Programa Proactivo – Gerardo Trujillo
