Monitoreo de la condición del aceite y mantenimiento predictivo

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Estructura del programa ISO 17359

La ISO 17359:2018 define el diseño del programa de OCM como un proceso de cinco pasos: (1) identificar los parámetros críticos para la máquina y el tipo de lubricante concretos; (2) establecer valores de referencia a partir de fluido nuevo en servicio en una máquina sana; (3) fijar niveles de alerta y alarma relativos a la referencia (no valores absolutos); (4) definir acciones de respuesta para cada nivel de alarma; (5) revisar la eficacia del programa mediante los datos de tendencia. Los parámetros críticos del aceite de motor diésel incluyen la viscosidad a 100°C, el TAN, el TBN, los metales de desgaste elementales (Fe, Cu, Al, Pb, Cr), el silicio (indicador de la filtración de aire) y el índice de oxidación por FTIR. En los sistemas hidráulicos: viscosidad a 40°C, código de limpieza ISO 4406, contenido de agua (Karl Fischer, ASTM D6304) y análisis elemental del desgaste y del agotamiento de aditivos. La frecuencia de muestreo se determina con una matriz de criticidad: criticidad del equipo (consecuencia de la falla × probabilidad) × velocidad de cambio del parámetro. Los equipos críticos suelen muestrearse cada 250 horas de operación, o a intervalos que no superen el 50% del intervalo de drenaje propuesto.

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Análisis de viscosidad: ASTM D445

La viscosidad cinemática se mide a 40°C (KV40) y a 100°C (KV100) en centistokes (cSt) con viscosímetros capilares de vidrio calibrados o instrumentos automáticos según la ASTM D445. La desviación de la viscosidad respecto de la especificación del aceite nuevo indica dilución (ingreso de combustible o refrigerante, que reduce la viscosidad) o espesamiento oxidativo (que la aumenta). Límites de acción relativos al punto medio del grado SAE del aceite nuevo: ±15% a 100°C para decidir el drenaje (motor); ±10% a 40°C en sistemas hidráulicos. Una caída de la viscosidad por debajo del mínimo del grado SAE a 100°C indica dilución por combustible y es una alarma de nivel de parada que exige drenaje inmediato e investigar la integridad del sistema de combustible. Un aumento de la viscosidad superior a +25% a 100°C indica oxidación severa o espesamiento inducido por refrigerante y también exige drenaje inmediato.

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Número de acidez y número de base: ASTM D664 y D2896

El número de acidez total (TAN) se mide según la ASTM D664 (titulación potenciométrica, mg KOH/g) y cuantifica los productos de degradación ácidos formados por la oxidación y la nitración del aceite base y del paquete de aditivos. El límite de acción es un aumento de +2.0 mg KOH/g sobre el TAN de referencia del aceite nuevo; la alarma de decisión de drenaje se activa a +3.0 mg KOH/g sobre la referencia. El número de base total (TBN) se mide según la ASTM D2896 (titulación con ácido perclórico, mg KOH/g) y cuantifica la reserva alcalina restante disponible para neutralizar los productos ácidos del blow-by de la combustión. La alarma de decisión de drenaje por TBN es un agotamiento a ≤50% del TBN del aceite nuevo; para un aceite de motor diésel API CK-4 típico con TBN nuevo de 12–14 mg KOH/g, la alarma se activa a ≤6–7 mg KOH/g. El TAN y el TBN deben interpretarse juntos: un TAN en aumento junto con un TBN en descenso indica producción activa de ácido sin capacidad de neutralización, la condición de degradación más crítica.

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Análisis elemental: ASTM D5185 ICP-OES

La espectrometría de emisión óptica con plasma acoplado inductivamente (ICP-OES) según la ASTM D5185 mide a la vez en partes por millón (ppm) en masa los metales de desgaste (Fe, Cu, Al, Pb, Cr, Ni, Sn, Ti), los elementos de aditivos (Ca, Mg, Zn, P, B, Mo) y los indicadores de contaminación (Si, Na, K). El silicio por encima de 25 ppm en el aceite del motor es el principal indicador de una brecha en la filtración de aire y se correlaciona con el ingreso de sílice abrasiva. El hierro por encima de 50 ppm (alerta) o 100 ppm (crítico) en motores diésel indica desgaste abrasivo de camisas de cilindro, anillos o muñones del cigüeñal. El cobre por encima de 30 ppm (alerta) indica desgaste de bujes de latón o bronce, del núcleo del enfriador o de la aleación de los cojinetes. El plomo por encima de 25 ppm indica degradación de la aleación Babbitt de los cojinetes o desgaste de bujes de bronce al plomo. El sodio por encima de 50 ppm junto con un aumento del contenido de agua indica contaminación por refrigerante por falla de la junta de culata. Las tendencias de los elementos de aditivos (Ca, Mg, Zn, P en descenso) cuantifican la velocidad de agotamiento de los aditivos y confirman cuándo el agotamiento del TBN es inminente.

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Espectroscopia FTIR: ASTM E2412

La espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR) según la ASTM E2412 detecta cambios a nivel molecular en la composición del lubricante midiendo la absorción de luz infrarroja en números de onda característicos. Bandas de diagnóstico clave: productos de oxidación (compuestos carbonílicos) a 1,710 cm⁻¹ (alerta con absorbancia > 25 A/cm, crítico > 40 A/cm); productos de nitración a 1,630 cm⁻¹ (alerta > 15 A/cm); sulfatación a 1,170 cm⁻¹; contaminación por glicol (anticongelante del refrigerante) a 1,074 cm⁻¹ (alerta ante cualquier aumento medible sobre la referencia); marcador de dilución por combustible a 720 cm⁻¹ (alerta con >2% de dilución por combustible). El FTIR requiere un espectro de referencia de la formulación del aceite nuevo para calcular los cambios de absorbancia (ΔA/cm). El agotamiento del aditivo antidesgaste (ditiofosfato de dialquilo de zinc, ZDDP) aparece a 965 cm⁻¹; el agotamiento de ésteres fosfato en fluidos hidráulicos, a 1,000–1,100 cm⁻¹. Los resultados del FTIR se interpretan junto con la viscosidad y el TAN/TBN para confirmar el mecanismo de degradación.

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Colorimetría de parche de membrana: ASTM D7843

La colorimetría de parche de membrana (MPC) según la ASTM D7843 cuantifica el potencial de formación de barniz en aceites de turbinas, fluidos hidráulicos y lubricantes de turbinas de gas filtrando una muestra de aceite diluida a través de un parche de membrana de 0.8 µm y midiendo el cambio de color (ΔE) del parche con un colorímetro o espectrofotómetro. El valor ΔE se correlaciona con los productos de oxidación disueltos y semisolubles que con el tiempo se depositarán como barniz en las correderas de válvulas, el interior de las bombas y las superficies de los enfriadores. Umbrales de la práctica de la industria basados en la metodología ASTM D7843: ΔE < 15, potencial de barniz bajo; ΔE 16–30, moderado: aumentar la frecuencia de monitoreo; ΔE 31–45, alto: planificar la eliminación del barniz; ΔE > 45, crítico: se requiere limpieza inmediata del sistema y reemplazo del fluido. El MPC es especialmente relevante en sistemas que operan a temperaturas elevadas (>80°C) o con intervalos de drenaje largos, donde se acumulan precursores de oxidación.

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Método de muestreo y ferrografía analítica

Las muestras de fluido para OCM se toman según la ISO 3722 con una sonda a mitad de corriente en una línea con flujo activo, no en drenajes, visores ni depósitos en reposo. La sonda se purga con un mínimo de 500 mL de fluido antes de tomar la muestra para análisis, para no muestrear sedimentos del depósito ni fluido estancado. La ferrografía analítica (ASTM D7690) separa las partículas de desgaste ferrosas de la muestra de aceite con un gradiente magnético y las examina con un microscopio bicromático. La morfología de las partículas indica el modo de desgaste: las partículas esféricas indican desprendimiento por fatiga; las partículas de corte indican desgaste abrasivo; las plaquetas indican desgaste adhesivo; las partículas laminares indican contacto de deslizamiento severo. El tamaño y la concentración de las partículas indican la severidad del desgaste. La ferrografía se usa cuando el análisis elemental ICP-OES muestra metales de desgaste elevados pero no identifica el mecanismo de desgaste.

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