contaje de particulas

8/16/2019 Contaje de Particulas

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INTRODUCCIÓN

Los análisis de lubricantes proveen a los grupos de mantenimiento una

valiosa información respecto al proceso de lubricación. Indican

principalmente el estado del aceite y soportan en repetidas ocasiones la

decisión de continuar usando o no un lubricante. Con un cuidadoso manejo y

un completo historial pueden entregar información del estado de los

componentes mecánicos y apoyar estrategias de mantenimiento predictivo.

Para tal efecto, deben satisfacerse las siguientes dos condiciones: la

máuina debe arrancar con sus componentes en óptimo estado y con nuevo

lubricante y este debe haber reali!ado el ciclo de lubricación dentro de la

máuina varias veces, pasando por la bomba, las pie!as lubricadas y los

filtros. Los análisis son muy variados, fácilmente se cuenta un centenar de

diferentes análisis: viscosidad, color, punto de fluide!, residuos de carbón,

resistencia a la formación de espuma, herrumbre, entre otros" para aceites.

#tros tantos son consistencia, estabilidad a la o$idación, punto de goteo,

entre otros" para grasas. Los análisis reuieren de cantidades importantes

de lubricante, entre %&' y &'' ml para los de aceite y entre &'' y ('''g para

los de grasa.

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CONTAJE DE PARTICULAS

)l contaje de part*culas consiste en la medida de la contaminación

sólida en el seno de un lubricante mediante el contaje del n+mero de

part*culas y clasificación del grado de contaminación en función del

tamao-concentración de part*culas. Conocer el grado de limpie!a de un

fluido es fundamental a la hora de reali!ar un control de la contaminación

presente en el sistema. )ste ensayo estaba sólo recomendado para

sistemas hidráulicos u otros sistemas limpios como turbinas, en los cuales

los niveles de desgaste eran bajos. i bien actualmente se está e$tendiendo

a cualuier sistema lubricado, dada la gran correlación e$istente entre la

contaminación por part*culas y el fallo de los sistemas.

EQUIPOS DE ENSAYO

)$isten multitud de tipos de contadores de part*culas. /esde los

manuales a los automáticos, pasando por los ópticos y por los de bloueo de

poro entre otros. 0u* se va a hablar de los automáticos.

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CONTADORES DE PARTÍCULAS

Contadores ópticos

Contadores ópticos automáticos por bloqueo de la luz blanca:

)n este tipo de contadores, las part*culas pasan a trav1s de la celda de

detección y crea una sombra sobre el fotodetector. La ca*da en el voltaje

producido en el fotodetector es directamente proporcional al tamao de la

sombra y por lo tanto el tamao de la part*cula ue pasa a trav1s. )l

principio de funcionamiento consiste en proyectar un rayo de lu! a trav1s de

la muestra. i se encuentran part*culas en el seno del fluido blouearán la

lu!, lo cual hará caer la energ*a medida ue es más o menos proporcional al

tamao de la part*cula.

Contadores ópticos automáticos por dispersión de luz:

)n los euipos láser, debido a la naturale!a prácticamente paralela delha! láser, la dispersión de la lu! es m*nima hasta ue no pasa una part*cula

por el ha!. Cuando el ha! golpea la part*cula se genera una dispersión de la

lu! ue alcan!a el fotodetector. )l cambio en el voltaje observado es

directamente proporcional al tamao de la part*cula. 2ormalmente los

detectores láser son más e$actos y sensibles ue los de lu! blanca. )ste es

un tipo de contador de part*culas más moderno. Como en los de bloueo de

lu!, las part*culas provocan una interferencia medible en la transmisión de la

lu! a trav1s de la c1lula. in embargo, además de utili!ar la lu! blanca, este

m1todo utili!a un láser. La lu! altamente enfocada emitida es interrumpida

por una part*cula, produciendo un efecto de dispersión.

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)l aumento de la energ*a a trav1s del área de muestra se mide con

este tipo de contador, justo lo contrario ue con el m1todo de bloueo de lu!.

3na muestra de aceite puede contener en su seno multitud de compuestos,

los cuales pueden interferir la medida y dimensionamiento de las part*culas

sólidas presentes. )l problema más com+n es la entrada de burbujas de aire

y gotas de agua, las cuales dispersan y blouean la lu!, proporcionando

lecturas erróneas en los contadores ópticos automáticos.

)ste m1todo no es aplicable para las emulsiones de aceite y agua. i

no se reali!a cierta preparación de muestra, un contador óptico no trabaja

bien con fluidos oscuros o contaminados con una alta carga de sedimentos o

carbonilla. )sto puede dar lugar a errores de medida, o blouear totalmente

el paso de lu!. e deben mati!ar una serie de cuestiones sobre los

contadores ópticos automáticos. Las part*culas provenientes de un aceite no

son casi nunca esf1ricas. )sto puede crear una serie de problemas en el

contador óptico a la hora de clasificar part*culas con unas dimensiones x e y

muy diferentes. Para resolver este problema se ha definido el diámetro

esf1rico euivalente.

4ediante este m1todo se mide la sobra de la part*cula o el efecto de

dispersión ue produce y la asemeja a una esfera perfecta. #tro concepto es

el del falso positivo, por ejemplo burbujas de aire, agua libre o emulsionada,

aditivos floculados, entre otros. )stos se tienen en cuenta como si fuesen

otra part*cula más. Como ejemplos de contadores de part*culas ue utili!an

estos m1todos se pueden destacar los siguientes:

5 )aton.

5 )merson Process 4anagement CI5&%PC

5 )merson Process 4anagement CI5&%''C

5 6I0C5P#/

4



5 6ydac 7echnology58C3 %'''59

5 Internormen58ilter5CC%

5 4P 8iltri 305LP0%

5 Pall Corp. P8C9''

5 Pall Corp. PI49''

5 Pamas ;mb655%

5 Pamas ;mb65<

5 Pamas ;mb6559'

5 Pamas ;mb65#L

5 Pamas ;mb65#L4

5 Pamas ;mb65=

5 P/>5P0L

5 tauff Corp.5LasPaCI

5 ebtec Products5/LPC

Contadores por !"o#$eo de poro

3na alternativa a los contadores ópticos por bloueo o dispersión de la

lu! son los de bloueo de poro. )l principio básico es similar a los ópticos, lo

ue se uiere conseguir es ue solo se midan las part*culas sólidas. La

presencia de aire y-o agua en el fluido no afecta a la e$actitud de los

contadores de part*culas por bloueo de poro, tampoco influye el color u

opacidad de la muestra. in embargo, estos euipos deben estimar la

distribución de tamaos de las part*culas por e$trapolación, no miden

e$actamente la concentración de sólidos por encima de un tamao de poro

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determinado. Para ciertos l*uidos oscuros como aceites de motor diesel o

altamente contaminados, los euipos por bloueo de poro ofrecen muchas

ventajas sobre los ópticos. )n este m1todo se hace pasar un volumen de

muestra a trav1s de una malla con tamao de poro claramente definido,

normalmente (' ?m. )$isten dos euipos ue usan este m1todo:

5 )l primero de ellos mide la ca*da de flujo a lo largo de la membrana

hasta ue se colmata mientras se mantiene una presión constante,

primero con part*culas mayores de (' ?m, y despu1s con las

part*culas menores, cuando las grandes ya han colmatado la pantalla.

5 )l segundo mide el aumento de la presión diferencial a lo largo de la

membrana mientras ue el flujo se mantiene constante cuando la

membrana se colmata de part*culas.

0mbos euipos poseen un algoritmo ue transforma la ca*da del flujo

en el tiempo o el aumento de la presión en un grado I# de acuerdo, entre

otras, con la I# 99'@5AA. 0unue estos euipos no tienen los problemas de

los falsos positivos ue poseen los euipos ópticos, no poseen el mismo

rango dinámico ue los ópticos, además estiman la distribución de part*culasde una manera apro$imada, y dependen de la e$actitud del algoritmo

utili!ado. Como ejemplos de contadores de part*culas ue utili!an estos

m1todos se pueden destacar los siguientes:

5 /esing 4aintenance ystem Inc.5=IP

5 P0LL Corp. PC49''

5 BocDell 0utomation-)nte5Contam50lert

Contadores por an%"isis de i&a'en

)sta t1cnica aborda de diferente manera el contaje de part*culas. La

muestra pasa a trav1s del área de ensayo y se fotograf*a digitalmente. e

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mide el área superficial de la part*cula en dos dimensiones, y a continuación

se graba para su posterior medida en el contaje. 0 la ve! ue se cuentan las

part*culas se eval+an sus formas, mecanismo de desgaste por el cual han

sido generadas, entre otros. La morfolog*a de la part*cula permite al euipo

e$cluir a las burbujas de aire o agua al ser completamente redondas. 0s*

ue, además de eliminar del contaje las part*culas de aire y las de agua

permite conocer la morfolog*a y mecanismo de desgaste. Como ejemplos de

contadores de part*culas ue utili!an estos m1todos se puede destacar el

siguiente:

5 pectro Inc.5Lasernet 8I2)5C

Los contadores de part*culas ópticos estiman el tamao de cada

part*cula basándose en la energ*a de la lu! ue pasa a trav1s del área del

flujo de muestra por el instrumento. 3na gran p1rdida de energ*a, en el caso

de los contadores de part*culas por bloueo de lu!, o un pico de energ*a si

es un contador de part*culas por dispersión de lu!, sugiere una part*cula

proporcionalmente grande. e pueden dar errores debido a la orientación de

la part*cula y otra serie de factores, el m1todo óptico es generalmente más

efectivo a la hora de estimar el tamao individual de cada part*cula. Los

contadores por bloueo de poro no cuentan las part*culas individualmente,

sino ue miden un colectivo de la totalidad de la población de part*culas ue

pasan a trav1s de la pantalla.

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CÓDI(OS DE NI)ELES DE LI*PIE+A

0 la hora de detectar o corregir problemas se debe utili!ar una escala

de referencia de la contaminación presente en el sistema. Las escalas más

utili!adas son I# 9''@ y 20 (@EF, aunue e$isten otros m1todos como el

4IL57/ (%9@C, 20=0IB '(5( o C60 GB2H entre otros.

ISO ,,-./012 e ISO ,,-./000

)n la versión I# 99'@ de (AF el resultado se e$presa mediante un

código compuesto por dos d*gitos. )l primero corresponde al n+mero total de

part*culas de tamao superior a & micras por mililitro de fluido, mientras ue

el segundo corresponde al n+mero total de part*culas superiores a (& micras

por mililitro de fluido. 7ambi1n se ha e$presado con un código de tres d*gitos

en el cual el primero corresponde al n+mero total de part*culas superiores a

% micras por mililitro de fluido.

)n la versión I# 99'@ de (AAA el resultado se e$presa mediante un

código compuesto por tres d*gitos. )l primero corresponde al n+mero total de

part*culas de tamao superior a 9 micras por mililitro de fluido. )l segundo

corresponde al n+mero total de part*culas de tamao superior a @ micras por

mililitro de fluido. )l tercero corresponde al n+mero total de part*culas

superiores a (9 micras por mililitro de fluido.

Las part*culas de J9 y J@ micras son indicativas de la tendencia a la

formación de depósitos de part*culas, mientras ue las J(9 micras indican la

cantidad de part*culas grandes presentes, las cuales contribuyen en gran

medida a un posible fallo catastrófico de un componente.

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7abla %: ;rados de limpie!a I# 99'@.

La ra!ón por la ue se ha cambiado el tamao de las part*culas de la

clasificación no ha sido otra ue el debido al cambio en el material de

calibración. )n la tabla % se muestra un resumen de las diferentes normas

utili!adas antes y ahora con la nueva norma I# 99'@5(AAA.

7abla E: 41todos I# antiguos y nuevos para la calibración y codificación.

)n la tabla siguiente se muestra la diferencia en la medida observada

del m1todo I# nuevo frente al antiguo.

7abla 9: Cambios en la calibración de los contadores de part*cula.

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)ste cambio se debe a:

5 )l nuevo patrón I# 47/ ayuda a corregir la ine$actitud de 0C87/

en la antigua calibración.

5 )l tamao de las part*culas antiguamente solo se med*an en dos

dimensiones, mientras ue ahora se hace en tres.

NAS /.41

)l código 20 (@EF se creó originalmente para componentes

hidráulicos de la industria aeronáutica. )l concepto del código está basado

en la distribución de tamaos de part*culas de una concentración sobre un

rango de tamaos de J& hasta J('' m. 0 partir de los datos obtenidos de

grados de limpie!a en aviación se crearon (9 clases en función del grado de

suciedad o limpie!a. Cada ve! ue se aumenta un grado de suciedad la

cantidad de part*culas se duplica.

7abla &: ;rados de limpie!a 20 (@EF-0 9'&A

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7abla F: Comparación ;rados de limpie!a I# 99'@ y 20 (@EF.

*UESTREO

6ay ue tener mucho cuidado a la hora de anali!ar sistemas muy

limpios, ya ue se puede introducir suciedad en la muestra tanto en la etapa

de muestreo de la misma como en la de análisis. Para ello se debe utili!ar

botes con un certificado de grado de limpie!a espec*fico. 0demás, en el

laboratorio de análisis se debe poseer un procedimiento de manejo de las

muestras ue eviten todas las fuentes posibles de entrada de suciedad en

las muestras.

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APLICACIONES DE LOS CONTADORES DE PARTÍCULAS

La medida del grado de limpie!a o de contaminación ue pueda poseer

un lubricante puede ayudar a saber el estado tanto de la máuina como del

propio lubricante.

5 Permite el análisis del aceite en el laboratorio Kon5condition.

5 Confirma el mantenimiento correctivo.

5 Identifica malas reparaciones de máuinas.

5 =erifica el funcionamiento de la bomba.

5 =erifica el funcionamiento de la centr*fuga.

5 Confirma el flushing del sistema.

5 Confirma la necesidad de un análisis ferrográfico.

5 Beali!a un seguimiento del desgaste de la máuina.

5 Identifica un desgaste de engranajes anormal.

5 Identifica la presencia de desgaste abrasivo.

5 /etecta un desgaste corrosivo elevado.

5 =erifica el estado de los cojinetes.

5 Identifica el e$ceso de gases de cárter en el motor.

5 Identifica presencia de contaminantes atmosf1ricos.

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5 =erifica el grado de limpie!a del lubricante almacenado y-o confirma el

grado de limpie!a deseado.

5 =erifica el funcionamiento del filtro.

5 /etermina el tiempo de uso de los filtros.

5 /etermina el punto adecuado de cambio de filtros.

5 Identifica defectos en filtros nuevos.

5 =erifica la idoneidad de selección del filtro.

5 Beconoce el estado de los filtro by5pass.

INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS DEL )ALOR DEL CONTAJE DE

PARTÍCULAS

)l Código I# 99'@5AA mostrará un valor alto si el contenido de

part*culas es elevado y será muy bajo si el aceite está limpio. 0lgunos

fabricantes de mauinaria proponen especificaciones de código I#, otros

los e$igen para validar las garant*as. Proveedores de rodamientos, turbinas

y sistemas hidráulicos están cada ve! más interesados en especificar un

nivel de limpie!a de aceites nuevos y aceites en uso. )sto implica, muchasveces, establecer procesos de limpie!a de aceites nuevos, antes de

incorporarlos a los sistemas, para cumplir con auellas especificaciones.

Como consecuencia se han desarrollado procesos de filtración de aceites en

uso para mantener los niveles de limpie!a adecuados.

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)n todo caso, cualuier variación del Código I# se debe investigar,

porue puede representar una anormalidad. #tro aspecto menos com+n y

de menor desarrollo a+n, es la interpretación y seguimiento de los valores

obtenidos para cada rango de tamaos de part*culas, permitiendo investigar

anomal*as o causas ra*! de fallos en los sistemas lubricados, ue se pueden

corregir de forma prematura, incluso antes de ue se inicie el fallo.

(RADOS DE LI*PIE+A NECESARIOS PARA DI5ERENTES *6QUINAS

4uchos de los fabricantes de euipos hidráulicos y de cojinetes

especifican el grado óptimo de nivel de limpie!a reuerido para sus

componentes. Los componentes ue trabajan con un fluido con alto grado de

suciedad acortan su vida. )n la tabla A se indican a modo orientativo los

grados de limpie!a recomendados para diferentes componentes. )sta

información es +til a la hora de seleccionar el grado de limpie!a deseado.

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LI*PIE+A DE 5LUIDOS NECESARIA PARA CO*PONENTES

LU7RICADOS TÍPICOS

7abla A. Limpie!a de los fluidos necesarios para componentes lubricados t*picos.

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ESTADO DE 5LUIDOS EN 5UNCIÓN DEL CÓDI(O ISO

7abla ('. )stado del fluido en función del código I#.

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CONCLUSIÓN

)n la actualidad las grandes y peueas industrias se ven obligadas a

reali!ar inspecciones de los lubricantes ue utili!an en los diferentes

mecanismos ue usan para reali!ar su producción, de esta manera podrán

recibir un informe completo centrado en el estado en ue se encuentra dicho

fluido y tambi1n los euipos en función, de este modo se logrará planificar el

mantenimiento más apropiado en tal caso de ue se encuentren en mal

estado.

Para reali!ar este tipo de inspección se necesita tener mucho

conocimiento, por lo tanto se conseguirá elegir el mejor m1todo para

detectar las part*culas en el sistema ue lo reuiera, tambi1n hay ue tener

en cuenta las normas I# ya ue a trav1s de ellas se establecen el nivel de

limpie!a de los lubricantes y se podrá saber el momento e$acto en ue hay

ue cambiarlo. 3na de las ventajas de dichas normas es ue con el nuevo

m1todo se pueden detectar las part*culas a partir de E dimensiones, de esta

manera no se confundirán con la presencia de burbujas de aire y-o gotas de

agua presentes en el lubricante.

)sta inspección es muy delicada ya ue a la hora de hacer un

muestreo se debe tener cuidado de no introducir suciedad, sino el análisis

será erróneo y la empresa puede optar por hacer un mantenimiento ue no

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