Interpretacion Analisis Lubricantes Uruman 2014

Análisis de Aceite Avanzado

Interpretación de Interpretación Análisis de Lubricant Lubricantes es

Presentado por:

•Gabriel Lucchiari •Andrés Bodner •Esteban Lantos


Interpretación de Interpretación Análisis de Lubricant Lubricantes es Su aceite le está hablando…

¿Pero usted lo está escuchando?


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¿Pero usted lo está escuchando?


Interrogue a Su Aceite

Diseñe su Programa de Análisis de Aceite Listando las Preguntas que Quiere Sean Respondidas •

•

•

•

•

•

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 •


Tres Categorías del Análisis de Aceite Qué se analiza Pruebas posibles:

1. Propiedades del fluido

2. Contaminación

3. Partículas de desgaste

Propiedades físicas y químicas del aceite en uso (proceso de envejecimiento)

Contaminantes Contaminantes que destruyen al lubricante y la máquina

Presencia e identificación de partículas de desgaste

Proactivo

Proactivo

Predictivo

•

•

•

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

Alto beneficio

Beneficio menor

Sin beneficio


Diseño de Un Programa de Análisis de Aceite 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 Interpretación de resultados y toma de decisiones para mejoramiento continuo


El Éxito del Análisis de Aceite Depende del Establecimiento de Límites Adecuados •

•

•

•

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.

2 límite superior (crítico) °

1er límite superior (precaución) D A D I S O C S I V

1er límite inferior (precaución) 2 límite inferior (crítico) °

TIEMPO


Límites Basados en Objetivos (Metas) 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. Viscosidad

Controla la película de aceite

3. Agua

Controla la humedad y la salud de la máquina y el aceite

4. Glicol/Dilución Controla salud de por combustible aceites de motor

R O L A V

5. AN/BN

TIEMPO MEDIO ENTRE FALLAS

Controla el potencial corrosivo


Establecimiento de Límites por Objetivo de Limpieza Asociación Británica de Investigación en Hidromecánica (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

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 a z e i p m i l e d s o v i t e j b O

>6µm

>14µm

Tiempo medio entre fallas (meta)


Control de Contaminación – Construyendo Confiabilidad

Radiación Sólidos (partículas)

Humedad

Aire

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

Calor

Anticongelante

Combustible


National Research Council of Canada – ¿Qué Causa el Desgaste? Sector

Inducido por partículas

No relacionado con partículas

Total

Abrasión

Erosión

Fatiga

Adhesión

Fricción (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

2472

294

299

451

62

144

3722

Total Porcentaje por categoría

82%

¡Las partículas son la causa del desgaste!

18%


Sensibilidad a los Contaminantes de un Engranaje Recto 50 micrones > 20 Micrones 90/20 = 4,5X extensión de vida E J A N A R G N E L E D A V I T A L E R A A D I V

Al pasar de partículas de tamaño de 50 micrones a partículas de 20 micrones, la vida del engranaje se extiende por 4,5X.

TAMAÑO DE PARTÍCULA (µm)


Caso de Estudio: Nippon Steel Plan de acción: • • •

Frecuencia de reemplazo de bombas (% del total)

•

Establecer objetivos de limpieza Instalar puertos de muestreo Mejoras en filtros y respiradores Conteo de partículas en sitio

Logros: •

•

•

Implementación del programa

75% reducción en consumo de aceite 80% reducción de reparaciones hidráulicas 50% reducción en compra de rodamientos


Caso de Estudio: Kawasaki Steel Niveles de Referencia

Plan de acción: 1. Establecimiento de objetivos de limpieza 2. Instalación de filtración externa 3. Conteo de partículas en sitio

AÑOS

Consumo de fluidos Frecuencia de falla


BHP Reduce la Tasa de Fallas e Incrementa su Velocidad con una Administración Efectiva de la Lubricación •

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.

Filtro, µm ) m µ ( O R ) T S L / I F m ( L E d D a d N i c Ó I o l C e A V C I F I C E P S E

velocidad, m/s

Falla rodamiento

12

9

4

30

1

12

6

3 3

3

3 TIEMPO (años)

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

S O T N E I M A D O R E D S A L L A F


Cómo Afecta la Limpieza a la Vida en Servicio de Rodamientos de Rodillos (ISO 281) Factor de vida del rodamiento (ec)

Código ISO del lubricante

0,87

*/13/10

0,65

*/15/12

0,38

*/17/14

0,25

*/19/16

Viscosidad del aceite

Kappa = 1

Tamaño del rodamiento

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


Daño de Rodamientos Relacionado con el Agua O T N E I M A D O R L E D E T N A T S E R A D I V E D %

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. Con frecuencia se ve normal

Puede verse turbio

Los rodamientos pueden perder 75% de vida a causa del agua antes de que el aceite se vea turbio.

•

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

% DE AGUA EN EL ACEITE

“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

Aún cuando todos los estados del agua son dañinos para el aceite y la máquina, el agua emulsionada es considerada la más destructiva. Depósitos causados por el agua en rodamientos


Límites Por Envejecimiento

Aplicaciones R O L A V

TIEMPO

Los límites de envejecimiento indican el acercamiento del fin de la vida útil de los aditivos, aceite base, máquina, etc. Son del tipo predictivo

1. Viscosidad/FTIR

Oxidación inminente

2. Voltametría

Agotamiento de aditivos

3. AN/BN

Agotamiento 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


Límites Por Tasa de Cambio Limites establecidos a una tasa de cambio ya sea por tendencia positiva o negativa. Son del tipo predictivo (visual, por pendiente o por tasa). Tendencia Positiva (aumento) R O L A V

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

normal crítico

TIEMPO

R O L A V

Tendencia negativa (agotamiento) normal

crítico

TIEMPO

Las horas y los rellenos de aceite son vitales para los límites basados en tasa de cambio


Estableciendo Límites Estadísticos Aplicaciones TENDENCIAS EN ANALISIS DE RUTINA

HORAS DE OPERACIÓN DEL EQUIPO

1. Elementos metálicos de desgaste

No cumplimiento con los niveles normales de producción de partículas de desgaste

2. Análisis de densidad ferrosa

No cumplimiento con los niveles de producción de partículas de desgaste

3. Contaminación con elementos metálicos

Silicio, cercanía de materiales de proceso

ANÁLISIS ESTADÍSTICO S A R T S E U M E D O R E M Ú N

Límites basados en desviaciones de los promedios históricos bajo condiciones normalizadas

RESULTADOS (ppm)


Límites Estadísticos de Mantenimiento Predictivo Ejemplo: resultados históricos de niveles de hierro después de 300 horas de uso del aceite

Distribución de frecuencias de resultados

36 17 21

-3s -2s

-s

X

s

Desviación estándar de la población

22 28 30

50 44 20

Ejemplo: Límites (Redondeados)

26.35% X 15.74 - s

24 18 35

Promedio = X = 26.35 Desviación estándar (s) = 10.61

2s 3s

68.26% 95.44% 99.73%

5.13 + 2s

28 20 15

47.57 + 2s 36.96 + s

S=

300 50 1000

37 57 104

48 70 121

Refiérase al ASTM D7720 para métodos estadísticos para el establecimiento de límites en análisis de aceite


Tendencia del Hierro en Equipo Móvil Usando Límites Estadísticos Mando final

Motores diesel

m p p , o r r e i H

Límite

1,000

1,250

1,500 1,750

Horas (horómetro)

m p p , o r r e i H

Cambio de aceite

1,000

1,250

1,500 1,750

Horas (horómetro)


Interpretando Tendencias de Elementos Usando Límites de Nivel D

Crítico

) m p p ( d a d i n u a l e d s a r o h r o p n ó i c a r t n e c n o C

C

B

Precaución

A

Normal Tiempo en servicio(h)

A

Tendencia Normal Permanece abajo del límite de precaución, aunque puede, de manera intermitente, excederlo (pero no arriba del crítico)

B C D

Tendencia Anormal Tres lecturas consecutivas por arriba del límite de Advertencia Cualquier valor que exceda el límite crítico


Tendencias Ligadas Después de 3,000 horas de servicio el silicio y aluminio tienen una tendencia “ligada” indicando

la entrada de tierra

HORAS 50 40 SILICIO

crítico

30 20 10

precaución

0 0

2,000

3,000

4,000

5,000

20 crítico

16 ALUMINIO

12 precaución

8 4 0 0

2,000

3,000

4,000

HORAS

5,000


Normalizando los Elementos a “Tasa de Desgaste” Algunos laboratorios añaden valores de la tasa de desgaste en los reportes de análisis de aceite

Lectura H Operación ppm/100hrs

35 260 13

52 327 16

42 300 14

60 400 15

50 285 17

43 310 14

25 175 14

35 250 14

65 325 20


Normalizando por Aceite de Relleno La adición de aceite de relleno entre muestras de aceite altera los datos por dilución. Esto puede corregirse por normalización. 1. 2. 3. 4.

Identifique el volumen del tanque al nivel correcto (80 litros) Identifique el volumen de aceite añadido desde el último cambio de aceite (60 litros) Tome la muestra después del relleno a nivel consistente en el depósito. Convierta la concentración de metales de desgaste y contaminantes a valor normalizado

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.


El Progreso del Desgaste Mecánico


Guía Rápida para Establecer Límites y Objetivos del Análisis de Aceite En caso de existir límites especificados por el fabricante, dar prioridad a estos


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


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


Caso No. 1 - Ventilador – Cojinete Exterior 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

Temperatura del aceite: 71°C

Riesgo de contaminación con agua: Bajo

Análisis Vibracional: Mensual


Caso de Estudio Ventilador FD • • •

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

Costo de paro por hora Duración del paro (horas) Partes / refacciones Mano de obra Misceláneos Costo total Probabilidad de ocurrencia Costo total ponderado por falla Porcentaje por falla mecánica Costo atribuible por falla Fallas por año Costo atribuible por falla anual

$9,000 48 $5,000 $7,200 $2,000 $446,20 0 5% $22,310

$9,000 12 $2,000 $1,800 $500 $112,300

$9,000 4 $250 $400 $200 $36,850

25% $28,075

70% $25,795

$76,180 85% $64,753 0.83 $53,745


Caso No. 1 – Selección del Puerto de Muestreo

Tapa del Cojinete


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


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


Generador de Frecuencia de Muestreo


Generador de Frecuencia de Muestreo


Caso No. 1 – Selección de Objetivos y Límites


Tabla de Extensión de Vida de la Maquinaria

Basado en ISO 4406:99

– se ha omitido el rango de 4

micrones


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

Descripción del fluido o equipo

1

Tabla de Objetivos de Humedad Factor de penalización por confiabilidad (FPC) 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

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 Hidráulico industrial – aceite mineral

2,000

1,500

1,000

750

500

400

300

200

100

50

4,000

3,500

3,000

2,000

1,000

500

400

300

200

100

2,000

1,500

1,250

1,000

750

600

500

400

325

250

3,000

2,000

1,500

1,250

1,000

750

600

500

400

300

Fluido hidráulico a base de éster fosfatado Diéster o poliol éster

10,000 ppm = 1%

200

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


Tabla de Extensión de Vida por Humedad Ventilador FD Nuevo nivel de humedad (ppm) MUESTRA 10,000

5,000

2,500

1,000

500

250

100

50

Roda- Cojine- Roda- Cojine- Roda- Cojine- Roda- Cojine- Roda- Cojine- Roda- Cojine- Roda- Cojine- Roda- Cojine ) mientos tes mientos tes mientos tes mientos tes mientos tes mientos tes mientos tes mientos tes m p p 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 ( 50,000 2.3 d a 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 d e m10,000 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 u h e 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 d l a 2,500 1.6 1.3 2.3 1.6 3.3 1.9 5.4 2.4 7.8 2.9 u t c a 1,000 1.4 1.2 2.0 1.5 3.3 1.9 4.8 2.3 l e v i 1.4 1.2 2.3 1.6 3.3 1.9 N 500 250

1.5

100

Nivel actual por debajo del objetivo especificado. No hay extensión de vida por influencia del agua

1.3

2.3

1.6

1.4

1.2


Caso No. 1 – Interpretación de Resultados del Aceite Usado


Resumen de Costos para Mejorar el Control de Contaminación y el Análisis de Aceite


Reducción del Costo por Falla con Análisis de Aceite Costo Costo por cada falla Probabilidad de ocurrencia actual Costo total ponderado por falla

Falla severa

Falla moderada

Falla menor

$446,200

$112,300

$36,850

5%

25%

70%

$22,310

$28,075

$25,795

Costo total ponderado

$76,180

Porcentaje de falla mecánica

85%

Costo total por falla ajustado

$64,753

Probabilidad bajo el programa propuesto Costo total ponderado por falla

2%

15%

83%

$8,924

$16,845

$30,586

$56,355

Porcentaje de falla mecánica

85%

Costo total por falla ajustado

$47,901

Ahorro por evento por intervención

$16,852 La detección temprana proporcionada por el monitoreo de condición, incluyendo análisis de aceite, reduce la severidad del evento promedio


El Análisis de Aceite Proactivo y Predictivo Hacen Equipo El análisis de aceite predictivo reduce el costo por evento

El mantenimiento proactivo reduce el número de eventos

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

Interpretacion Analisis Lubricantes Uruman 2014

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