El Enfoque Holístico del Análisis de Aceite

Hasta acá, todo bien. El aceite (o la grasa) puede someterse a una batería completa de pruebas físicas y químicas que, en algunos casos, pueden proporcionar hasta 50 parámetros diferentes (en análisis totalmente exhaustivos). Estos parámetros deben evaluarse para determinar el estado de la máquina, la salud del aceite y los niveles de contaminación.

¿Cómo se realiza el análisis de aceite?

Una pregunta común de los usuarios del análisis de aceite es: "¿Puedo tener una copia de los límites que utilizan?". El uso de tablas de límites es un enfoque sumamente minimalista y, en algunos casos, puede ser muy engañoso. En esencia, lo que el usuario desea es poder hacer el trabajo de un diagnóstico especializado de análisis de aceite simplemente mirando algunas hojas de papel, pero es un poco más complicado que eso.

El departamento de diagnósticos de WearCheck cuenta con especialistas en diagnóstico que, en conjunto, acumulan más de 150 años de experiencia y han analizado más de 7,5 millones de muestras. Cinco miembros del equipo han diagnosticado más de un millón de muestras cada uno. Esa es una vasta experiencia que no puede condensarse en un par de tablas y gráficos.

Existen muchas razones por las cuales los límites de desgaste pueden ser peligrosos (aunque tienen su utilidad en ciertas situaciones), pero este boletín técnico se centrará en el concepto de diagnóstico holístico.

El problema con los límites es que consideran las lecturas de laboratorio de forma aislada: de 0 a 50 está bien, de 50 a 100 es un problema y más de 100 es crítico. En su forma simplista esto puede funcionar, pero a menudo, de 50 a 100 puede ser un problema dependiendo de lo que indiquen otras lecturas. Un valor de 75 puede ser crítico en una situación y perfectamente normal en otra.

FUENTES DE SILICIO

El silicio es un ejemplo perfecto de la importancia de analizar el panorama completo. Para la mayoría de las personas familiarizadas con el análisis de aceite, el silicio se utiliza como un indicador de entrada de suciedad. La suciedad, el polvo, la arena o el polvillo, como se lo quiera llamar, está compuesto en gran medida por un químico llamado dióxido de silicio, y el silicio puede detectarse fácilmente mediante un espectrómetro.

Lo importante aquí es notar que el instrumento detecta el elemento químico silicio, no el compuesto dióxido de silicio. Desafortunadamente, la vida nunca es simple, y el silicio encontrado en el aceite puede tener muchas otras fuentes.

¿Cómo determinamos si el silicio proviene de suciedad u otra fuente?

La respuesta es sencilla: hay que observar lo que indican las demás lecturas para determinar el origen del silicio; en otras palabras, realizar un diagnóstico holístico.

La siguiente tabla ilustra varios escenarios plausibles:

La suciedad es altamente abrasiva y, cuando entra en contacto con el aceite, esencialmente forma una especie de pasta abrasiva que provoca un desgaste acelerado del componente lubricado. Tomemos como ejemplo un motor diésel: si partículas finas de polvo lograran pasar el filtro de aire e ingresar al área del cilindro superior, causarían un desgaste inmediato en los pistones, anillos y camisas. En la mayoría de los casos, los pistones están hechos de aluminio, los anillos de cromo y las camisas de hierro. Por lo tanto, no solo esperaríamos que el silicio aumente, sino también el hierro, el cromo y el aluminio, lo cual ocurre frecuentemente, creando un perfil de desgaste muy común.

En el siguiente escenario, el silicio también aumenta, pero el hierro, aluminio y cromo apenas se incrementan, mientras que el cobre y el sodio se disparan. ¿Qué está ocurriendo aquí? Este es un ejemplo de una fuga interna de refrigerante. Cuando esto sucede, el agua se filtra desde el sistema de refrigeración, por ejemplo, a través de una camisa perforada, hacia el aceite del motor. A las temperaturas y presiones operativas, el agua se evapora, pero los aditivos del refrigerante permanecen en el aceite. Uno de estos químicos, comúnmente presente en los refrigerantes, es el metasilicato de sodio, un compuesto que contiene tanto silicio como sodio, los cuales ahora aparecen en el aceite. El alto nivel de cobre proviene del lixiviado normal del sistema de refrigeración.

Silicio alto sin incremento en otras lecturas

El siguiente caso muestra un alto nivel de silicio sin aumento en ninguna de las otras lecturas. Aquí, el origen del silicio es un sellador o junta a base de silicona. Si recientemente se realizó una reparación y se utilizó uno de estos compuestos, es posible que parte de la silicona se haya filtrado al aceite. Los niveles de silicio se disparan, pero dado que esta forma de silicio no es abrasiva, no se observa un aumento en el desgaste.

Esta situación puede ser confusa si el motor es completamente nuevo, ya que los resultados pueden estar elevados debido al periodo de asentamiento, y podría haberse usado grasa de ensamblaje a base de silicona. ¿Cómo se determina qué está ocurriendo? Aquí debe considerarse otro aspecto del diagnóstico holístico: si el camión tiene solo 15.000 km, es muy probable que se trate de un periodo de asentamiento. Sin embargo, si el camión tiene más de un millón de kilómetros, es probablemente desgaste anormal causado por entrada de suciedad. Es esencial considerar toda la información proporcionada con la muestra.

Incrementos leves de silicio

En una situación similar, el silicio aumenta ligeramente, a un nivel elevado pero no crítico, y nuevamente todas las lecturas de desgaste son normales. Todos los aceites de motor contienen un aditivo llamado poli-metil-siloxano (sí, otra fuente de silicio). Este aditivo evita que el aceite forme espuma. Ocasionalmente, las compañías petroleras pueden cometer errores en sus mezclas y dosificar de más o de menos un aditivo específico. Esta situación se ha detectado dos veces en los últimos diez años. Normalmente, el nivel de silicio en aceites nuevos está entre 5 y 10 ppm, pero se han analizado aceites nuevos con niveles de silicio de hasta 60 ppm. Esto tiene un efecto curioso en el conteo de partículas, que aumenta. Sin embargo, al filtrar el aceite y examinarlo bajo un microscopio, no se detectan contaminantes, otro ejemplo de diagnóstico holístico.

Silicio, aluminio y su relación

El dióxido de silicio no es el único constituyente de la suciedad; usualmente está acompañado por óxido de aluminio. Por lo tanto, si realmente hay entrada de suciedad, se esperaría que el aluminio aumente en una proporción fija respecto al silicio. En motores, transmisiones e hidráulicos, la relación Si:Al suele ser de alrededor de 2:1. En componentes de transmisión, esta relación tiende a ser más alta, tal vez hasta 10:1.

En un siguiente ejemplo, vemos un aumento en los cuatro elementos habituales (hierro, cromo, aluminio y silicio), pero en este caso, las lecturas de silicio y aluminio son casi iguales, lo cual no parece correcto. Este es un ejemplo muy raro, ya que se trata de una falla repentina que casi nunca se detecta mediante análisis de aceite. Este caso corresponde a la combustión localizada en un pistón, sin que la suciedad esté involucrada.

Un patrón de pulverización defectuoso en un inyector puede hacer que el combustible se acumule sobre la cabeza del pistón y se queme. Esto hará que aumenten el hierro, cromo y aluminio, pero ¿de dónde proviene el silicio? Los pistones de aluminio suelen estar aleados con carburo de silicio, lo cual reduce el coeficiente de expansión. Este es el origen del silicio en casos de combustión localizada.

Consideraciones adicionales

¿Qué ocurre en la situación opuesta, donde hay entrada de suciedad pero la proporción aluminio:silicio se aproxima a 1:10? Aquí, otro aspecto del diagnóstico holístico es clave: la información proporcionada por el cliente.

Por ejemplo, los motores Detroit Diesel de dos tiempos tienen un revestimiento de estaño en los pistones. En este caso, se observaría un aumento en hierro, cromo y, obviamente, silicio, pero debido al revestimiento de estaño (un conductor eficiente de calor), el aluminio no aumenta tanto. Lo que sí se observa es un aumento en estaño, un elemento asociado normalmente con aleaciones de cojinetes, pero que aquí proviene del pistón.

Antes de dejar el tema del silicio, hay un último aspecto a considerar. La suciedad es un contaminante ambiental que, en la mayoría de los casos, será una mezcla de silicio y óxido de aluminio. Pero, ¿qué pasa si estos compuestos no están presentes en el entorno? Un último ejemplo muestra un aumento en aluminio e hierro, un incremento masivo y desproporcionado en cromo, y prácticamente ningún aumento en silicio. Esto es lo que podría observarse en una mina de cromo.

TENDENCIAS Y PROPORCIONES

Dejemos de lado por un momento cómo interactúan los elementos entre sí y consideremos las proporciones y la información proporcionada por el cliente. En condiciones normales, 20 ppm de plomo (un recubrimiento presente en los cojinetes principales y de biela) en un motor probablemente sean aceptables. El hierro a menudo puede usarse como una referencia interna, ya que, en cualquier sistema mecánico, es el elemento que sufre mayor desgaste. Esto permite usarlo como punto de referencia y comparar otras lecturas con él.

Por ejemplo, 20 ppm de plomo podrían ser aceptables en un motor, pero si la lectura de hierro es solo de 25 ppm, algo no parece correcto, ya que en un motor hay mucho más hierro que plomo. En este caso, no es la concentración absoluta lo que preocupa, sino la proporción entre los dos elementos. Ya hemos hablado de la importancia de las proporciones al analizar aluminio y silicio para evaluar la posible entrada de suciedad.

Las tendencias son otro aspecto importante a considerar. Una tendencia de 50 ppm de hierro podría ser normal, pero si de repente sube a 85 ppm, eso podría indicar un problema. De manera similar, una tendencia de 30 ppm podría ser normal, pero un salto a 50 ppm podría señalar que algo está mal. En una situación, 50 ppm pueden ser aceptables; en otra, no lo son. Solo al analizar el historial del componente se puede evaluar adecuadamente su estado.

La importancia de la información proporcionada por el cliente

La información que el cliente proporciona es absolutamente crítica. Aspectos como la aplicación, el entorno, los tipos de aceite y combustible, la antigüedad de la máquina y el consumo de aceite pueden tener un impacto significativo en cómo se evalúa un informe de análisis de aceite. Cuanta más información tenga el especialista en diagnóstico, mejor será el diagnóstico.

Debe destacarse que la causa principal del fracaso de un programa de análisis de aceite es la información incorrecta o incompleta que acompaña a la muestra de aceite. Quizás el dato más importante que debe proporcionar el cliente es cuánto tiempo ha estado en uso el aceite.

Por ejemplo: 50 ppm de hierro podrían estar bien después de 250 horas de operación, pero serían críticas después de solo 50 horas y sospechosamente bajas después de 500 horas. Si el aceite ha estado en uso durante el doble de tiempo, se esperaría que el desgaste y la contaminación sean el doble. Un valor alto en una muestra donde el aceite ha estado en uso durante un largo periodo debe considerarse "normal para el tiempo de uso". Por otro lado, en el caso de una lectura de hierro sospechosamente baja, podría deberse a un consumo elevado de aceite.

Consumo de aceite y diagnóstico incorrecto

El gráfico final ilustra cómo la falta de información puede conducir directamente a un diagnóstico incorrecto. El consumo de aceite (algo que muy pocas personas miden) es un factor clave. Si el consumo de aceite es excesivamente alto, en primer lugar, ya se tiene un indicio de que algo anda mal. En segundo lugar, la adición frecuente de grandes cantidades de aceite nuevo diluirá los niveles de contaminación y desgaste; en esencia, se estaría analizando aceite fresco.

• Primera línea: Muestra un aumento regular del hierro a lo largo del tiempo, con muestras de aceite tomadas a intervalos regulares. Esto puede considerarse como un desgaste normal.
• Segunda línea: Indica un aumento en la tasa de desgaste, con lecturas de hierro más altas que sugieren el desarrollo de un desgaste anormal.
• Tercera línea: Representa la segunda situación combinada con un alto consumo de aceite, de modo que el punto final es indistinguible del desgaste normal. El consumo elevado de aceite ha enmascarado (diluido) el desgaste anormal que está ocurriendo.
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CADA DATO CUENTA UNA HISTORIA

El diagnóstico de muestras de aceite es mucho más que seguir reglas simples y límites predefinidos. Por un lado, se cuenta con la información proporcionada por el análisis (los informes) y, por otro, la información suministrada por el cliente (el formulario de envío). Ambas deben combinarse cuidadosamente para obtener una imagen clara de lo que está ocurriendo.

Una vez que se evalúa esa combinación, teniendo en cuenta toda la información que el cliente ha proporcionado, todas las pruebas realizadas en el laboratorio, el historial del componente y el conocimiento sobre cómo se comportan componentes similares en situaciones parecidas, solo entonces se puede construir una historia coherente.

El diagnóstico, en esencia, es química forense: tratar de descubrir qué está ocurriendo a partir de unas pocas pistas simples. Estas pistas pueden usarse para crear cuadros increíblemente complejos y detallados, pero esto solo es posible cuando los datos disponibles se analizan como un todo.

Solo una evaluación holística de los datos puede proporcionar la respuesta correcta. Analizar lecturas de forma aislada ofrece una imagen borrosa y en blanco y negro, que a menudo pierde el rico tapiz de colores que puede lograrse desde una perspectiva integral.

Fuente: Trilogy Sessions