Post on 10-Oct-2018
UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE VALÈNCIA
Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño
TRABAJO FINAL DE MÁSTER
Propuesta para el desarrollo de un sistema de análisis y evaluación de aceites lubricantes para la maquinaria
principal en los buques de la Armada del Ecuador
Presentado por: Cristóbal Ortiz Tulcán
Dirigido por:
Dr. D. Bernardo Tormos Martínez
Para la obtención de:
Título Oficial de Máster Universitario en Ingeniería del Mantenimiento
Año 2013
AGRADECIMIENTO
A todos los profesores que tuve en el Máster de
Ingeniería del Mantenimiento quienes me brindaron
valiosos conocimientos y experiencias, y de manera
especial al Dr. D. Bernardo Tormos y al Dr. D. Vicente
Macián por su invalorable aporte para la realización del
presente trabajo.
ÍNDICE
ABREVIATURAS i ÍNDICE DE FIGURAS ii ÍNDICE DE TABLAS iv
CAPÍTULO 1
1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 2
1.1 Definición del problema ................................................................................. 2
1.2 Objetivos ........................................................................................................ 3
1.3 Justificación ................................................................................................... 4
1.4 Planteamiento del trabajo .............................................................................. 4
CAPÍTULO 2
2. SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ANÁLISIS DE ACEITES LUBRICANTES EN LOS BUQUES DE LA ARMADA DEL ECUADOR ................................. 7
2.1 Situación actual en la obtención de muestras y manejo de las mismas. ....... 7
2.2 Situación actual en relación al equipamiento del laboratorio, análisis realizados y presentación de resultados. ...................................................... 7
CAPÍTULO 3
3. DEFINICIÓN DEL PLAN Y PROCEDIMIENTOS DE MUESTREO ................. 16
3.1 Los buques de la Armada del Ecuador considerados para la propuesta presentada ..................................................................................................... 16
3.2 Selección de la maquinaria a monitorizar ...................................................... 17
3.3 Tipos de aceites lubricantes, volumen, y frecuencia de cambio, para la maquinaria considerada ................................................................................ 19
3.4 Definición de los análisis propuestos para los aceites lubricantes de la maquinaria considerada ................................................................................ 21
3.4.1 Análisis propuestos para el Laboratorio de la Base Naval ....................... 22
3.4.2 Análisis propuestos para los mini laboratorios portátiles de a bordo ...... 23
3.5 Definición de las frecuencias de muestreo .................................................... 31
3.6 Definición del procedimiento para toma de muestras ................................... 46
CAPÍTULO 4
4. CONDICIONES TÉCNICAS DEL LABORATORIO DE ANÁLISIS Y PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN .......................................................... 53
4.1 Definición de los equipos y procedimientos de medida en el laboratorio ....... 53
4.1.1 Equipos para la determinación de la degradación del aceite lubricante ................................................................................................... 54
4.1.2 Equipos para la determinación de la contaminación del aceite lubricante ................................................................................................... 62
4.1.3 Equipos para la determinación del desgaste de la maquinaria considerada ............................................................................................... 68
4.2 Definición del procedimiento de envío-recepción de la información e incorporación de resultados. .......................................................................... 74
CAPÍTULO 5
5. EVALUACIÓN DE RESULTADOS PARA LOS ANÁLISIS DE ACEITES LUBRICANTES PROPUESTOS ................................................................... 83
5.1 Definición de los criterios para evaluación .................................................... 85
5.2 Definición de los límites para evaluación ....................................................... 86
5.2.1 Análisis y límites considerados bajo el criterio de valores absolutos ..... 87
5.2.2 Análisis y límites considerados bajo el criterio de escalas relativas ....... 91
5.2.3 Análisis y límites considerados bajo el criterio de tendencias de comportamiento ......................................................................................... 92
6. CONCLUSIONES ............................................................................................ 95
7. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................... 98
8. ANEXOS .......................................................................................................... 101
i
ABREVIATURAS
cSt Centi Stoke Bb Babor Ct Central Eb Estribor LG Lancha Guardacostas L1 Límite de alerta L2 Límite de alarma LLMM Lancha Misilera N/A No aplicable TBN Índice de basicidad total (Total Base Number) TON Toneladas µm Micrómetro o micra = 10-6 metros
ii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 2.1 Laboratorio de “Combustibles, Lubricantes y Aguas” de la Armada del Ecuador.........................................................9
Figura 2.2 Ejemplos de ensayo de la mancha realizado en el
Laboratorio la Armada del Ecuador...........................................9 Figura 3.1 Maletín de Pruebas MTU para análisis de aceites
lubricantes...............................................................................22 Figura 3.2 Ejemplos de imágenes de prueba de la gota...........................23 Figura 3.3 Procedimiento para comprobar dilución por combustible
en muestra de aceite mediante Maletín de Pruebas MTU......24 Figura 3.4 Procedimiento para determinar el contenido de agua
en muestra de aceite mediante Maletín de Pruebas MTU......25
Figura 3.5 Mini laboratorio FG-K4-600 (Kittiwake Developments Ltd).....27 Figura 3.6 Hoja de chequeo para toma de muestras de aceite
lubricante.................................................................................49 Figura 3.7 Hoja de registro para toma de muestras de aceite
lubricante.................................................................................50 Figura 3.8 Instrucciones operativas para toma de muestras de
aceite lubricante......................................................................51 Figura 4.1 Viscosímetro Cannon CT 1000 (Armada del Ecuador)...........54 Figura 4.2 Equipo para medición del punto de inflamación, tipo
vaso abierto, Presicion Scientific (Armada del Ecuador) ......55
Figura 4.3 Equipos para medición del TBN.........................................57 Figura 4.4 Equipo “Soot meter” modelo HATR-CP para medición
de materia carbonosa en aceites lubricantes usados............58
Figura 4.5 Fotómetro ISL-VPH 5G W1813201 para análisis de la mancha de aceites usados......................................................60
Figura 4.6 Equipo OilView Quick-Check Analyzer....................................61 Figura 4.7 Equipo Spectro FDM Q600 (Fuel Dilution Meter – Sniffer).....63
iii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 4.8 Equipo Titulador Karl Fisher Coulombimétrico utilizado en Laboratorio de Armada del Ecuador...................................64 Figura 4.9 Espectrómetro FT-IR Spectrum Two.......................................66
Figura 4.10 Presentación de resultados mediante software spectrum 10 de FT-IR Spectrum Two..........................................................67 Figura 4.11 Espectrómetro ICP – OES Optima 8300.................................70 Figura 4.12 Ejemplo de imágenes ICP-OES Optima 8300.........................71 Figura 4.13 Espectrómetro Spectroil M/C-W y accesorio A-RFS...............72 Figura 4.14 Operación conjunta Spectroil M/C-W y accesorio A-RFS.......72
Figura 4.15 Hoja para presentación de resultados de análisis a bordo.....75 Figura 4.16 Hoja para presentación de resultados de análisis en Laboratorio de la Armada del Ecuador....................................77 Figura 5.1 Límites para la presencia de agua en el aceite lubricante......87 Figura 5.2 Límites para la dilución por combustible.................................88 Figura 5.3 Límites de contenido de insolubles en aceite lubricante.........89 Figura 5.4 Límites de viscosidad a 100 °C en aceites lubricantes...........90 Figura 5.5 Valores del TBN de acuerdo al porcentaje de azufre en el combustible diésel..................................................................92
iv
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 2.1 Equipos utilizados en Laboratorio de la Armada del Ecuador para análisis de aceites lubricantes.............................................8
Tabla 2.2 Presentación de resultados de análisis de aceites en formato llevado por Laboratorio de la Armada del Ecuador.......11 Tabla 3.1 Buques de la Armada del Ecuador considerados para la presente propuesta.....................................................................14 Tabla 3.2 Características generales de las maquinarias sobre las cuales se aplicará la presente propuesta...................................15 Tabla 3.3 Tipo de aceites lubricantes, volumen y frecuencia de cambio en los buques de la Armada del Ecuador...................................17 Tabla 3.4 Ensayos propuestos a bordo a través de equipos de mini laboratorios.................................................................................21 Tabla 3.5 Rangos de medida de Mini laboratorio FG-K4-600....................26 Tabla 3.6 Comparación de ensayos disponibles en Mini laboratorio MTU y mini laboratorio FG-K4-600 Kittiwake......................................27 Tabla 3.7 Equipamiento propuesto para los mini laboratorios de los buques de la Armada del Ecuador ............................................28 Tabla 3.8 Horas de operación de maquinaria principal en buques de la Armada del Ecuador...................................................................30 Tabla 3.9 Resumen de resultados de análisis de aceites en motores MTU 956 TB92-20 V de Corbetas Misileras CM11 y CM14.......33 Tabla 3.10 Resumen de resultados de análisis de aceites en motores MTU 956 TB92-20 V de Corbetas Misileras CM15 y CM16......34 Tabla 3.11 Resumen de resultados de análisis de aceites en generadores de Corbetas Misileras CM11 y CM14.........................................35 Tabla 3.12 Resumen de resultados de análisis de aceites en generadores de Corbetas Misileras CM15 y CM16....................36 Tabla 3.13 Resumen de resultados de análisis de aceites en generadores MTU 396 de Fragata Misilera FM01....................37
v
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 3.14 Resumen de resultados de análisis de aceites en motores y generadores de Lancha Misilera LM24..................................38 Tabla 3.15 Resumen de resultados de análisis de aceites en motores de Buques Logísticos RA70, TR63, TR62..................................39 Tabla 3.16 Resumen de resultados de análisis de aceites en generadores de Buques Logísticos TR62 y TR63...........................................40 Tabla 3.17 Resumen de resultados de análisis de aceites en motores de Lanchas Guardacostas tipo PGO y Velero BE21..................41 Tabla 3.18 Propuesta de frecuencias de muestreo para buques que se encuentren en la Base Naval..........................................43 Tabla 3.19 Propuesta de frecuencias de muestreo para buques que se encuentren navegando...................................................44 Tabla 3.20 Parámetros a controlar en los análisis propuestos....................45 Tabla 4.1 Características del Equipo Spectro FDM Q600..........................63 Tabla 5.1 Resumen de parámetros de medición y equipos propuestos para el Laboratorio de la Armada del Ecuador............................83 Tabla 5.2 Resumen de parámetros de medición y equipos propuestos para los buques de la Armada del Ecuador.................................84
CAPÍTULO 1
INTRODUCCIÓN
2
1. INTRODUCCIÓN
1.1 Definición del problema
La Armada del Ecuador cuenta con varios tipos de buques, los mismos que
para cumplir sus roles asignados ya sea en puerto o en la mar, necesitan de
diversos sistemas y equipos que operan con aceite lubricante, así por
ejemplo los motores para la propulsión, los generadores para proveer de
energía eléctrica abordo, el sistema de gobierno hidráulico, los sistemas de
fondeo que están formados por piñones bañados en aceite (cabrestantes),
los sistemas de armamento que requieren lubricación, las grúas para
levantar carga, etc.
En los buques se conoce como “maquinaria principal” a los motores
encargados de proveer la propulsión y a los generadores que suministran la
energía eléctrica abordo. Precisamente el presente trabajo tratará sobre la
maquinaria principal de los buques de la Armada del Ecuador, equipos que
requieren el mayor mantenimiento, atención y cuidado a bordo, así como
también constituyen los equipos más representativos en el suministro y
manejo de aceites lubricantes a bordo.
Los buques de la Armada del Ecuador, debido a sus funciones específicas
realizan frecuentemente navegaciones entre distintos puertos, donde se
abastecen de combustibles y lubricantes de diferentes características,
frecuentemente operan en régimen variable, y en determinados casos sus
máquinas deben trabajar a las máximas potencias y en condiciones
adversas de temporal. Estas situaciones a menudo dificultan una adecuada
toma de muestras de aceites lubricantes a bordo, así como el oportuno
envío de las mismas hacia la Base Naval, donde se encuentra el laboratorio
para análisis de aceites, manejado por personal propio de la Armada.
...
...
3
1.2 Objetivos
Entre los principales objetivos que se proponen alcanzar con la realización
del presente trabajo, constan:
a) Proponer equipamientos tanto para el Laboratorio de aceites lubricantes
de la Armada del Ecuador como para la conformación de mini
laboratorios a bordo de los buques, lo cual permitirá llevar a cabo un
adecuado mantenimiento de la maquinaria principal de los buques, a
través de los análisis de aceites lubricantes.
b) Proponer los análisis de aceites requeridos a fin de mantener un control
de la contaminación y degradación de los aceites lubricantes empleados
en la maquinaria principal de los buques de la Armada del Ecuador, así
como para constatar los posibles desgastes que puedan afectar a las
maquinarias.
c) Proponer mejoras para la realización de los análisis de aceites
lubricantes en la Armada del Ecuador, en cuanto a establecer
procedimientos y formatos que permitan contar con instrucciones
operativas, registros y responsabilidades para la toma de muestras y
presentación de resultados.
d) Incentivar al personal de la Armada del Ecuador a desarrollar una cultura
del mantenimiento predictivo, iniciando desde los controles básicos
abordo, toma de muestras de aceites, hasta la adecuada realización e
interpretación de los análisis de aceites lubricantes, lo cual permitirá
alargar el tiempo de vida de la maquinaria y optimizar recursos
económicos en la Armada.
4
1.3 Justificación
La realización del presente trabajo por un lado presenta una justificación
técnica debido a que su aplicación permitirá desarrollar el campo del
mantenimiento predictivo basado en análisis de aceites lubricantes dentro
de la Armada del Ecuador; propone el equipamiento de laboratorio y
procedimientos en el manejo de los análisis de aceites a fin de lograr el
máximo aprovechamiento de la vida útil de las maquinarias y por ende una
mejor disponibilidad de los buques de la Armada del Ecuador. Por otro lado,
presenta una justificación económica al brindarnos información oportuna
que permita evitar paradas y fallos imprevistos en las maquinarias de los
buques, se lograría una reducción en los costes por mantenimientos así
como un mejor aprovechamiento en la vida útil de los aceites lubricantes.
1.4 Planteamiento del trabajo
El presente trabajo “Propuesta para el desarrollo de un sistema de análisis y
evaluación de aceites lubricantes para la maquinaria principal en los buques
de la Armada del Ecuador”, inicia en su capítulo 1, Introducción, con la
definición de los problemas y limitaciones actuales relacionadas a los
análisis de aceites lubricantes en los buques de la Armada del Ecuador, se
plantea los objetivos a conseguir y se expone la justificación para la
realización del presente trabajo de investigación.
En el capítulo 2, se expone la situación actual en la que se desarrollan los
análisis de aceites lubricantes de los buques de la Armada del Ecuador;
abarcando la obtención y manejo de las muestras de aceites lubricantes, los
equipos de laboratorio disponibles en la Armada, los tipos de análisis que se
realizan y la manera en que se presentan los resultados.
Luego de conocer la realidad actual en cuanto a los análisis de aceites
llevados a cabo en la Armada del Ecuador, en el capítulo 3, se define el plan
y procedimientos de muestreo, para lo cual en primer lugar se selecciona los
buques de la Armada sobre los cuales se aplicaría el plan, así como la
maquinaria de los mismos a monitorizar. A continuación se detalla
información relacionada al uso de aceites lubricantes a bordo, como son los
5
tipos de aceites empleados actualmente, los volúmenes y frecuencia de
cambio de los mismos. A continuación se exponen los análisis y técnicas
que se propone realizar tanto en el laboratorio de la Armada como a partir
de maletines de pruebas o mini laboratorios a bordo de los buques; se
define las frecuencias de muestreo requeridas para cada tipo de maquinaria
y buque, así como el procedimiento de toma de muestras propuesto.
En el capítulo 4 se aborda las condiciones técnicas requeridas para el
laboratorio de la Armada y los protocolos de comunicación, es decir se
definen los equipos de laboratorio requeridos y procedimientos de medida
de acuerdo a normas establecidas, el procedimiento de envío y recepción
de la información respectiva, la manera como se llevaría a cabo la
incorporación de los resultados del laboratorio y de los equipos portátiles.
En el capítulo 5 se propone la forma en la que se efectuaría la evaluación
de los resultados obtenidos, en base a criterios y límites establecidos, lo
cual nos permitiría conocer si los resultados de análisis de aceites
propuestos estarían en una situación admisible, de alerta o de alarma.
CAPÍTULO 2
SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ANÁLISIS DE ACEITES LUBRICANTES EN LOS BUQUES DE LA ARMADA
DEL ECUADOR
7
2. SITUACIÓN ACTUAL DE LOS ANÁLISIS DE ACEITES LUBRICANTES
EN LOS BUQUES DE LA ARMADA DEL ECUADOR
2.1 Situación actual en la obtención de muestras y manejo de las
mismas.
Actualmente... ...... ...... parámetro de operación fuera de lo normal o un síntoma. Esta política muchas veces ha ocasionado que los resultados de los análisis de aceite lleguen cuando un fallo ya se ha presentado y se requiere de un mantenimiento correctivo de la maquinaria.
Los buques no tienen mini laboratorios portátiles, por lo cual todas las
muestras deben ser enviadas a un único laboratorio de análisis de aceite
ubicado en una Base Naval, y que es manejado por la propia Armada.
Dos de los limitantes para la oportuna realización de los análisis de aceite
constituye la distancia a la que se encuentran los buques cuando se
encuentran navegando, y tiempo en el cual llegarían las muestras al
laboratorio para los análisis respectivos. A diferencia, para el caso de los
buques que se encuentran en puerto base, se facilita el manejo de las
muestras de aceite porque el laboratorio se encuentra dentro de la Base
Naval.
2.2 Situación actual en relación al equipamiento del laboratorio,
análisis realizados y presentación de resultados.
...
... Aguas”, el mismo que está a cargo de la Dirección de Mantenimiento y Recuperación de Unidades Navales de la Armada del Ecuador. Para la ejecución de los
8
...
Tabla 2.1 Equipos utilizados en Laboratorio de la Armada del Ecuador, para análisis de aceites lubricantes
A continuación, en las Figuras 2.1 y 2.2 se muestra parte del laboratorio de
“Combustibles, Lubricantes y Aguas” a cargo de la Armada del Ecuador, y
un ejemplo del ensayo de mancha llevado a cabo en el mismo lugar.
Figura 2.1 Laboratorio de “Combustibles, Lubricantes y Aguas” (Armada del Ecuador)
Figura 2.2 Ejemplos de ensayo de la mancha realizado en el laboratorio (Armada del Ecuador)
13
...
...
Con los equipos de laboratorio detallados en la Tabla 2.1, en el laboratorio
de la Armada del Ecuador, se realizan los siguientes análisis cuantitativos
básicos de aceites:
Agua y sedimentos
Viscosidad
Cualitativamente se evalúa:
Apariencia de la muestra (pardo, pardo negruzco, etc...)
Olor de la muestra de aceite lubricante (normal, ligeramente quemado,
etc...)
Capacidad de dispersión (a través de la prueba de la gota o ensayo de
la mancha), siendo posible determinar la presencia de partículas de
hollín o posible presencia de combustible.
A bordo de los buques, actualmente no existen equipos portátiles o mini
laboratorios para análisis de aceites, solamente en los buques tipo Fragatas
existen equipos para análisis de agua de calderas.
Los resultados de los análisis de aceites lubricantes son presentados en
formatos respectivos, y como ejemplo, a continuación en la Tabla 2.2, se
presentan los resultados de los análisis efectuados a una muestra de aceite
del motor de propulsión perteneciente al buque tanquero TR64 de la
Armada del Ecuador.
14
...
Tabla 2.2 Presentación de resultados de análisis de aceites lubricantes en formato llevado por Laboratorio de la Armada del Ecuador
15
CAPÍTULO 3
DEFINICIÓN DEL PLAN Y PROCEDIMIENTOS DE MUESTREO
16
3. DEFINICIÓN DEL PLAN Y PROCEDIMIENTOS DE MUESTREO
Una vez indicado la situación actual en la cual se desarrollan los análisis de
aceites lubricantes, en cuanto a la toma de muestras, equipamiento del
laboratorio y formato para presentación de los resultados del análisis,
vamos a definir el plan y procedimiento de muestreos propuestos para el
presente trabajo. Para esto, en primer lugar definiremos los buques de la
Armada sobre los cuales tratará la investigación, así como la maquinaria
principal considerada para cada buque seleccionado. Detallaremos para
cada maquinaria el tipo de aceite lubricante utilizado, el volumen de aceite
requerido para el recambio y la frecuencia o periodo de cambio del aceite.
Como parte del plan detallaremos las técnicas de aceites planteadas, tanto
para el Laboratorio de la Base Naval, como para los mini laboratorios de a
bordo propuestos. Definiremos las frecuencias de muestreo recomendada
para la maquinaria considerada, en base a las horas de trabajo actuales de
la maquinaria, a la frecuencia de muestreo recomendada por los
fabricantes, y en base a la información disponible de los análisis disponibles
del Laboratorio de la Armada.
Finalmente definiremos también el procedimiento para la toma de muestras
del aceite lubricante, a bordo de los buques de la Armada del Ecuador.
3.1 Los buques de la Armada del Ecuador considerados para la
propuesta presentada
La Armada Ecuatoriana cuenta con varios tipos de buques, y para la
realización del presente trabajo se ha considerado a los siguientes:
a) Fragatas Misileras
b) Corbetas Misileras
c) Lanchas Misileras
d) Buques Logísticos
e) Lanchas Guardacostas
f) Velero.
17
En total son xx buques agrupados en los 6 tipos, los mismos que
detallamos a continuación en la Tabla 3.1
TIPO DE BUQUE NOMENCLATURA
CANTIDAD PAÍS DE
CONSTRUCCIÓN TONELAJE DE DISEÑO
ESLORA
FRAGATAS
MISILERAS
X
X INGLATERRA 3200 TON 113.4 m
CORBETAS
MISILERAS
X
X ITALIA 650 TON. 62.3 m
LANCHAS
MISILERAS
X
X ALEMANIA 254 TON 44.9 m
BUQUES
LOGÍSTICOS
X
X U.S.A 1220 TON 69.45 m
X
X U.S.A 820.7 TON 68.35 m
X
X INGLATERRA 1052 TON 79.56 m
X
X INGLATERRA 400 TON 40.1 m
.
LANCHAS
GUARDACOSTAS
X
X ESPAÑA 325 TON. 45 m
X
X ITALIA 5 TON. 11.43 m
VELERO
X
X ESPAÑA 1250 TON 78.4 m
Tabla 3.1 Buques de la Armada del Ecuador considerados
para la presente propuesta
3.2 Selección de la maquinaria a monitorizar
A continuación, en la Tabla 3.2 se describe la maquinaria principal de los xx
buques considerados: motores para la propulsión y generadores para el
suministro de energía eléctrica a bordo.
18
TIPO DE BUQUE DENOMINACIÓN CANTIDAD MOTORES PARA PROPULSIÓN (Por buque) GENERADORES ELÉCTRICOS PRINCIPALES (Por buque)
DESCRIPCIÓN POTENCIA DESCRIPCIÓN POTENCIA
FRAGATAS MISILERAS X X TURBINAS A VAPOR X X HP (c/u) DIÉSEL GENERADORES MTU X X Kw (c/u)
CORBETAS MISILERAS X X
MOTORES MTU X X HP (c/u)
MTU X X Kw (c/u)
DETROIT DIESEL X X Kw (c/u)
LANCHAS MISILERAS X X MOTORES MTU X X HP (c/u) GENERADORES DETROIT X X Kw (c/u)
BUQUES LOGÍSTICOS
X X MOTORES CAT X X HP (c/u) GENERADORES CAT X X Kw (c/u)
GENERADOR DETROIT X X Kw
X X MOTORES FIAT X X HP (c/u) GENERADORES X X Kw (c/u)
X X MOTORES X X HP (c/u) GENERADORES MTU X X Kw (c/u)
GENERADOR DETROIT X X Kw
X X MOTOR X X HP GENERADORES CAT X X Kw (c/u)
LANCHAS GUARDACOSTAS
X X MOTORES MTU X 16 V : x HP (c/u)
GENERADORES CAT X X Kw (c/u) MOTOR MTU X 12 V : x HP (c/u)
X X MOTORES CUMMINS X X HP (c/u) X N/A
VELERO X X MOTOR CAT X X HP X DEUTZ X X Kw (c/u)
Tabla 3.2 Características generales de las maquinarias sobre las cuales se aplicará la presente propuesta
19
Como se mencionó anteriormente, si bien la maquinaria considerada para el
presente trabajo, constituye la maquinaria principal de los buques (motores
para propulsión y generadores para suministro de energía eléctrica), existe
la posibilidad de extender el alcance del trabajo hacia otros equipos de a
bordo donde es menos frecuente el uso, manejo y cambios del aceite
lubricante; así por ejemplo en los sistemas que mantienen volúmenes
herméticos de aceites lubricantes como son los circuitos hidráulicos que
forman parte del sistema de gobierno de los buques, o el aceite de las cajas
reductoras de velocidad, de los cabrestantes y molinetes de los buques, o
también el aceite lubricante de los sistemas de refrigeración a bordo, de los
sistemas de armamento y cañones, entre otros.
3.3 Tipos de aceites lubricantes, volumen, y frecuencia de cambio,
para la maquinaria considerada
Luego de haber definido la maquinaria principal sobre la que se aplicará el
presente plan y procedimientos de muestreo, a continuación en la Tabla 3.3
se detalla el tipo de lubricante empleado actualmente en la Armada del
Ecuador, para la operación de los motores de propulsión y generadores en
los buques considerados. Adicionalmente se detalla el volumen de aceite
lubricante requerido para cada recambio, y la frecuencia o periodicidad del
cambio de aceites a la cual se realiza actualmente en los buques de la
Armada del Ecuador.
20
TIPO DE BUQUE
MOTORES PARA PROPULSIÓN : DATOS DEL ACEITE LUBRICANTE GENERADORES ELÉCTRICOS PRINCIPALES : DATOS DEL ACEITE LUBRICANTE
DESCRIPCIÓN TIPO DE
LUBRICANTE
VOLUMEN TOTAL
(*U.S galón)
FRECUENCIA DE CAMBIO
(horas) DESCRIPCIÓN
TIPO DE LUBRICANTE
VOLUMEN TOTAL
(*U.S galón)
FRECUENCIA DE CAMBIO
(horas)
FRAGATAS MISILERAS
X TURBINAS A VAPOR X Mobil DTE HEAVY Medium ISO VG 68
X X X DIÉSEL GENERADORES X SAE 40-API CH-4
(Mobil delvac 1640) X X
CORBETAS MISILERAS
X MOTORES MTU X SAE 40- API CH-4
(Gulf) X X
X MTU X
SAE 40- API CH-4 (Gulf)
X X
X DETROIT X
X X
LANCHAS MISILERAS
X MOTORES MTU X SAE 40- API CH-4
(Gulf) X X X GENERADORES DETROIT X
SAE 40-API CH-4(Shell Gadinia)
X X
BUQUES LOGÍSTICOS
X MOTORES CAT X SAE 40- API CH-4 (Gulf) X X X GENERADORES CAT X SAE 40-API CH-4
(Valvodiesel) X X
X GENERADOR DETROIT X
X MOTORES X SAE 40- API CH-4 (Gulf) X X X GENERADORES X SAE 15W40-API CH-4
(Gulf) X X
X MOTORES X SAE 40-API CH-4 (Gulf) X X
X GENERADORES MTU X SAE 15W40-API CH-4
(Gulf)
X X
X GENERADOR DETROIT DIÉSEL X X X
X MOTOR X SAE 40-API CH-4 (Gulf) X X X GENERADORES CAT X SAE 40-API CH-4 (Shell Gadinia)
X X
LANCHAS GUARDACOSTAS
X MOTORES MTU X SAE 40-API CH-4 (Texaco URSA Premium
TDX) X X X GENERADORES CAT X
SAE 15W40-API CH-4 (Caterpillar)
X X X MOTOR MTU X
X MOTORES X SAE 15W40- API CH-4
(Valvoline Premium Blue) X X X N/A X X
VELERO X MOTOR CAT X SAE 15W40- API CH-4
(Valvoline) X X X DEUTZ X
SAE 15W40-API CH-4 (Valvoline)
X X
* 1 U.S galón = 3.785 litros
Tabla 3.3 Tipo de aceites lubricantes, volumen y frecuencia de cambio en los buques de la Armada del Ecuador
21
3.4 Definición de los análisis propuestos para los aceites lubricantes
de la maquinaria considerada
Actualmente los buques de la Armada del Ecuador antes descritos, se van
alternando entre permanecer en puerto base (Base Naval) y cumplir
navegaciones en territorio marítimo nacional o internacional. De acuerdo a
estas dos situaciones “en puerto” o “en navegación”, se propone establecer
los análisis de aceites lubricantes de la maquinaria principal, de la siguiente
manera:
a) Para los buques que se encuentren navegando, tener a bordo el
equipamiento que permita un análisis “in situ” del aceite lubricante, a
manera de equipos de taller que permitan de una forma rápida y
sencilla obtener aproximaciones del estado del lubricante y la
maquinaria.
b) Para realizar los análisis de aceites de buques que permanecen en
puerto o que pueden enviar las muestras en un corto tiempo, se
utilizaría el actual Laboratorio de la Base Naval. Desde luego a
diferencia del caso anterior, aquí se utilizarían unas técnicas más
sofisticadas, lo cual permitiría la obtención de datos más precisos y
mejores diagnósticos a la maquinaria principal de los buques.
En primera instancia, con el objeto de optimizar recursos económicos de la
Armada del Ecuador, no sería necesario la adquisición de mini laboratorios
portátiles para los xx buques seleccionados, se podría adquirir un número
menor y considerar que los equipos a ser llevados a bordo de los buques
son portátiles e intercambiables entre los buques que cumplirán
navegaciones y los que permanecerán en la Base Naval.
22
3.4.1 Análisis propuestos para el Laboratorio de la Base Naval
Este laboratorio deberá estar en condiciones de atender los requerimientos
en análisis de aceites lubricantes para toda la maquinaria principal de los
buques considerados, y para tal efecto se plantea la ejecución de las
siguientes técnicas:
a. Técnicas analíticas para la determinación de la degradación del
aceite lubricante
1. Viscosidad
2. Punto de inflamación
3. Basicidad del lubricante
4. Insolubles del lubricante
5. Capacidad de detergente/dispersante del lubricante
6. Constante dieléctrica del aceite lubricante
b. Técnicas de análisis de la contaminación del aceite lubricante
1. Dilución por combustible
2. Contaminación por agua
3. Contenido de silicio
c. Técnicas de análisis para la determinación del desgaste de la
maquinaria.
La evaluación de la concentración metálica en el aceite lubricante,
producto del desgaste de la maquinaria, es un tema profundamente
estudiado por la dificultad de obtener resultados exactos. Así por
ejemplo, la limitación o desventaja que nos presenta la espectrometría
en cuanto al límite de detección, sin embargo es la técnica que permite
conocer directamente la composición de las partículas de desgaste, a
diferencia de la ferrografía que constituye una técnica que requiere
análisis adicionales, y es más costosa.
El problema en evaluar los resultados del desgaste y sacar las
conclusiones acertadas se dificulta porque los valores de las
23
concentraciones de partículas metálicas se ven afectados por una serie
de factores como uso o no de filtros centrífugos, condiciones de empleo,
fluidos de servicio, etc., los mismos que frecuentemente pueden hacer
variar la real concentración de las partículas metálicas, y no permitirían
determinar la concentración real del desgaste.
Adicionalmente, el valor absoluto de la concentración no permite sacar
conclusiones definitivas, por lo que el parámetro de desgaste adecuado
sería la tasa de aporte de metal o la velocidad de desgaste1, que nos
permitirá realizar una evaluación más exacta sobre el desgaste en la
maquinaria seleccionada.
De acuerdo a lo anteriormente indicado se propone a la espectrometría
como la técnica más adecuada para la determinación del desgaste de la
maquinaria de los buques de la Armada, ampliándose más detalles en
cuanto al tipo de espectrometría y equipo requerido en la sección 4.1.3,
así como una visualización de otras técnicas y equipamiento adicional
que complementarán la determinación del desgaste en la maquinaria
principal de los buques considerados.
De la misma manera, en el capítulo 4 se definen los equipos propuestos y
requeridos por el Laboratorio de la Armada del Ecuador, mediante los
cuales se podrán llevar a cabo las técnicas analíticas para determinación de
la degradación, contaminación, y desgaste, antes nombradas.
3.4.2 Análisis propuestos para los mini laboratorios portátiles de a
bordo
El desarrollo de este punto en primer lugar abarca la definición de los
ensayos que se proponen realizar a bordo de los buques de la Armada,
posteriormente se presenta los equipos que ofrecen los fabricantes de mini
1 Diagnóstico de motores diésel mediante el análisis de aceite usado/ B Tormos, 2005.
24
laboratorios portátiles, y finalmente decidir que equipos de los ofertados
pudieran ser útiles para formar nuestro propio mini laboratorio propuesto
para ser utilizado abordo de los buques de la Armada del Ecuador.
A continuación, en la Tabla 3.4 se detalla los ensayos para aceites
lubricantes que se propone realizarlos a bordo de los buques de la Armada.
PARA DETERMINACIÓN DE LA DEGRADACIÓN
PARA DETERMINACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN
1. Medida de la viscosidad
2. Medida del TBN
3. Medida de insolubles
4. Medida de la capacidad de
dispersión
1. Medida de la presencia de agua
2. Medida de dilución por
combustible
Tabla 3.4 Ensayos propuestos a bordo a través de equipos de mini laboratorios
Definidos los ensayos propuestos, vamos a detallar 2 mini laboratorios
portátiles que se encuentran disponibles en el mercado, para luego
proponer los equipos requeridos para armar nuestro propio mini laboratorio.
a. Maletines de Fabricantes MTU
Mediante el maletín de pruebas o mini laboratorio portátil MTU, mostrado en
la Figura 3.1, se puede realizar a bordo de los buques los siguientes
ensayos:
Medición de la contaminación por agua
Medición de dilución por combustible
Medición de la capacidad de dispersión
25
Figura 3.1 Maletín de Pruebas MTU para análisis de aceites (Fuente Instrucciones para el Uso Maletín de Pruebas MTU)
26
A continuación se detalla los aspectos más importantes señalados por el
fabricante MTU para la realización de los análisis de aceites lubricantes
mediante el empleo del maletín de pruebas MTU.
a) Determinación de la capacidad de dispersión del aceite
lubricante (prueba de la gota o ensayo de la mancha) :
La formación de la imagen de la gota dependerá en alto grado de los
factores estado del motor y temperatura del aceite.
La presencia de agua y/o combustible en el aceite lubricante tiene
una influencia evidente sobre la imagen de la prueba de la gota.
La evaluación de la prueba de la gota se deberá realizar por lo
menos trascurridas 2 horas a partir del secado de la misma.
En el caso de obtenerse una alteración anormal de la imagen, es
necesario realizar comprobaciones adicionales.
Figura 3.2 Ejemplos de imágenes de ensayo de la mancha Imágenes 1 y 2: aceite de motor que se puede seguir utilizado
Imagen 3: aceite que se debe cambiar dentro de poco Imágenes 4, 5 y 6: requieren un cambio de aceite inmediato (Fuente Instrucciones para el Uso Maletín de Pruebas MTU)
27
b) Control del aceite del motor con respecto a la dilución por
combustible :
El Maletín de Pruebas MTU contiene el viscosímetro (ítem 14, Figura
3.1), mediante el cual se procede a comprobar si la muestra de aceite
lubricante presenta dilución por combustible, de acuerdo al siguiente
procedimiento:
Figura 3.3 Procedimiento para comprobar la dilución por combustible en muestra de aceite lubricante mediante Maletín de Pruebas MTU. (Fuente
Instrucciones para el Uso Maletín de Pruebas MTU)
28
c) Control del contenido de agua en el aceite lubricante:
El Maletín de Pruebas MTU contiene el recipiente de reacción WIO-
CHECK (ítem 5, Figura 3.1), y la solución WT05 (ítem 6, Figura 3.1),
para determinar la presencia de agua en la muestra de aceite
lubricante, siguiendo el procedimiento detallado a continuación:
Figura 3.4 Procedimiento para determinar el contenido de agua en muestra
de aceite lubricante mediante Maletín de Pruebas MTU. (Fuente Instrucciones para el Uso Maletín de Pruebas MTU)
29
b. Fabricantes Caterpillar
El fabricante Caterpillar actualmente no ofrece maletines de pruebas (kit
test) para análisis de aceites. El servicio ofrecido es a través de las pruebas
S.O.S2 (degradación, contaminación y desgaste) realizados por técnicos de
Caterpillar en sus instalaciones, por lo que no convendría a los intereses
institucionales de la Armada del Ecuador, debido a que el requerimiento
propuesto es de equipos portátiles para llevarlos a bordo de los buques.
c. Fabricantes Detroit Diesel
A partir del 2006, Detroit Diesel ingresa en una sociedad con MTU3, y
actualmente no se ofrecen equipos exclusivos de Detroit Diesel.
d. Fabricantes Kittiwake Developments Ltd
El mini laboratorio FG-K4-600 desarrollado por Kittiwake Developments Ltd4,
tiene un diseño ideal para la operación a bordo de los buques, donde podría
ser útil para realizar los siguientes ensayos en aceites lubricantes:
TBN 0-50 mg KOH/g
Viscosidad a 40 °C o 50 °C, con calentamiento real del aceite, 100-450 cSt a 40 °C.
Presencia de agua 0-3000 ppm, 0- 6000 ppm , 0 a 2.5%
Insolubles en el aceite 0-2.5 %
Presencia de agua salada si/no
Tabla 3.5 Rangos de medida de Mini laboratorio FG-K4-600 (Kittiwake Developments Ltd)
Adicionalmente el mini laboratorio FK-K4-600 posee un equipo para
medición de densidades entre 800 y 1010 kg/m³, así como un equipo de
medida de compatibilidad de combustibles. A continuación la Figura 3.5
muestra el referido mini laboratorio, desarrollado por Kittiwake
Developments Ltd.
2 http://www.cat.com/cda/files/2518337/7/PEHJ0191-00.pdf 3
http://extranet.detroitdiesel.com/Off-Highway/MtuDetroitDiesel/en/index.aspx
4 http://www.kittiwake.com/power-plant-oil-testing-cabinet
30
Figura 3.5 Mini laboratorio FG-K4-600 (Kittiwake Developments Ltd)
De acuerdo a la información de los mini laboratorios señalados
anteriormente, y considerando los ensayos propuestos para los buques de
la Armada, podemos establecer una comparación para la selección de los
equipos requeridos:
ENSAYOS PROPUESTOS 1,2,3,4 para degradación del
aceite ; 5 y 6 para contaminación del aceite
Maletín MTU FG-K4-600-Kittiwake
SI/NO Equipo y rangos
de medida SI/NO Equipo y rangos de medida
1. Medida de la viscosidad SI Viscosímetro de rampa
SI
Viscosímetro con bola de acero (a 40 o 50 C, extrapolación a 100 C); a 40 C entre 100 y 450 cSt.
2. Medida del TBN NO
SI Celda de reacción y reactivo específico (0 - 50 mg KOH/g)
3. Medida de insolubles NO
SI Celda de ensayo y reactor (insolubles 0-2.5 % en peso)
4. Medida de la capacidad de dispersión
SI Ensayo de la mancha
NO
5. Medida de la presencia de agua SI
Recipiente de reacción, solución WT05 (0-2.5 % en peso)
SI
Celda específica (0 a 2.5 %). También detecta presencia de agua salada (min 100 ppm de sal)
6. Medida de la dilución por combustible
SI Comparador de viscosidad, cilindro graduado
NO
Tabla 3.6 Comparación de ensayos disponibles en Mini laboratorio MTU y Mini laboratorio FG-K4-600 Kittiwake
31
Por lo tanto, se propone que los mini laboratorios portátiles que permitirían
realizar los análisis de aceites planteados a bordo de los buques de la
Armada, estarían formados por los siguientes equipos:
MINI LABORATORIO PROPUESTO PARA BUQUES DE LA ARMADA DEL ECUADOR
EQUIPOS/MATERIALES ENSAYO PROPUESTO ABORDO
Viscosímetro con bola de acero (a 40 o 50 C, extrapolación a 100 C); a 40 C entre 100 y 450 cSt. [De FG-K4-600 Kittiwake]
Medida de la viscosidad
Para determinación de la
DEGRADACIÓN del aceite lubricante
Celda de reacción y reactivo específico (0 - 50 mg KOH/g).[De FG-K4-600 Kittiwake]
Medida del TBN
Celda de ensayo y reactor (insolubles 0-2.5 % en peso).[De FG-K4-600 Kittiwake]
Medida de insolubles
Papel típico para ensayo de la mancha o prueba de la gota.
Medida de la capacidad de dispersión
Celda específica (0 a 2.5 %). También detecta presencia de agua salada (min 100 ppm de sal). [De FG-K4-600 Kittiwake]
Medida de la presencia de agua Para determinación
de la CONTAMINACIÓN del aceite lubricante Comparador de viscosidad, cilindro graduado
[de Maletín MTU] Medida de la dilución por
combustible
Tabla 3.7 Equipamiento propuesto para los mini laboratorios de los buques de la Armada del Ecuador
3.5 Definición de las frecuencias de muestreo
Con el fin de definir las frecuencias de muestreo a realizarse, tanto para el
Laboratorio de la Armada como a bordo de los buques propuestos, se ha
considerado tres aspectos básicos:
a. Horas actuales de trabajo de la maquinaria principal
b. Frecuencias de muestreo recomendadas por los fabricantes
c. Información disponible de análisis de aceites y resultados obtenidos
A continuación se detalla la información concerniente a cada aspecto antes
señalado.
32
a. Horas de trabajo actuales de la maquinaria
En la Tabla 3.8 se presenta la información correspondiente a las horas de
trabajo u operación que tienen actualmente los motores de propulsión y
generadores de los buques de la Armada seleccionados para el presente
trabajo.
Otras consideraciones que se ha tenido en cuenta para llegar a considerar
un solo valor de horas máquina por buque, son las siguientes:
1. En el caso que exista un desfase entre los horómetros de las máquinas
dentro de un mismo buque, se considera el valor promedio.
2. Para el caso de buques que actualmente se encuentran navegando, el
valor de horas máquinas se ha obtenido a partir del último dato en
puerto, sumado a la proyección del consumo de horas en base a la
planificación de las navegaciones.
De acuerdo al detalle mostrado en la Tabla 3.8, y la información transmitida
desde la Armada del Ecuador, las maquinarias de los buques considerados
vienen cumpliendo sus planes de mantenimientos establecidos y
actualmente ninguna maquinaria principal presenta alguna avería
considerable que le restringa su operación segura.
33
TIPO DE
BUQUE BUQUE
MOTORES PARA PROPULSIÓN GENERADORES ELÉCTRICOS
PRINCIPALES
DESCRIPCIÓN HORAS DE
OPERACIÓN DESCRIPCIÓN
HORAS DE OPERACIÓN
FRAGATAS MISILERAS
X
X
X
X
X
X X X
CORBETAS MISILERAS
X
X
X X
X
X X X
X X
X
X
X X X
X X X
X X X
LANCHAS MISILERAS
X
X
X
X
X
X X X
X X X
BUQUES LOGÍSTICOS
X X X X X
X X
X X X X X
X X X
X X
X X
X X X X X
LAN
CH
AS
GU
AR
DA
CO
ST
AS
X
X
X
X
X
X X X
X X X
X
X
X
X
X
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
X X X
VELERO
X X X X X
Tabla 3.8 Horas de operación de maquinaria principal en buques de la
Armada del Ecuador
34
b. Frecuencias de muestreo recomendadas por los fabricantes
Algunos fabricantes de las maquinarias frecuentemente no suelen indicar la
periodicidad de muestreo para análisis de los aceites lubricantes, en lugar
de ello, indican que la misma depende de otros factores como son altas
cargas, las temperaturas de trabajo, las condiciones del medio como
presencia de polvo, etc. La mayoría de fabricantes se refieren únicamente a
la frecuencia de cambio de los aceites lubricantes; sin embargo, de entre los
fabricantes de la maquinaria considerada para el presente trabajo, por
ejemplo Caterpillar5 recomienda el intervalo de muestreo y análisis de
aceites a las 250 horas de operación, y en aplicaciones de servicio severo,
se recomienda una toma de muestras de aceite y análisis a una menor
cantidad de horas. Los fabricantes MTU recomiendan tomar y analizar
muestras de aceite como mínimo una vez al año o cada vez que se cambie
el aceite6, por lo que se plantea tomar las muestras cada vez que se cambie
el aceite en estos motores (a las 500 horas de operación). El fabricante
Cummins indica que el cambio de aceite para los motores QSB 5.9 se debe
realizar a las 250 horas de operación. Para el resto de fabricantes que no
dan información del período de muestreo, se propone realizarlo cada vez
que se realiza el cambio de aceite.
c. Información disponible de análisis de aceites lubricantes y
resultados obtenidos.
Se ha recopilado la información de los últimos resultados de análisis de
aceites lubricantes realizados a la maquinaria considerada para la presente
propuesta. A continuación, en las Tablas 3.9 a la 3.17, a manera de
ejemplos, se presenta un resumen de los resultados obtenidos y
disponibles, a partir de los formatos que se llevan en el laboratorio de
“Combustibles, Lubricantes y Aguas” de la Armada del Ecuador.
5 Caterpillar Machine Fluids Recommendatios, SEBU6250-17, Marzo 2010. 6 MTU_Value Service /Technical Documentation/ Friedrichshafen-Germany,2010
35
Además de los resultados y conclusiones que se muestran en las tablas
antes referidas, se pueden señalar las siguientes observaciones:
...
1) No se está llevando un monitoreo continuo y periódico de las muestras
de aceite en los buques de la Armada. Existen buques que no registran
información de análisis realizados ni resultados obtenidos.
2) Existen buques que durante un gran lapso de tiempo no tienen
registrados análisis de aceites, y de pronto a un corto tiempo de
recambio y uso del aceite lubricante, se pide un análisis de aceite, al
parecer por detectarse síntomas en alguna maquinaria.
3) En algunos buques se está aprovechando algún cambio de aceite para
obtener muestras para un análisis, pero a la vez se puede notar que el
tiempo de recambio del aceite lubricantes se encuentra muy por debajo
de los periodos establecidos en los manuales de la maquinaria, lo cual
nos lleva a realizar dos puntualizaciones :
Se podría está respaldándose en el cambio de aceite, en lugar de
revisar otros aspectos influyentes en la adecuada operación de la
maquinaria, como por ejemplo condiciones del combustible, estado
de los filtros de los diferentes sistemas, etc...
Se estaría desperdiciando recursos económicos al acortarse el
tiempo de vida útil de los aceites lubricantes en las máquinas
principales.
36
Tabla 3.9 Resumen de resultados: análisis de aceites en motores MTU 956 TB92-20 V de Corbetas Misileras CMx y CMy
TIPO DE BUQUE
BUQUE MOTORES PARA
PROPULSIÓN [Lubricante]
ANÁLISIS DE ACEITES EFECTUADOS (MOTORES DE PROPULSIÓN - CORBETAS MISILERAS)
No. Horas servicio
del aceite Horas operación
de máquina Fecha de análisis
RESULTADOS DEL ANÁLISIS LIMITES CONCLUSIÓN
CORBETAS MISILERAS
X
4 MOTORES MTU X
[SAE 40 – API CH-4] [Gulf]
1 X X 17-10-12
al 25-10-12
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen)
...:
...=Buena capacidad de dispersión y mediano contenido de partículas de hollín. Muestras no presentan contaminación con agua o combustible. Continuar muestreando para comparar resultados
Viscosidad a 100 °C : 13.42 [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
2 X X
Agua y sedimentos : 0.03% 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 14.51 [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
3 X X 17-10-12
al 25-10-12
Agua y sedimentos : 0.03% 0.2 %(Volumen)
...
...
...
Viscosidad a 100 °C : 14.64 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
4 X X
Agua y sedimentos : 0.03 % 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 14.21 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
X
4 MOTORES MTU X
[SAE 40 – API CH-4] [Gulf]
1 X X 17-10-12
al 24-10-12
Agua y sedimentos : 0.01% 0.2 %(Volumen)
Apariencia: Pardo amarillo; Olor: Normal. ... ...as de hollín. Muestras no presentan contaminación con agua o combustible. Continuar muestreando para comparar resultados
Viscosidad a 100 °C : 15.22 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
2 X X
Agua y sedimentos : 0.01% 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 14.51 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
3 X X 17-10-12
al 24-10-12
Agua y sedimentos : 0.01% 0.2 %(Volumen)
...
...n con agua o combustible. Continuar muestreando para comparar resultados.
Viscosidad a 100 °C : 14.20 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
4 X X
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 14.62 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
37
TIPO DE BUQUE
BUQUE
MOTORES PARA
PROPULSIÓN [Lubricante]
ANÁLISIS DE ACEITES EFECTUADOS (MOTORES DE PROPULSIÓN – CORBETAS MISILERAS)
No.
Horas servicio
del aceite
Horas operación
de máquina
Fecha de análisis
RESULTADOS DEL ANÁLISIS LIMITES CONCLUSIÓN
CORBETAS MISILERAS
X
4 MOTORES MTU X
[SAE 40 – API CH-4 ; Gulf]
1 X X 17-10-12
al 22-10-12
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen) ...
...
Viscosidad a 100 °C : 15.3 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
2 X X 17-10-12
al 22-10-12
Agua y sedimentos : 0.01% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 13.99 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
3 X X 17-10-12
al 22-10-12
Agua y sedimentos : 0.01% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 14.82 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
X
4 MOTORES MTU X
[SAE 40 – API CH-4 ; Gulf]
1 X X 17-10-12
al 23-10-12
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 14.65 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
2 X X
Agua y sedimentos : 0.03% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 14.70 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
3 X X 17-10-12
al 22-10-12
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 14.63 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
4 X X
Agua y sedimentos : 0.03% 0.2 %(Volumen) ... Viscosidad a 100 °C : 14.73 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
Tabla 3.10 Resumen de resultados: análisis de aceites en motores MTU 956 TB92-20 V de Corbetas Misileras CMx y CMy
38
TIPO DE BUQUE
BUQUE MAQUINARIA [Lubricante]
ANÁLISIS DE ACEITES EFECTUADOS (GENERADORES – CORBETAS MISILERAS)
No.
Horas servicio
del aceite
Horas operación de
máquina
Fecha de análisis
RESULTADOS DEL ANÁLISIS LIMITES CONCLUSIONES
CORBETAS MISILERAS
X
3 GENERADORES
MTU X
[SAE 40 – API CH-4 ; Gulf]
1 X X
17-10-12 al
25-10-12
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen) ...
...
...
...
...
...
Viscosidad a 100 °C : 12.07 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : **No Conforme
2 X X
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 12.08 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : **No Conforme
3 X X
Agua y sedimentos : 0.04% 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 11.42 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : **No Conforme
X
3 GENERADORES
X
[SAE 40 – API CH-4 ; Gulf]
1 X X 17-10-12
al 24-10-10
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 14.66 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
2 X X
Agua y sedimentos : 0.02 % 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 14.56 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
3 X X 17-10-12
al 24-10-12
Agua y sedimentos : 0,04% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 15.19 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
Tabla 3.11 Resumen de resultados de análisis de aceites en generadores de Corbetas Misileras CMx y CMy
39
TIPO DE BUQUE
BUQUE MAQUINARIA [Lubricante]
ANÁLISIS DE ACEITES EFECTUADOS (GENERADORES – CORBETAS MISILERAS)
No.
Horas servicio
del aceite
Horas operación de
máquina
Fecha de análisis
RESULTADOS DEL ANÁLISIS LIMITES CONCLUSIONES
CORBETAS MISILERAS
X
3 GENERADORES
DETROIT X
[SAE 40 – API CH-4 ; Gulf]
1 X X 17-10-12
al 22-10-12
Agua y sedimentos : 0.03% 0.2 %(Volumen) ...
...
Viscosidad a 100 °C : 14.64 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
3 X X 17-10-12
al 22-10-12
Agua y sedimentos : 0.03% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 14.90 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
X
3 GENERADORES
DETROIT X
[SAE 40 – API CH-4 ; Gulf]
1 X X
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 14.66 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
2 X X
Agua y sedimentos : 0.03% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 14.30 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
3 X X 17-10-12
al 23-10-12
Agua y sedimentos : 0.03% 0.2 %(Volumen) ...
... Viscosidad a 100 °C : 14.31 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
Tabla 3.12 Resumen de resultados de análisis de aceites en generadores de Corbetas Misileras CMx y CMy
40
TIPO DE BUQUE
BUQUE MAQUINARIA [Lubricante]
ANÁLISIS DE ACEITES EFECTUADOS (GENERADORES – FRAGATA MISILERA)
No. Horas
servicio del aceite
Horas operación de
máquina
Fecha de análisis
RESULTADOS DEL ANÁLISIS LIMITES CONCLUSIONES
FRAGATA MISILERA
x
2 DIÉSEL GENERADORES
MTU X
[SAE 40-API CH-4; Mobil delvac 1640]
1 X X
18-10-12 al
29-10-12
Agua y sedimentos : 0.03% 0.2 %(Volumen)
... ultados.
Viscosidad a 100 °C : 14.95 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
2 X X
Agua y sedimentos : 0.03 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 14.71 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
Tabla 3.13 Resumen de resultados de análisis de aceites en generadores MTU X de Fragata Misilera X
41
TIPO DE BUQUE
BUQUE MAQUINARIA [Lubricante]
ANÁLISIS DE ACEITES EFECTUADOS (MOTORES DE PROPULSIÓN y GENERADORES – LANCHAS MISILERAS)
No. Horas
servicio del aceite
Horas operación de
máquina
Fecha de análisis
RESULTADOS DEL ANÁLISIS LIMITES CONCLUSIÓN
LANCHA MISILERA
x
4 MOTORES MTU X
[SAE 40-API CH-4; Gulf]
IV-1 X X
26-03-12 al
02-04-12
Agua y sedimentos : 0.02 % 0.2 %(Volumen)
...
Viscosidad a 100 °C : 13.96 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
IV-2 X X
Agua y sedimentos : 0.02 % 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 13.93 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
V-1 X X
26-03-12 al
02-04-12
Agua y sedimentos : 0.02 % 0.2 %(Volumen)
...
Viscosidad a 100 °C : 14.88 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
V-2 X X
Agua y sedimentos : 0.02 % 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 14.93 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
3 GENERADORES X
[SAE 40-API CH-4; Shell Gadinia]
IV X X
26-03-12 al
2-04-12
Agua y sedimentos : 0.02 % 0.2 %(Volumen)
...
Viscosidad a 100 °C : 14.88 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
V-2 X X
Agua y sedimentos : 0.02 % 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 14.93 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
Tabla 3.14 Resumen de resultados de análisis de aceites en motores y generadores de Lancha Misilera LM x
42
TIPO DE BUQUE
BUQUE
MOTORES PARA
PROPULSIÓN [Lubricante]
ANÁLISIS DE ACEITES EFECTUADOS (MOTORES DE PROPULSIÓN – BUQUES LOGÍSTICOS)
No.
Horas servicio
del aceite
Horas operación
de máquina
Fecha de análisis
RESULTADOS DEL ANÁLISIS LIMITES CONCLUSIÓN
BUQUES LOGÍSTICOS
X
4 MOTORES CAT X
[SAE 40-API CH-4; Gulf]
1 X X 10-02-12
al 13-02-12
Agua y sedimentos : 0.02 % 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 14.10 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
4 X X 10-02-12
al 13-02-12
Agua y sedimentos : 0.04 % 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 13.10 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
X
2 MOTORES X
[SAE 40-API CH-4; Gulf]
1 X X
18-9-12 al
19-9-12
Agua y sedimentos : 0.04 % 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 14.15 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : * No Conforme
2 X X
Agua y sedimentos : 0.05 % 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 23.15 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *No Conforme
X
2 MOTORES X
[SAE 40-API CH-4; Gulf]
1 X X 28-8-12
al 31-8-12
Agua y sedimentos : 0.02 % 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 13.09 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *No Conforme
2 X X
Agua y sedimentos : 0.04 % 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 14.19 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *No Conforme
Tabla 3.15 Resumen de resultados de análisis de aceites en motores de Buques Logísticos X1, X2, X3
43
TIPO DE BUQUE
BUQUE MAQUINARIA
[Lubricante]
ANÁLISIS DE ACEITES EFECTUADOS (GENERADORES – BUQUES LOGÍSTICOS)
No.
Horas servicio
del aceite
Horas operación
de máquina
Fecha de análisis
RESULTADOS DEL ANÁLISIS LIMITES CONCLUSIONES
BUQUES LOGÍSTICOS
X
GENERADOR CAT X
[SAE 40-API CH-4; Valvodiesel]
1 X X 4-05-12
al 8-05-12
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 7.48 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *No Conforme
X
3 GENERADORES X
[SAE 15W40; API CH-4; Gulf]
1 X X 9-3-12
al 11-3-12
Agua y sedimentos : 0.01 % 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 15.25 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
3 X X 9-3-12
al 11-3-12
Agua y sedimentos : 0.01% 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 15.47 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota: *Conforme
X
2 GENERADORES MTU X
[SAE 15W40-API
CH-4; Gulf]
1 X X 28-8-12
al 31-8-12
Agua y sedimentos : 0.03 % 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 9.56 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *No Conforme
2 X X 9 -3-12
al 12-3-12
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 9.88 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
Tabla 3.16 Resumen de resultados de análisis de aceites en generadores de Buques Logísticos X1 y X2
44
TIPO DE BUQUE
BUQUE MOTORES PARA
PROPULSIÓN [Lubricante]
ANÁLISIS DE ACEITES EFECTUADOS
No.
Horas servicio
del aceite
Horas operación
de máquina
Fecha de análisis
RESULTADOS DEL ANÁLISIS LIMITES CONCLUSIÓN
LAN
CH
AS
GU
AR
DA
CO
ST
AS
X
2 MOTORES MTU X
[SAE 40-API CH-4; Texaco URSA TDX]
Bb X X 14-03-12
al 15-03-12
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen)
...
Viscosidad a 100 °C : 15.03 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
Eb X X
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 15.15 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
1 MOTOR MTU X [SAE 40-API CH-4;
Texaco URSA TDX] Ct X X
14-03-12 al
15-03-12
Agua y sedimentos : 0.02% 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 14.96 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
X
2 MOTORES MTU X [SAE 40-API CH-4; Texaco URSA TDX]
Eb X X 19-07-12
al 20-07-12
Agua y sedimentos : 0.01% 0.2 %(Volumen)
...
Viscosidad a 100 °C : 14.09 cSt [11-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
1 MOTOR MTU X [SAE 40-API CH-4; Texaco URSA TDX]
Ct X X 19-07-12
al 20-07-12
Agua y sedimentos : 0.01% 0.2 %(Volumen)
Viscosidad a 100 °C : 14.77 cSt [11-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
VELERO X
1 MOTOR CAT X
[SAE 15W40-API CH-4; Valvoline]
1 X X 10-03-11
al 11-03-11
Agua y sedimentos : 0.02 % 0.2 %(Volumen)
... Viscosidad a 100 °C : 14.05 cSt [10.5-19.0]cSt
Prueba de la gota : *Conforme
Tabla 3.17 Resumen de resultados de análisis de aceites en motores de Lanchas Guardacostas X y Velero X
42
En base a la información anteriormente señalada sobre las propuestas de
equipos para conformar los mini laboratorios portátiles, las horas actuales
de trabajo de la maquinaria principal de los buques, las frecuencias de
muestreo recomendadas por los fabricantes, y la información disponible de
análisis y resultados obtenidos, se propone llevar a cabo frecuencias de
muestreo para análisis de aceites de la siguiente manera:
a) Frecuencias de muestreo para los buques que se encuentren en la Base
Naval. Los análisis respectivos se los realizará en el Laboratorio de la
Armada del Ecuador (Tabla 3.18)
b) Frecuencias de muestreo para los buques que se encuentren
navegando, mediante empleo de los mini laboratorios portátiles
propuestos (Tabla 3.19)
Sin embargo, las frecuencias de muestreo propuestas son orientativas o
recomendadas si los buques seleccionados se abastecen de combustibles
diésel con un contenido de azufre < 0,5% (actualmente se utiliza el
combustible diésel 2 suministrado por la Empresa EP Petroecuador, que
tiene un porcentaje entre el 0.35% - 0.4 % de azufre). Sería conveniente
tener en cuenta la calidad del combustible suministrado en puertos
internacionales y también condiciones de operación especiales, como las
que se enumera a continuación, en cuyos casos las tomas de muestras de
aceites lubricantes deberían realizarse con mayor frecuencia.
a) Condiciones de empleo climáticas extremas.
b) Número elevado de arranques de motores de propulsión, principalmente
en las Lanchas Guardacostas tipo Interceptoras, que constituyen
embarcaciones de muy alta velocidad, y que su rol las obliga a realizar
frecuentes arranques y paradas.
c) Frecuentes fases largas de marcha en vacío o de poca carga durante el
servicio de la maquinaria......, como por ejemplo en los generadores de
las Lanchas Guardacostas tipo PGO, donde de acuerdo a las
mediciones realizadas, el consumo de carga eléctrica a bordo es muy
inferior a la capacidad real de carga que pueden suministrar los
43
TIPO DE BUQUE
BUQUE
MOTORES PARA PROPULSIÓN GENERADORES ELÉCTRICOS
PRINCIPALES
MOTOR Frecuencia de
muestreo (horas) GENERADOR
Frecuencia de muestreo
(horas)
FRAGATAS MISILERAS
X X 7000 X 500
X
CORBETAS MISILERAS
X
X
500
X 500 X
X
X
X 250 X
X
LANCHAS MISILERAS
X
X 500 X 250 X
X
BUQUES LOGÍSTICOS
X X 250
X
250
X
X X 500 X 250
X XX 250
X 500
X 250
X X 300 X 250
LAN
CH
AS
GU
AR
DA
CO
ST
AS
X
X 500 X 250 X
X
X
X
250 X N/A
X
X
X
XX
X
X
VELERO X X 250 X 500
Tabla 3.18 Propuesta de frecuencias de muestreo para buques que se encuentren en la Base Naval (Análisis en Laboratorio de la Armada del
Ecuador)
44
TIPO DE BUQUE
BUQUE
MOTORES PARA PROPULSIÓN GENERADORES ELÉCTRICOS
PRINCIPALES
MOTOR Frecuencia de
muestreo (horas) GENERADOR
Frecuencia de muestreo
(horas)
FRAGATAS MISILERAS
X X 7000 X 250
X
CORBETAS MISILERAS
X
X
250
X 250
X
X
X 100 X
X
LANCHAS MISILERAS
X
X 250 X 100 X
X
BUQUES LOGÍSTICOS
X X 100
X
100
X
X X 300 X 100
X X 100
X 200
X 100
X X 100 X 100
LAN
CH
AS
GU
AR
DA
CO
ST
AS
X
X 250 X 100 X
X
X
200 X N/A
X
X
X
X
X
XX
VELERO X X 100 X 100
Tabla 3.19 Propuesta de frecuencias de muestreo para buques que se encuentren navegando (Análisis abordo a través de mini laboratorios
portátiles)
45
De acuerdo a lo presentado en las secciones 3.4.1 (Análisis propuestos
para el Laboratorio de la Base Naval), y sección 3.4.2 (Análisis propuestos
para los mini laboratorios portátiles de a bordo), a continuación en la Tabla
3.20, se resume los parámetros de los aceites lubricantes a controlar tanto
en el Laboratorio de la Base Naval (Armada del Ecuador) como a bordo de
los buques propuestos.
PARÁMETROS A CONTROLAR EN ACEITES LUBRICANTES DE MAQUINAS PRINCIPALES
EN LABORATORIO DE LA BASE NAVAL A BORDO DE LOS BUQUES
(MINI LABORATORIOS PORTÁTILES)
DEGRADACIÓN
Viscosidad
TBN
Insolubles
Capacidad de dispersión
Constante dieléctrica
Punto de inflamación
DEGRADACIÓN
Viscosidad
TBN
Insolubles
Capacidad de dispersión
CONTAMINACIÓN
Presencia de agua
Dilución por combustible
Contenido de silicio (mediante
espectrometría)
CONTAMINACIÓN
Presencia de agua
Dilución por combustible
DESGASTE
Presencia/concentración de elementos
de desgaste (mediante espectrometría)
Tabla 3.20 Parámetros a controlar en los análisis propuestos (Laboratorio de la Armada y a bordo de los buques a través de mini
laboratorios)
En cuanto al equipamiento requerido para los mini laboratorios portátiles se
detalló en la Tabla 3.7; mientras que el equipamiento requerido y propuesto
para el Laboratorio de la Armada se especificará en el capítulo 4, sección
4.1
46
3.6 Definición del procedimiento para toma de muestras
El procedimiento para la toma de muestras, constituye un factor importante
y fundamental que incidirá en los análisis del aceite lubricante y en los
resultados. En primer lugar es necesario haber definido la maquinaria y
seleccionado el personal que habrá de tomar las muestras, así como tener
la disponibilidad de los materiales requeridos (recipientes para muestras,
hojas para registro de datos, material para limpieza del área, etc). Es
necesario tener en cuenta las siguientes puntualizaciones:
a) Tomar la muestra de aceite preferiblemente con la maquinaria en
operación estable antes que cuando se halle fuera de
funcionamiento.
b) Evitar la toma de muestra en sectores de remanso debido a que
pueden concentrarse elementos contaminantes, por lo que se
seleccionará parte del circuito donde el aceite lubricante siga una
línea de corriente.
c) Los recipientes donde se recolectarán las muestras de aceite a bordo
de los buques, deben estar completamente limpios y secos, y contar
con las seguridades respectivas a fin de evitar inconvenientes en el
transporte de las mismas.
El procedimiento en si para la toma de muestras a bordo de los buques de
la Armada del Ecuador, será el siguiente:
1. Seleccionar los puntos de recolección de las muestras, de acuerdo a
las instrucciones de servicio de los fabricantes.
2. Los mismos fabricantes recomiendan que la cantidad de muestra sea
de al menos 0,25 litros de aceite7 , la misma que deberá ser tomada
tras aproximadamente 1 hora de servicio de la maquinaria.
7MTU_Value Service Technical Publication: Prescripciones de las Materias de Servicio A001061/34S.-Friedrichshafen,2004
47
3. Luego de haber obtenido la muestra respectiva, cerrar
inmediatamente el recipiente a fin de evitar contaminaciones por
elementos como gases de la combustión, polvo, y demás partículas
provenientes de la maquinaria que se encuentra en servicio a bordo.
4. Las hojas de datos que acompañan a cada muestra deberán
contener la siguiente información, la misma que permitirá una
identificación exacta, un estricto seguimiento y control de las mismas.
Nombre del buque, codificación.
Identificación de maquinaria (numeración, tipo, modelo, serie)
Número de horas de operación de la maquinaria.
Número de horas de trabajo del aceite (tiempo de servicio)
Fecha de la toma de muestra.
Tipo de aceite, con identificación de viscosidad (SAE, ISO),
calidad, marca del aceite.
Nombre de persona que toma la muestra.
Código de identificación de barras (muestra-hoja de registro)
Añadidos de aceite realizados.
5. Es muy importante que en la hoja de datos quede registrada la
información correspondiente a añadidos de aceite (si las hubieron,
cantidades, fechas), así como el cumplimiento del último cambio de
aceite planificado.
6. La muestra con su respectiva hoja de datos, será entregada al Oficial
Ingeniero del buque, quien será el responsable de coordinar el envío
de la misma hacia el “Laboratorio de Combustibles, Lubricantes y
Aguas” de la Armada del Ecuador, teniendo en cuenta la necesidad
de agilizar la entrega de la misma.
48
A continuación en las Figuras 3.6, 3.7 y 3.8, se presentan los formatos
respectivos para chequeo, registro e instrucciones operativas para la toma
de muestras de aceite lubricante a bordo de los buques de la Armada del
Ecuador, de acuerdo al siguiente detalle:
a) Lista de chequeo (checklist) para toma de muestras a bordo (Formato 1)
b) Hoja de registro para toma de muestras de aceite lubricante (Formato 2)
c) Instrucciones operativas para toma de muestras a bordo (Formato 3)
49
ARMADA DEL ECUADOR
(SIGLAS DEL BUQUE)
CHECKLIST PARA TOMA DE MUESTRAS DE ACEITES LUBRICANTES A BORDO DE LOS BUQUES DE LA ARMADA
(FORMATO 1)
Lugar: ........................................... Fecha: ............................................... Hora: ...................................... 1. Se ha seleccionado la máquina para tomar las muestras y la misma se encuentra en operación
estable (preferible) o recién puesta fuera de servicio?
Máquina /Ubicación: ...........................................................................................................................
2. Se ha seleccionado el lugar del circuito para la toma de las muestras de aceite lubricante, evitando
sectores de remanso?
3. Se dispone de recipientes limpios y secos, para la recepción de la muestra?
4. Se tiene a mano el Formato 2 para el registro de datos de la muestra?
5. Se encuentra listo el personal encargado de la toma de la muestra?
Nombre/Apellido/Cargo de la persona que tomará la muestra: ......................................................... Responsable de haber pasado el checklist (Nombre/Apellido): ................................................................ Cargo: ................................................................ Firma: ................................................................
Figura 3.6 Hoja de chequeo para toma de muestras de aceite lubricante
(Formato 1)
50
ARMADA DEL ECUADOR
(SIGLAS DEL BUQUE)
HOJA DE REGISTRO PARA TOMA DE MUESTRAS (FORMATO 2)
Nombre del Buque: .................................................. Fecha de muestreo: .................................................. Informe de Falla No: ................................................. Lugar: ........................................................................
Maquinaria : Motor de propulsión Generador Otro Modelo: ............................................................ Serie: ....................................... Número: ........................
Horas de operación de la maquinaria: ........................................................................................................ Horas de servicio del aceite (desde el último cambio): .............................................................................. Tipo de aceite: Viscosidad (ISO – SAE): ......................................... Calidad: .......................................... Marca de aceite: .....................................................
Se ha cambiado el filtro de aceite? SI NO
Se ha cambiado el aceite al momento de la toma de la muestra? SI NO Tiempo transcurrido desde la última reparación (horas): ...........................................................................
Añadidos de aceite realizados? SI NO En el caso de haber añadidos de aceite : Número de horas de operación de la maquinaria a las que se realizó el añadido de aceite: ..................... Cantidad de aceite añadido (galones, litros): ............................................................................................. Tipo de aceite añadido (Viscosidad ISO-SAE, Calidad, Marca): ...............................................................
Nombre/Apellido/Cargo de la persona que toma la muestra: .................................................................... Firma: .................................................................... Fecha: .................................................................... Supervisado por: ................................................ Cargo: .................................. Firma: ............................. Fecha: ............................
(Espacio asignado para código de identificación de barras)
Figura 3.7 Hoja de registro para toma de muestras de aceite lubricante
(Formato 2)
51
ARMADA DEL ECUADOR
DIRECCIÓN DE MANTENIMIENTO Y RECUPERACIÓN DE UNIDADES NAVALES
INSTRUCCIONES OPERATIVAS PARA TOMA DE MUESTRAS DE ACEITES LUBRICANTES A BORDO DE LOS BUQUES DE LA ARMADA
(FORMATO 3)
Equipos : Máquinas de propulsión y generadores para suministro de energía eléctrica a bordo. Operación: Toma de muestras de aceite lubricante para análisis Aplicado a: FM, CM, LLMM, COGUAR, ESCAUX, BESGUA.
PROCEDIMIENTO
1. Verificar el cumplimiento de todos los pasos de la lista de chequeo (Formato 1)
2. Llenar el registro para toma de muestras de aceite (Formato 2)
3. Una vez seleccionada la maquinaria, tener precaución debido a que el aceite de la maquinaria
puede contener residuos de combustión perjudiciales para la salud. Llevar colocado ropa protectora
(guates, protección auditiva y gafas protectoras).Evitar el contacto del aceite con la piel, no inhalar
vapores de aceite.
4. Encontrándose la maquinaria (motor o generador) en marcha y a temperatura de servicio, abrir el
tapón en la brida del filtro centrífugo de aceite, dando 1 a 2 vueltas. (Similar operación se realizará
en buques que difieren del tipo de filtros)
5. Vaciar aproximadamente 2 litros de aceite de la maquinaria, para permitir la salida de residuos y
lodos.
6. Vaciar aproximadamente 1 litro de aceite de la maquinaria, en el recipiente para muestras.
7. Cerrar el tapón del recipiente con la muestra obtenida.
8. Colocar el código de identificación de barras en el recipiente de la muestra y en la hoja de registros
(Formato 2).
9. Entregar la muestra y hoja de registros (Formato 2) al oficial ingeniero del buque, el mismo que será
el responsable del oportuno envío al Laboratorio de la Armada y/o análisis respectivo a bordo
mediante los equipos de los mini laboratorios.
Figura 3.8 Instrucciones operativas para la toma de muestras de aceite
(Formato 3)
CAPÍTULO 4
CONDICIONES TÉCNICAS DEL LABORATORIO DE ANÁLISIS
Y PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN
53
4. CONDICIONES TÉCNICAS DEL LABORATORIO DE ANÁLISIS Y
PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN
En los capítulos anteriores se ha presentado la situación actual en la que se
encuentra el laboratorio de aceites lubricantes de la Armada del Ecuador en
cuanto al equipamiento y análisis de aceites realizados; además se han
definido los buques, maquinarias, y parámetros de control para
determinación de la degradación y contaminación del aceite, así como del
desgaste de la maquinaria, se han definido las frecuencias de muestreo y
procedimientos para la obtención y manejo de las mismas.
Como continuación a esta secuencia de actividades, es necesario definir los
equipos de laboratorio requeridos para materializar los análisis propuestos,
así como también detallar los procedimientos de envío-recepción de la
información entre los buques y el laboratorio de la Base Naval; temas que
serán cubiertos en el presente capítulo.
4.1 Definición de los equipos y procedimientos de medida en el
laboratorio
Actualmente el “Laboratorio de Combustibles, Lubricantes y Aguas” de la
Armada del Ecuador (ubicado en la Base Naval), mantiene un mejor
equipamiento para realización de análisis de combustibles, en tanto que
para la realización de análisis de aceites lubricantes, se dispone
básicamente de equipos para determinar la presencia de agua y sedimentos
en los aceites, determinación de la viscosidad y punto de inflamación; y
cualitativamente se evalúa la apariencia y el olor de la muestra de aceite
lubricante, así como también se realiza la prueba de la gota o ensayo de la
mancha.
Se debe señalar que si bien por un lado se trata de optimizar los recursos
económicos, utilizando los equipos disponibles que se encuentren en
buenas condiciones; por otro lado, el alcance del presente trabajo no limita
o pone techo a un costo económico, por lo que se planteará la adquisición
de nuevos equipos requeridos para la ejecución de los análisis propuestos.
54
Luego de haber señalado en el capítulo 3, las diferentes técnicas analíticas
propuestas para la determinación de la degradación y contaminación del
aceite, así como para la evaluación del desgaste de la maquinaria principal
en los buques de la Armada del Ecuador, a continuación vamos a referirnos
a los equipos requeridos para llevar a cabo los análisis propuestos.
4.1.1 Equipos para la determinación de la degradación del aceite
lubricante
a. Equipo para la determinación de la viscosidad
De acuerdo a la información proporcionada en la Tabla 2.1, actualmente el
Laboratorio de la Armada, ya cuenta con 2 viscosímetros capilares (baños
de viscosidad) de las marcas Presicion Scientific y Cannon (Figura 4.1), los
cuales permiten realizar mediciones de viscosidad aplicando la norma
ASTM D445, a 100 °C. Por lo tanto se plantea seguir utilizando estos
equipos disponibles y que se encuentran en buenas condiciones.
Figura 4.1 Viscosímetro Cannon CT 1000 (Laboratorio de Base Naval- Armada del Ecuador)
55
b. Equipo para la determinación del punto de inflamación
La información proporcionada en la Tabla 2.1, nos muestra que actualmente
el Laboratorio de la Armada posee 1 equipo para la medición del punto de
inflamación, y es del tipo vaso abierto (Figura 4.2). Sin embargo, de acuerdo
al formato de presentación de resultados de los análisis (Tabla 2.2), no
constan mediciones realizadas del punto de inflamación para las muestras
de aceite lubricante. Considerando que el referido equipo se encuentra en
buen estado, es necesario retomar la aplicación esta técnica, utilizando el
procedimiento indicado por la norma ASTM D92, la misma que en resumen
establece que una muestra de aceite lubricante sea colocada en un crisol
metálico abierto y sea calentada, al tiempo que se haría pasar una llama de
mechero por los gases que se evaporen del crisol; indicándonos que la
muestra ha alcanzado el punto de inflamación a la temperatura a la cual sea
capaz de mantener una llama en su superficie.
Figura 4.2 Equipo para medición del punto de inflamación, tipo vaso abierto, marca Presicion Scientific
(Laboratorio de Base Naval- Armada del Ecuador)
56
c. Equipamiento para la determinación de la basicidad
La control del índice de basicidad total o TBN (mg KOH/g), constituye la
medición de la reserva alcalina o básica de los aceites lubricantes para
neutralizar los ácidos procedentes de la combustión y de la propia oxidación
del aceite debido a las temperaturas elevadas de trabajo.
Históricamente y debido a los elevados contenidos de azufre en los
combustibles diésel, la posibilidad de formación de cantidades
considerables de ácido sulfúrico en los motores era muy alta, por lo que los
aceites lubricantes debían tener altas reservas alcalinas (altos TBN) para
protegerse de esta posibilidad; sin embargo, actualmente con las
regulaciones y normas medioambientales que limitan el contenido de azufre
en los combustibles diésel, la necesidad de neutralización del posible ácido
sulfúrico va disminuyendo. Por este motivo, actualmente va creciendo la
fabricación de aceites lubricantes con menores valores del TBN que los
elaborados tiempos atrás, de hecho, los aceites formulados con la más
reciente tecnología en aditivos detergentes, presentan generalmente valores
de TBN inferiores a doce8.
Actualmente el combustible diésel 2, el mismo que es utilizado por los
buques de la Armada del Ecuador, tiene un porcentaje entre el 0.35% y el
0.4 % de azufre, por lo que consideramos de utilidad la medición del TBN de
los aceites lubricante, así como evaluar las mediciones de las muestras de
acuerdo a las tendencias presentadas, aceptando como mínimo un valor del
50% respecto al aceite lubricante nuevo.
En la actualidad el Laboratorio de la Armada del Ecuador no dispone de
equipos para medición del TBN, por lo tanto se propone la adquisición de un
equipo como el MATi 029 (Sistema automático para análisis TAN/TBN) de la
8 Manual técnico Gulf- Argentina. www.gulfoil.com.ar/faq/manual_tecnico.pdf 9 http://www.metrohm-mexico.com/Search/index.html?identifier=MATi 02&language=es
57
marca Metrohm; o a su vez un equipo más sofisticado y costoso como el
Robotic TAN/TBN Analyzer10 de la misma marca.
De cualquier manera, la medición del TBN se realizaría de acuerdo a norma
ASTM D-2896.
Figura 4.3 Equipos para medición del TBN: (1) MATi 02 ; (2) Robotic TAN/TBN
(Fuente: Catálogos Metrohm)
d. Equipo para la determinación de insolubles del lubricante
Constituyen insolubles del lubricante usado los productos inorgánicos y
orgánicos precipitados, ya sean depositados como barnices y lacas sobre
superficies internas de la maquinaria (lodos o barros en el interior del cárter
y conductos de lubricación); o también constituyen materia que se disuelve
en el aceite lubricante provocando un aumento de su viscosidad.
El contenido de materia insoluble en el aceite lubricante está muy
relacionado con el periodo de uso del mismo, y su medición se la realiza de
acuerdo al procedimiento establecido en la norma ASTM D-893, donde
utilizando tolueno como disolvente se puede determinar la materia
carbonosa, contaminantes inorgánicos, insolubles (resinas y material
orgánico provenientes de la oxidación del aceite).
10http://www.metrohmusa.com/search/Search.html?identifier=28552010&language=en
58
De todos estos contaminantes que se reflejan en el contenido en insolubles,
en los motores Diésel, los más importantes sin lugar a dudas es la materia
carbonosa11.
Considerando lo antes indicado, para la medición de la materia carbonosa
en el Laboratorio de la Armada del Ecuador, podríamos adquirir el equipo
portátil “Soot meter” modelo HATR-CP (Figura 4.4), el mismo que emplea
un análisis infrarrojo, permite un análisis rápido de menos de 30 segundos
por muestra, pudiendo medir niveles de hollín tan altos como hasta un 15%
del peso. Es un equipo portátil, compacto y ligero (menos de 5 libras de
peso), que puede ser utilizado para determinar la concentración de materia
carbonosa de los aceites lubricantes usados mediante el método de ensayo
ASTM D7686-2011.
Figura 4.4 Equipo “Soot meter” modelo HATR-CP para medición de materia carbonosa en aceites lubricantes usados. (Fuente www.wilksir.com/soot-
analyzer)
e. Equipo para evaluación de la detergencia y dispersancia del aceite
lubricante
La detergencia mide la capacidad del aceite lubricante para evitar la
formación de depósitos en las partes calientes de la maquinaria, en tanto
que la dispersancia mide la capacidad de dispersión de los lodos húmedos.
11 Mantenimiento de Motores Diésel, Mecían-Tormos-Peidro-Olmeda, UPV 2002.
59
Estas propiedades de detergencia-dispersancia van muy relacionadas con
los aditivos del lubricante, y se reducen con la degradación del mismo.
Actualmente en el Laboratorio de la Base Naval, la evaluación de los niveles
de detergencia y dispersancia, se realiza mediante la prueba de la gota
(ensayo de la mancha) que constituye un ensayo rápido y sencillo de
efectuar.
Un método más sofisticado sería el análisis de la mancha de aceite a través
de un fotómetro, el cual consiste en depositar 10 ml de la muestra de aceite
usado sobre un papel (tipo Durieux filtration No. 122), y dejarlo en posición
horizontal en una estufa a 80 °C durante una hora. El fotómetro recogería la
imagen de la mancha sobre un diámetro teórico de 32 mm, y haría un
barrido en horizontal y vertical, buscando un perfil medio en 15 áreas, desde
el centro de la periferia12. La detergencia vendría dada en función de la
homogeneidad de las áreas y de la proyección de la mancha, donde el
índice variara desde un valor de 0 para la nula detergencia hasta un valor
de 100 para la detergencia ideal.
Para el Laboratorio de la Base Naval se puede adquirir un fotómetro de la
marca ISL, modelo VPH 5G W1813201, similar al mostrado en la Figura 4.5,
con el cual se puede medir un índice de concentración de materia insoluble
(I.C), la medida de dispersancia (M.D), y un resultado global (D.P) como
relación matemática entre (I.C) y (M.D) el mismo que daría un resultado
global de la mancha. Otra alternativa para la evaluación podría ser mediante
la aplicación de la fotografía digital y un proceso de tratamiento de
imágenes, lo cual permitiría observar detalles característicos de la mancha
de aceite.
12 Mantenimiento de Motores Diésel/ Macián M, Tormos B, Peidro J, Olmeda P, 2002.
60
Figura 4.5 Fotómetro ISL – VPH 5G W1813201 para análisis de la macha de aceites usados (Fuente: WEARCHECK IBÉRICA: Ensayo de la mancha)
f. Equipo para medición de la constante dieléctrica del lubricante
La constante dieléctrica es definida como la capacidad de un medio para
conducir la electricidad, comparada con la del vacío. En el caso de los
aceites lubricantes substancias como lodos, suciedad, óxidos y ácidos
provocan un incremento moderado de la constante dieléctrica; así como el
agua, anticongelante (glicol), partículas metálicas y residuos carbonosos
provocan un incremento importante de la misma. A diferencia que la
presencia de combustible en el aceite lubricante provoca una disminución
en la constante dieléctrica.
Para evaluar la constante dieléctrica de los lubricantes en el Laboratorio de
la Base Naval, existen varias alternativas como por ejemplo el equipo
portátil Lubri-Sensor modelo NI-2B13, el mismo que ya ha sido utilizado con
resultados favorables en vehículos de aplicación militar14; otra alternativa
constituye el equipo SKF TMEH 115 el cual mide los cambios de la constante
dieléctrica entre el aceite lubricante nuevo y el aceite utilizado, presenta las
lecturas mediante unas escalas de colores verde-amarillo-rojo, más el
correspondiente valor numérico de la medición. Una mejor alternativa sería
13 http://cgi.ebay.com/ws/eBayISAPI.dll?ViewItem&item=220999572366 14 Technical Report No. 13760.-Market Investigation for Oil Analysis Instruments. U.S Army Tank-
Automotive Research, Development Center 15
http://www.mapro.skf.com/products_sp/ins_tmeh1.htm
61
la adquisición del equipo OilView Quick-Check Analyzer16, el mismo que
además de la información relacionada a la diferencia de las constantes
dieléctricas entre el aceite lubricante nuevo y el usado, proporciona
información de las partículas ferrosas mayores a 5 m y partículas no
ferrosas mayores a 60 m presentes en las muestras de aceite, así como
presencia de agua en el lubricante. Adicionalmente el OilView Quick-Check
Analyzer es un equipo de fácil manejo y proporciona rápidos resultados de
los análisis realizados.
Figura 4.6 Equipo OilView Quick-Check Analyzer para medición de la constante dieléctrica y otros parámetros de contaminación, degradación y
desgaste. (Fuente: http://www.mjrtechnologies.com)
16 http://www.mjrtechnologies.com/media/OilViewProductDataSheet.PDF
62
4.1.2 Equipos para la determinación de la contaminación del aceite
lubricante
Presentamos a continuación el equipamiento requerido en el Laboratorio de
la Base Naval, para determinar la contaminación del aceite lubricante.
a. Equipo para determinación de dilución por combustible
Actualmente en el Laboratorio de la Base Naval, se estaría en condiciones
de determinar indirectamente este parámetro, mediante la medición del
punto de inflamación y medida de la viscosidad, contando con equipos de
medición, como se detalló anteriormente en los puntos 1) y 2) de la sección
4.1.1. Inclusive se podría inducir la presencia de combustible
correlacionándola con la medida de la constante dieléctrica.
Hoy en día existen gráficas viscosidad vs porcentaje de dilución, para
determinar el porcentaje de dilución de acuerdo a la viscosidad de la
muestra analizada.
No obstante, es necesario indicar que si bien las técnicas indirectas de
medida de dilución por combustible son prácticas y de gran utilidad,
debemos tener en cuenta la interferencia mutua entre los contaminantes,
así por ejemplo en el momento de analizar una muestra de aceite lubricante
que contenga agua y combustible, al evaluar la presencia de combustible
relacionándola con la medida de la densidad o de la constante dieléctrica;
en la muestra las características del agua y el combustible se compensarían
y nos podrían conducir a apreciaciones erróneas.
Técnicas directas para la determinación de la dilución por combustible
constituyen la cromatografía de gases y la espectrometría infrarroja, sin
embargo vamos a proponer la adquisición de un equipo de fácil manejo,
robusto, fiable, ideal para laboratorio o mediciones a bordo de los buques,
que ha sido desarrollado y utilizado por la Marina Norteamericana, el “fuel
sniffer” que emplea una onda acústica de superficie y un micro sensor de
vapor para medir la concentración de combustibles en las muestras de
aceite lubricante. El equipo seleccionado es el Spectro FDM Q600 Sniffer,
63
mostrado en la Figura 4.7 que tiene las características mostradas a
continuación en la Tabla 4.1.
Equipo Spectro FDM Q600 (Fuel Dilution Meter – Fuel Sniffer )
Rango de medición de dilución De 0 hasta 10% de combustible
Tiempo requerido para medición
Menos de 1 minuto
Precisión ±0,2 %
Alimentación externa 110/220 VAC
Dimensiones 89 x 203 x 279 mm
Peso 2,7 Kg ( 6 libras)
Presentación de resultados LCD con retroiluminación LED
Mantenimiento Simple. Prueba de autodiagnóstico. Calibración de un solo punto con un 5% de combustible.
Tabla 4.1 Características del Equipo Spectro FDM Q600
Fuente: Catálogo SpectroFDM Q600
Figura 4.7 Equipo Spectro FDM Q600 (Fuel Dilution Meter – Fuel Sniffer) Fuente: Catálogo Spectro FDM Q600
64
b. Equipo para determinación de contaminación por agua
Actualmente en el Laboratorio de la Base Naval, se puede determinar el
contenido de agua en las muestras de aceite lubricante, a través de los
siguientes métodos : a) Mediante el equipo centrifugador de tubos cónicos
(procedimiento de centrifugación, establecido en la norma ASTM D1796,
que cubre niveles de agua en el intervalo de 0 a 25% en volumen de la
muestra ); b) Mediante un proceso de destilación, condensación y recepción
en una trampa calibrada (de acuerdo a la norma ASTM D95, que cubre
niveles de agua en el intervalo de 0 a 25% en volumen de la muestra) ; y ,
c)Para los casos en que la presencia de agua presenta pequeñas
concentraciones se emplea el método de valoración de aceite mediante el
reactivo de Karl Fisher, de acuerdo a la norma ASTM D1744 (Figura 4.8).
Figura 4.8 Equipo Titulador Karl Fisher Coulombimétrico, utilizado en Laboratorio de la Armada del Ecuador
En el Laboratorio de la Base Naval, también podemos determinar
cualitativamente la contaminación por agua, a través del ensayo de
crepitación.
65
c. Equipo para determinación del contenido de silicio
El silicio es el contaminante proveniente básicamente del polvo atmosférico
que ingresa en el aire sin filtrar. Es muy dependiente del ambiente de
trabajo, y como tal para el caso de motores marinos se sobrentiende una
menor concentración de polvo presente en el mar.
Un equipo que cuantifica la concentración de elementos en los lubricantes
es el espectrómetro. El silicio constituye un material semiconductor, que
forma parte de los elementos que contaminan los aceites y que por sus
características abrasivas causan desgaste en las maquinarias de los
buques. En la siguiente sección detallaremos el espectrómetro requerido
para el uso en el Laboratorio de la Base Naval.
d. Espectrómetro infrarrojo para determinación de contaminantes
La técnica de la espectrometría infrarroja proporciona importante
información sobre la presencia de contaminantes en las muestras de aceite
usado, y está basada en el estudio de las longitudes de onda a las cuales
las muestras absorben la radiación infrarroja.
Para la presente propuesta vamos a considerar los espectrómetros
infrarrojos que aplican la transformada de Fourier (FT-IR), donde la energía
infrarroja transmitida por la fuente llega a un interferómetro que transforma
la radiación en una señal donde se incluyen todas las frecuencias del
infrarrojo codificadas. La señal resultante sale del interferómetro e ingresa al
compartimento de la muestra de aceite, donde parte de la radiación es
reflejada y parte absorbida por la muestra. Un detector capta la señal que
ha variado debido a la absorción de radiación de la muestra.
La señal proveniente de la muestra tiene todas las frecuencias incluidas en
la misma señal, y a través de un ordenador se aplica la Transformada de
Fourier para convertir en un espectro con todas las frecuencias de la
muestra, a manera de una “huella dactilar molecular” presentada para la
interpretación por parte del usuario.
66
De esta manera se puede comparar los espectros de la muestra de aceite
usado con respecto al espectro del aceite nuevo, obteniendo por diferencia
de espectros el contenido de diferentes contaminantes presentes en las
muestras. En el espectro infrarrojo del aceite lubricante usado aparecerían
nuevos picos de absorción debido a la presencia de elementos
contaminantes y/o degradantes del aceite.
Para el Laboratorio de la Base Naval se plantea como una alternativa la
adquisición de un equipo FT-IR Spectrum Two17 de la marca PerkinElmer
(Figura 4.9), el mismo que trabaja bajo la norma ASTM E2412 – 10 y
posibilitaría detectar en las muestras aceite lubricante, la presencia de
productos de oxidación (cetonas, ésteres o ácidos carboxílicos producto de
la descomposición), nitración (reacciones del aceite con óxidos de nitrógeno
NOx producidos durante la combustión), presencia de materia carbonosa,
contaminación por agua, contaminación por glicol y dilución de combustible.
Figura 4.9 Espectrómetro FT-IR Spectrum Two
Fuente:http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/ID/L160000A
17 http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/ID/L160000A
67
El espectrómetro FT-IR Spectrum Two, es un equipo robusto, con opciones
de portabilidad, de fácil uso, tiene el software spectrum 10 con toda la
información accesible en la pantalla principal, como se ejemplifica en la
siguiente figura:
Figura 4.10 Presentación de resultados mediante software spectrum 10 ( FT-IR Spectrum Two)
Fuente:http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/ID/L160000A
Es necesario recalcar la gran utilidad de la técnica FT-IR, por su velocidad,
precisión y sensibilidad, constituyendo así una excelente herramienta para
el análisis cuantitativo de elementos contaminantes y degradantes en los
aceites lubricantes de los buques de la Armada del Ecuador.
68
4.1.3 Equipos para la determinación del desgaste de la maquinaria
considerada
Los elemento metálicos que son arrastrados por el aceite lubricante debido
al desgaste que se producen en las maquinarias consideradas (motores y
generadores), pueden ser detectados mediante técnicas de análisis como
son la espectrometría (medida cuantitativa de la concentración de
elementos) o la ferrografía (de lectura cuantitativa directa o mediante uso
del microscopio). Además el conocimiento de la metalurgia de la maquinaria
permitiría determinar el origen de las partículas de desgaste.
Actualmente el Laboratorio de la Base Naval no dispone de equipos para
determinación del desgaste, por lo que se propondrá la adquisición de los
equipos correspondientes.
a. Equipo para aplicación de la Espectrometría
La espectrometría presenta una ventaja sobre las demás técnicas, al
aportarnos resultados cualitativos y cuantitativos de las posibles partículas
metálicas de desgaste presentes en el aceite lubricante, a diferencia de
otras técnicas que no permiten conocer directamente la composición y
requieren de análisis adicionales. Así en la espectrometría una radiación
electromagnética, interacciona con la materia (aceite lubricante de la
muestra) y permite la identificación de los posibles elementos provenientes
del desgaste de la maquinaria, como por ejemplo aluminio, cromo, níquel,
etc.
Básicamente existen 3 tipos de espectrómetros de acuerdo a la forma de
interaccionar la radiación: a) de emisión atómica; b) de absorción atómica; y
c) de fluorescencia de rayos X. La desventaja del espectrómetro de
absorción atómica es que solo permite análisis de los elementos de
desgaste de uno en uno. La ventaja del espectrómetro de fluorescencia de
rayos X es la posibilidad de medir partículas de mayor tamaño, sin embargo
presentan dificultad en el análisis de elementos livianos, así como también
69
son espectrómetros más costosos de acuerdo a la potencia requerida para
las detecciones en concentraciones bajas de elementos de desgaste.
De acuerdo a lo anteriormente indicado podemos seleccionar un
espectrómetro que utilice la técnica de la emisión atómica, y básicamente la
más utilizada es la espectrometría de emisión óptica con plasma acoplado
inductivamente o ICP-OES (Inducted Coupled Plasma-Optical Emision
Spectrometer). En esta técnica la muestra de aceite lubricante se introduce
continuamente en el espectrómetro ICP-OES, donde bajo un sistema de
nebulización se forma un aerosol y es trasportada hacia la antorcha del
plasma, acoplado inductivamente por radio frecuencia. En el plasma, debido
a las altas temperaturas generadas la muestra es vaporizada, atomizada,
excitada e ionizada. Los átomos e iones excitados emiten su radiación
característica, los espectros son dispersados por la red de difracción y el
detector sensible a la luz se encarga de medir y clasificar la radiación en
longitudes de onda. La radiación revelada es trasformada en señales
electrónica y a través de un equipo informático son traducidas en valores de
concentración de elementos, en este caso concentraciones de materiales de
desgaste presentes en la muestra de aceite lubricante.
Actualmente existen varios modelos de espectrómetros ICP-OES con una
serie de gamas y accesorios que ofrecen mejoras en aspectos como
sensibilidad, resolución, velocidad, rango de longitud de onda, etc, para los
análisis de aceites lubricantes. Para el Laboratorio de la Base Naval se
propone un espectrómetro ICP-OES por ejemplo de la marca Perkin Elmer,
modelo Optima 830018, el mismo que da una gran resolución en la
presentación de los resultados. El espectrómetro ICP-OES Optima
trabajaría bajo la norma ASTM D5185.
18 http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/ID/OPTIMA8300
70
Figura 4.11 Espectrómetro ICP-OES Optima 8300 Fuente:http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/ID/OPTIMA8300
71
Los espectrómetros ICP-OES vienen con software que ofrecen distintas
funciones y posibilidades para la presentación de los resultados de
medición, así por ejemplo el software del equipo ICP-OES Optima 8300
ofrece entre otras la siguiente presentación:
Figura 4.12 Ejemplo de imágenes de equipo ICP-OES Optima 8300 Fuente:http://www.perkinelmer.com/Catalog/Product/ID/OPTIMA8300
Otra alternativa para el equipamiento del Laboratorio de la Base Naval sería
el espectrómetro de emisión atómica Spectroil M/C-W19 (marca SPECTRO
INC), el mismo que utiliza la técnica del electrodo rotativo, pudiendo
detectar partículas de hasta 10m, y adicionalmente tiene un accesorio20
con el cual se puede analizar partículas de tamaño superior a 10m. La
norma de medida que utiliza el equipo Spectroil M/C- W es la ASTM D6595,
y sería la mejor alternativa de adquisición para la determinación de metales
de desgaste y contaminantes de los aceites lubricantes utilizados por los
buques de la Armada del Ecuador.
19 http://www.spectroinc.com/products-spectroil-mcw.htm 20 Automated Rotrode Filter Spectroscopy (A-RFS)
72
Figura 4.13 Espectrómetro Spectroil M/C – W y accesorio A-RFS Fuente: http://www.spectroinc.com/products-spectroil-mcw.htm
Figura 4.14 Operación conjunta de espectrómetro Spectroil M/C-W
y accesorio A-RFS. Fuente: http://www.spectroinc.com/products-aes-rfs.htm
73
b. Otros equipos aplicados a la determinación del desgaste
Si bien el poder aumentar el límite de detección (>5 m) de las partículas de
desgaste presentes en el aceite lubricante, puede ser alcanzado mediante
equipos que utilicen la técnica de la ferrografía, actualmente para el
Laboratorio de la Base Naval no se propone la adquisición de equipos
ferrógrafos en vista de las siguientes razones:
1. El equipo Spectroil M/C-W con el accesorio A-RFS permiten cubrir
límites de detección superiores a 10 m de una manera cuantitativa y sin
ningún análisis adicional.
2. Los altos costos de los equipos requeridos para utilizar la técnica de la
ferrografía, en comparación con el espectrómetro propuesto.
3. Tiempo requerido para el análisis en comparación con la espectrometría.
Se descartan los equipos que utilizan la técnica de contaje de partículas,
porque únicamente proporcionan información relativa a la distribución de
tamaños de las partículas presentes en la muestra de aceite lubricante, pero
no indican la composición de las mismas, dicho de otra manera, cuenta todo
tipo de partículas, no únicamente las metálicas, y por lo tanto puede
llevarnos a obtener resultados erróneos.
Así mismo, no constituyen parte de este trabajo los colectores magnéticos
que son dispositivos que al ser instalados en lugares estratégicos de los
circuitos de lubricación, permiten la recolección de partículas magnéticas o
paramagnéticas que pueden brindarnos información sobre el desgaste de la
maquinaria.
74
4.2 Definición del procedimiento de envío-recepción de la
información e incorporación de resultados.
Una vez que en la sección 3.6 se ha definido el procedimiento para la toma
de muestras del aceite lubricante a bordo de los buques de la Armada (hoja
de chequeo (Formato 1), así como también se ha detallado la información
que debería incluirse en la hoja de registro de la muestra (Formato 2), y las
instrucciones operativas para la toma de la muestra respectiva (Formato 3),
es necesario complementar con los siguientes formatos:
a) Presentación de resultados de análisis de aceites a bordo, a través de
los mini laboratorios portátiles (Formato 4).
b) Presentación de resultados de análisis en Laboratorio de la Armada
(Formato 5).
A continuación, en las Figuras 4.12 y 4.13 se presentan los referidos
formatos para presentación de resultados.
75
ARMADA DEL ECUADOR
(SIGLAS DEL BUQUE)
INFORME DE RESULTADOS DE ANÁLISIS DE ACEITES – ENSAYOS A BORDO (FORMATO 4)
Código de la muestra: .............................................. Fecha de muestreo: .................................................. Informe de Falla No: .......................... Fecha/hora de recepción de la muestra: .........................................
Maquinaria : Motor de propulsión Generador Otro Marca/ Modelo: ................................................. Serie: ....................................... Número: ........................ Horas de operación de la maquinaria: ........................................................................................................ Horas de servicio del aceite (desde el último cambio): .............................................................................. Tipo de aceite: Viscosidad (ISO – SAE): ......................................... Calidad: ............................................ Marca de aceite: ................................................................................................................
PARÁMETRO UNIDAD CORRELACIÓN RESULTADOS FECHA/ ENSAYO
OBSERVACIÓN
Viscosidad a 40° C cSt ASTM D445/
IP71
TBN mg KOH/g IP 400
Insolubles (%) del peso
IP 316
Capacidad de dispersión
índices Proc. Interno
MTU
Presencia de agua (%)
Volumen IP 386/
ASTM D4928
Dilución por combustible
(%) Volumen
Proc. Interno MTU
CONCLUSIÓN FINAL : ......................................................... ........................................................... Oficial Ingeniero del buque Analista del Laboratorio a bordo Copia para : DIRECCIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA ARMADA
Figura 4.15 Hoja propuesta para presentación de resultados de análisis a bordo.
76
(Formato 4)
ARMADA DEL ECUADOR
DIRECCIÓN DE MANTENIMIENTO Y RECUPERACIÓN DE UNIDADES NAVALES LABORATORIO DE COMBUSTIBLES, LUBRICANTES Y AGUAS
INFORME DE RESULTADOS DE ANÁLISIS DE ACEITES
(FORMATO 5)
Código de la muestra: .............................................. Fecha de muestreo: .................................................. Informe de Falla No: .......................... Fecha/hora de recepción de la muestra: .........................................
Maquinaria : Motor de propulsión Generador Otro Marca/ Modelo: ................................................. Serie: ....................................... Número: ........................ Horas de operación de la maquinaria: ........................................................................................................ Horas de servicio del aceite (desde el último cambio): .............................................................................. Tipo de aceite: Viscosidad (ISO – SAE): ......................................... Calidad: ............................................ Marca de aceite: ................................................................................................................
PARÁMETRO UNIDAD CORRELACIÓN RESULTADOS FECHA/ ENSAYO
OBSERVACIÓN
Viscosidad a 40° C cSt ASTM D445
TBN mg KOH/g ASTM D2896
Insolubles (%) del peso
ASTM D7686
Capacidad de dispersión
índices Proc. Interno
MTU
Constante dieléctrica
εr
adimensional Proc. Interno
Punto de inflamación
°C ASTM D92
Presencia de agua (%)
Volumen ASTM D1796
Dilución por combustible
(%) Volumen
Proc. Interno MTU
Elementos de desgaste
ppm ASTM D5185 ASTM D6596
ELEMENTO/ppm F/ensayo Observación
Al :
Cr : Cu : Fe :
Página 1 de 2
77
ARMADA DEL ECUADOR
DIRECCIÓN DE MANTENIMIENTO Y RECUPERACIÓN DE UNIDADES NAVALES LABORATORIO DE COMBUSTIBLES, LUBRICANTES Y AGUAS
INFORME DE RESULTADOS DE ANÁLISIS DE ACEITES
(FORMATO 5)
Elementos de desgaste
ppm ASTM D5185 ASTM D6596
ELEMENTO/ppm F/ensayo Observación
Mo : Ni : Si :
Sn : Zn : Otros :
CONCLUSIÓN FINAL : ................................................................. ....................................................... Jefe del Departamento de Maestranza Jefe del Laboratorio
Página 2 de 2
Figura 4.16 Hoja propuesta para presentación de resultados de análisis en
Laboratorio de la Armada del Ecuador (Formato 5)
78
Una vez que se han detallado los formatos para presentación de resultados,
a continuación se detallará el procedimiento de envío y recepción de la
información correspondiente a bordo de los buques y/o hacia el Laboratorio
de la Armada.
a. Procedimientos de envío y recepción de la información para
análisis a través de los mini laboratorios portátiles de a bordo e
incorporación de resultados.
1. El Jefe del Departamento de Ingeniería del buque será el responsable de
la ejecución de los análisis de aceites a bordo a través de los equipos
propuestos (mini laboratorios), así como de la toma de las
correspondientes muestras de acuerdo a las frecuencias indicadas en la
Tabla 3.19.
2. A bordo se registrará toda la información correspondiente al chequeo
para toma de muestras (Formato 1), hoja de registro para toma de
muestras (Formato 2), así como se cumplirán las instrucciones
operativas detalladas en el Formato 3.
3. A bordo de los buques se llevarán a cabo todos los análisis indicados en
el Formato 4, donde quedarán registrados los resultados obtenidos,
observaciones y conclusiones respectivas.
4. Posteriormente es necesario incorporar los resultados del Formato 4 en
el sistema SISLOG (GMAO de la Armada del Ecuador), para el registro
propio del buque, como también transmitir estos resultados a la
Dirección de Mantenimiento y Recuperación de Unidades Navales
(donde se centraliza toda la información relacionada al estado operativo
de los buques) de las siguientes formas :
a) Mediante utilización del sistema de correo electrónico naval (intranet
de la Armada del Ecuador), desde el Jefe del Departamento de
Ingeniería del buque hacia la Dirección de Mantenimiento.
79
b) Mediante el ingreso directo de los resultados en el Módulo de
Mantenimiento del GMAO SISLOG (desarrollado de manera
personalizada para la Armada del Ecuador), a manera de un archivo
histórico para cada tipo de buque y maquinaria. Este ingreso lo
realizará el Jefe del Departamento de Ingeniería del buque, y la
información podrá ser consultada y chequeada desde la Dirección de
Mantenimiento y Recuperación de Unidades Navales, desde el
Departamento de Maestranza y desde el Laboratorio de
Combustibles, Lubricantes y Aguas de la Armada del Ecuador.
c) Mediante comunicado por escrito desde el Comandante del buque
hacia el Director de Mantenimiento y Recuperación de Unidades
Navales, el mismo que dispondrá el registro y seguimiento por parte
del Departamento de Maestranza y Laboratorio de la Armada.
5. Es necesario indicar que en el caso de que los resultados de a bordo
determinen un requerimiento de un análisis más riguroso, como por
ejemplo la muestras presentan un indicio de presencia de desgaste
metálico, para lo cual los mini laboratorios no cuentan con equipos de
análisis respectivos, es necesario enviar las muestras y Formato 2 hacia
el Laboratorio de la Armada. En este caso, el Jefe del Departamento de
Ingeniería del buque realizará el envío oportuno mediante mensajero
calificado, el mismo que las entregará en el Laboratorio de la Armada
para los análisis respectivos.
80
b. Procedimientos de envío y recepción de la información para
análisis en Laboratorio de la Armada del Ecuador
1. El Jefe del Departamento de Ingeniería del buque será el responsable de
tomar las muestras de aceites de la maquinaria principal de acuerdo a
las frecuencias indicadas en la Tabla 3.18.
2. El Jefe del Departamento de Ingeniería del buque será el responsable
del registro correspondiente al chequeo para toma de muestras (Formato
1), hoja de registro para toma de muestras (Formato 2), así como del
cumplimiento de las instrucciones operativas detalladas en el Formato 3.
3. El Jefe del Departamento de Ingeniería del buque entregará
personalmente la muestra y Formato 2 correspondiente, al Jefe del
Laboratorio de la Armada.
4. Una vez realizados los ensayos, obtenidos los resultados y emitido las
conclusiones respectivas, el Jefe del Laboratorio de la Armada
procederá a la entrega de la información al Jefe del Departamento de
Maestranza, el mismo que validará las conclusiones y mediante oficio
respectivo informará los resultados al Comandante del buque al cual
pertenezca la muestra de aceite lubricante, emitiendo también una copia
de dicha información al Director de Mantenimiento y Recuperación de
Unidades de la Armada del Ecuador.
5. Los resultados de los análisis serán ingresados por parte del Jefe del
Laboratorio de la Armada, directamente en el Módulo de Mantenimiento
del GMAO SISLOG, para cada tipo de buque y maquinaria. Esta
información podrá ser consultada desde la Dirección de Mantenimiento y
Recuperación de Unidades Navales, desde el Departamento de
Maestranza, y desde el buque al cual pertenecen la muestra entregada y
análisis respectivos.
81
6. En el caso que al momento de la entrega de los resultados del análisis,
el buque se encuentre ya navegando fuera de la Base Naval, el Jefe del
Departamento de Maestranza podrá emitir vía sistema de correo
electrónico naval (intranet de la Armada del Ecuador) los resultados
respectivos al Comandante del buque y al Jefe del Departamento de
Ingeniería, para coordinar las acciones a seguir.
CAPÍTULO 5
EVALUACIÓN DE RESULTADOS PARA LOS ANÁLISIS PROPUESTOS
83
5. EVALUACIÓN DE RESULTADOS PARA LOS ANÁLISIS DE ACEITES
LUBRICANTES PROPUESTOS
En primer lugar se resume tanto para el Laboratorio de la Armada como
para los buques considerados, los análisis de aceites propuestos con los
equipos planteados y la norma respectiva; la información correspondiente a
la existencia actual en la Armada del Ecuador de los equipos propuestos, o
si es necesario la adquisición de los mismos. Esta información la
presentamos a continuación en las Tablas 5.1 y 5.2.
LABORATORIO DE LA ARMADA DEL ECUADOR
ANÁLISIS PROPUESTO
EQUIPO NORMA
DISPONE ACTUALMENTE
LA ARMADA DEL ECUADOR
1. Viscosidad Viscosímetro Cannon CT
1000 ASTM D445 SI/NO
2. TBN Equipo MATi 02, marca Metrohm
ASTM D2896. SI/NO
3. Insolubles Equipo Soot meter modelo
HATR-CP ASTM D7686 SI/NO
4. Capacidad de dispersión
Fotómetro ISL – VPH 5G W1813201 o Cámara digital y
tratamiento de imágenes
Procedimiento interno
SI/NO
5. Constante dieléctrica
Equipo OilView Quick-Check Analyzer
Procedimiento interno
SI/NO
6. Punto de Inflamación
Equipo tipo vaso abierto, marca Presicion Scientific
ASTM D92 SI/NO
7. Presencia de agua
Equipo centrifugador de tubos cónicos Presicion
Scientific ASTM D1796 SI/NO
8. Dilución por combustible
Equipo Spectro FDM Q600 Procedimiento
interno SI/NO
9. Contaminantes Espectrómetro FT-IR
Spectrum Two ASTM E2412 SI/NO
10. Presencia de elementos de desgaste
Espectrómetro ICP-OES Optima 8300
ASTM D5185 SI/NO
Espectrómetro Spectroil M/C – W y accesorio A-RFS
ASTM D6595 SI/NO
Tabla 5.1 Resumen de parámetros de medición y equipos propuestos para el Laboratorio de la Armada del Ecuador
84
MINI LABORATORIOS PORTÁTILES PARA BUQUES DE LA ARMADA DEL ECUADOR
ANÁLISIS PROPUESTO
EQUIPO CORRELACIÓN
DISPONE ACTUALMENTE
LA ARMADA DEL ECUADOR
1. Viscosidad
Viscosímetro con bola de acero (a 40 o 50 C, extrapolación a 100 C); a 40 C entre 100 y 450 cSt. [De FG-K4-600 Kittiwake]
ASTM D445/IP71
SI/NO
2. TBN
Celda de reacción y reactivo específico (0 - 50 mg KOH/g). [De FG-K4-600 Kittiwake]
IP 400 SI/NO
3. Insolubles
Celda de ensayo y reactor (insolubles 0-2.5 % en peso). [De FG-K4-600 Kittiwake]
IP 316 SI/NO
4. Capacidad de dispersión
Papel típico para ensayo de la mancha
Procedimiento interno
SI/NO
5. Presencia de agua
Celda específica (0 a 2.5 %). También detecta presencia de agua salada (min 100 ppm de sal).
[De FG-K4-600 Kittiwake]
IP 386/ASTM D4928
SI/NO
6. Dilución por combustible
Comparador de viscosidad, cilindro graduado.
[De Maletín MTU]
Procedimiento interno
SI/NO
Tabla 5.2 Resumen de parámetros de medición y equipos propuestos para los buques de la Armada del Ecuador
Una vez realizados los análisis de aceites propuestos, de acuerdo al plan
establecido para la maquinaria principal de los buques de la Armada, es
necesario determinar si los resultados obtenidos en los respectivos análisis
se encuentran dentro de un rango normal o fuera de los parámetros
establecidos. Para ello es necesario definir los criterios de evaluación en
función de la magnitud a contrastar, así como los límites de los parámetros
a evaluar, lo cual abordaremos en el presente capítulo y se detalla a
continuación.
85
5.1 Definición de los criterios para evaluación
De acuerdo a la magnitud a contrastar, existen directrices que nos ayudan a
seleccionar el criterio adecuado para la evaluación, de entre los siguientes:
a. Criterio basado en escalas fijadas sobre valores absolutos
Este criterio es usualmente utilizado para evaluar las magnitudes de
parámetros de contaminación del aceite, donde su nivel de gravedad será
establecido contrastando el valor obtenido del análisis frente a valores fijos
determinados (límites).
En este caso se definirán dos límites: L1 (límite de alerta) y L2 (límite de
alarma), que a su vez definirán tres rangos de estado (correcto, alerta,
alarma).
Los parámetros que evaluaremos en base a este criterio de escalas
absolutas, tanto en el Laboratorio de la Armada como a través de los mini
laboratorios portátiles, serán:
Presencia o contenido de agua
Dilución por combustible
Insolubles
b. Criterio basado en escalas relativas
Este criterio se define en función de las variaciones producidas sobre los
valores originales del aceite lubricante nuevo, es decir de una manera
comparativa de acuerdo a la siguiente expresión:
Z =
Los límites L1 (límite de alerta) y L2 (límite de alarma) se establecen en
función de Z.
Los parámetros que podemos considerar en base a este criterio de escalas
relativas, tanto para el Laboratorio de la Armada como para los mini
86
laboratorios portátiles son la viscosidad y el TBN. Sin embargo, para el caso
de la viscosidad, los fabricantes de las maquinarias consideradas
establecen valores fijos definidos máximos y mínimos, por lo que
utilizaremos el criterio de valores absolutos para el análisis de la viscosidad.
c. Criterio basado en tendencias de comportamiento
Constituye el criterio adecuado para evaluar el nivel de desgaste de la
maquinaria principal considerada (motores para propulsión, generadores
para suministro de energía eléctrica abordo), y está basado en la siguiente
expresión:
Z = [ ] [ ]
[ ]
Donde:
Td [motor] .- Tasa de desgaste obtenida en la muestra
Td [normal motor].- Valor medio de la tasa de desgaste durante la vida
del motor (maquinaria del buque).
Td [normal modelo].- Valor medio de la tasa de desgaste de los motores
(maquinaria del buque) pertenecientes al mismo modelo y fabricante.
Es necesario indicar que la magnitud Z cuantifica la tasa de desgaste de la
maquinaria del buque, comparado con el comportamiento que se considera
normal de la maquinaria del mismo modelo y fabricante.
5.2 Definición de los límites para evaluación
Luego de haber definido los criterios para la evaluación de los resultados de
los análisis de aceites, corresponde establecer los valores límites aplicables
a los elementos contaminantes del aceite, así como a los parámetros de
degradación y de desgaste.
Se definirá como escala de valoración del nivel de gravedad a un “índice
decimal”, el mismo que variará entre 0 y 10, para lo cual asignaremos un
valor índice decimal de 2,0 al límite de alerta (L1) y un valor de 4,0 al límite
de alarma (L2). De acuerdo a esta consideración todos los valores
87
resultantes de los análisis respectivos podrán ser calificados recurriendo a
interpolaciones o extrapolaciones.
5.2.1 Análisis y límites considerados bajo el criterio de valores
absolutos
a) Presencia o contenido de agua
De acuerdo a los fabricantes de la maquinaria principal de los buques
considerados, establecen un contenido máximo del 0,2 % de agua en el
volumen del aceite lubricante. Por lo tanto se puede considerar a este valor
0,2% como el valor de alarma y se puede inferir un valor de 0,1% como el
valor de alerta.
Figura 5.1 Límites para la presencia de agua en el aceite lubricante
De acuerdo a la Figura 5.1, tendríamos que para cualquier resultado
porcentual de la presencia de agua en la muestra de aceite analizada, por
ejemplo “R” tendremos el correspondiente índice de gravedad asociado “ID”.
88
b) Dilución por combustible
De acuerdo a los fabricantes de la maquinaria principal de los buques
considerados, establecen un contenido máximo del 5 % de combustible en
el volumen del aceite lubricante. Por lo tanto se puede considerar a este
valor 5% como el valor de alarma y se puede inferir un valor de 2% como el
valor de alerta.
Figura 5.2 Límites para dilución por combustible
De igual forma, de acuerdo a la Figura 5.2, tendríamos que para cualquier
resultado porcentual de dilución por combustible en la muestra de aceite
analizada, por ejemplo “R” tendríamos el correspondiente índice de
gravedad asociado “ID”.
c) Presencia de insolubles en el aceite
De acuerdo a los manuales de los fabricantes, establecen un contenido
máximo de insolubles del 3 % en peso del aceite lubricante utilizado por la
maquinaria principal de los buques. Por lo tanto se puede considerar a este
valor 3% como el valor de alarma (L2) y se puede relacionar un valor de
1.5% como el valor de alerta (L1), de acuerdo a lo presentado en la siguiente
figura.
89
Figura 5.3 Límites de contenido de insolubles en aceite lubricante
De acuerdo a la Figura 5.3, tendríamos que para cualquier resultado
porcentual de contenido de insolubles en la muestra de aceite analizada,
por ejemplo “R”, tendremos el correspondiente índice de gravedad asociado
“ID”.
d) Viscosidad
Si bien este parámetro suele recomendarse que sea analizado de forma
comparativa frente a los valores iniciales, es decir bajo un criterio de valores
de escalas relativas; para el presente caso de maquinarias de los buques,
los fabricantes han definido valores fijos máximos y mínimos de la
viscosidad a 100 °C, por lo que se establecerá los límites bajo el criterio de
valores absolutos.
De acuerdo a los fabricantes MTU, establecen tanto para los aceites
lubricantes SAE 40 y SAE 15W40 (utilizados por los buques considerados
de acuerdo a lo detallado en la Tabla 3.3), los siguientes valores límites
para la medida de la viscosidad a 100 °C: valor máximo 19,0 cSt y valor
mínimo 10,5 cSt.
90
Por lo tanto, en los resultados de los análisis de la viscosidad podrían
presentarse variaciones como por ejemplo valores superiores a los 19,0 cSt
o inferiores a 10,5 cSt, es decir fuera del rango permitido, así como
variaciones dentro del rango 10,5-19,0 cSt, de tal manera que se debe
definir 2 valores de alarma (L2, L2ʹ) y 2 valores de alerta (L1, L1ʹ), de una
manera proporcional y conforme se muestra en la Figura 5.4
Alarma L2 = 10,5 cSt
Alerta L1 = 12,625 cSt
Alerta L1ʹ = 16,875 cSt
Alarma L2ʹ = 19,0 cSt
Figura 5.4 Límites de viscosidad a 100 °C en aceites lubricantes SAE 40 y SAE 15W40
De acuerdo a la Figura 5.4, tendríamos que para cualquier resultado del
análisis de la viscosidad en la muestra de aceite respectiva, tendríamos el
correspondiente índice de gravedad asociado “ID” (como valor absoluto).
91
5.2.2 Análisis y límites considerados bajo el criterio de escalas
relativas
a) TBN
Para la valoración y estimación de los límites es recomendable en primer
lugar realizar un análisis previo del aceite nuevo antes de la utilización en la
maquinaria de los buques a fin de cuantificar el valor original del TBN, y
mantener un registro de estas mediciones. De esta manera, al realizar los
análisis de las muestras y medición del TBN podremos realizar una
evaluación comparativa basada en valores relativos (TBN medido /TBN
original).
De acuerdo a los fabricantes de la maquinaria considerada en el presente
trabajo, indican que el valor de la medición del TBN en el aceite usado debe
ser mínimo el 50% del valor del TBN en el aceite nuevo.
Adicionalmente, si consideramos que actualmente en los buques de la
Armada del Ecuador se utiliza el combustible diésel 2 que tiene un
porcentaje entre el 0.35% - 0.4 % de azufre, podemos utilizar la gráfica de la
Figura 5.5 para determinar los valores del TBN recomendados. Por ejemplo
para 0.4% de azufre en el combustible: el TBN sería aproximadamente 9
mgKOH/g para el aceite lubricante nuevo y 4.2 mgKOH/g para el aceite
lubricante usado.
Podemos entonces establecer en función de Z (valor de TBN aceite usado /
valor de TBN aceite nuevo), un L1 o límite de alerta cuando Z=55% y un L2
o límite de alarma si Z baja del 50%, que sería el mínimo recomendado de
acuerdo a los fabricantes.
92
Figura 5.5 Valores del TBN de acuerdo al porcentaje de azufre en el combustible diésel
(Fuente: MTU_Value Service Technical Publication A001061/34S)
5.2.3 Análisis y límites considerados bajo el criterio de tendencias de
comportamiento
a) Nivel de desgaste de la maquinaria
En primer lugar es necesario conocer los componentes metálicos de los que
están constituidas las diferentes partes de los motores de propulsión y
generadores de los buques considerados, así por ejemplo Fe, Cu, Cr, Al,
Pb, Mo, Si, Na, entre otros.
También es necesario tener presente que la tasa de desgaste de las
maquinarias consideradas seguirá un comportamiento de “curva de bañera”,
donde en su primera fase la tasa de desgaste será relativamente alta
(período de rodaje) debido a que las superficies en contacto se irán
acoplando. En la siguiente fase la tasa de desgaste debe descender y
93
fijarse en un valor que se mantendrá relativamente constante en un gran
tiempo de vida de la maquinaria (período de madurez de la curva de
bañera). Finalmente, con el envejecimiento del motor la tasa de desgaste
comenzará a aumentar progresivamente (fase de envejecimiento en la
curva de bañera).
Como se indicó en la sección 5.1, literal c, el parámetro característico de
comparación (Z) para la evaluación del desgaste por tendencias dependerá
de la tasa de desgaste obtenida en la muestra Td [motor], del valor medio de
la tasa de desgaste durante la vida del motor Td [normal motor], y del valor
medio de la tasa de desgaste de los motores pertenecientes al mismo
modelo del motor evaluado Td [normal modelo], a través de la expresión:
Z = [ ] [ ]
[ ]
Actualmente......, actualmente el Laboratorio de la Armada del Ecuador no
cuenta con el equipamiento para la evaluación del desgaste en la
maquinaria de los buques, ni con los registros históricos para el cálculo de
Z. Solucionado estas limitantes, podría calcularse los valores límites de
alerta (L1), y alarma (L2) para el desgaste de la maquinaria, a partir de un
histograma con datos de las muestras que definan un mismo
comportamiento, pudiendo agrupar y obtener límites relacionados para cada
marca y modelo de maquinaria principal en los buques propuestos.
Los fabricantes de las maquinarias consideradas suelen presentar límites
máximos de los elementos de desgaste; sin embargo, es necesario realizar
al menos tres análisis de muestras, para establecer las tendencias de los
diferentes elementos de desgaste de un motor determinado, y sólo ahí se
puede identificar el riesgo de fallos cuando las tendencias difieren de la
norma establecida21.
21 Aplicaciones del análisis de aceite usado en motores a diésel de uso marino /Carlos Néder Muñoz
, José R. Marín. ESPOL. http://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/1574/1/3122.pdf
CAPÍTULO 6
CONCLUSIONES
95
6. CONCLUSIONES
a) Actualmente el Laboratorio de Combustibles, Lubricantes y Aguas de la
Armada del Ecuador requiere el equipamiento propuesto para la
ejecución de los análisis de aceites planteados, así como también es
necesario para los buques la adquisición de los mini laboratorios de
análisis propuestos. Esto posibilitará un mejor control y evaluación de la
maquinaria, una ejecución de oportunos mantenimientos, y en general
una optimización de recursos económicos para la Armada del Ecuador.
b) La periódica obtención de muestras de aceites desde la maquinaria
principal de los buques, de acuerdo a los tiempos planteados; y la
ejecución de los análisis propuestos, posibilitarían una optimización en
los cambios de lubricantes de la maquinaria, sin que los niveles de
degradación, contaminación y desgaste excedan los parámetros
normales. De esta manera, a la vez de maximizar la vida útil de la
maquinaria y mantener a los buques de la Armada del Ecuador
disponibles para el cumplimiento de sus funciones, se estaría
obteniendo un ahorro económico al evitar cambios prematuros de
lubricantes, filtros, etc.
c) La ejecución de los análisis propuestos de aceites permitirá planificar y
controlar las tareas de mantenimiento aplicadas a la maquinaria principal
de los buques de la Armada del Ecuador, siendo posible detectar por
ejemplo cuando fueron cambiados aceites lubricantes, filtros, repuestos,
etc, motivando de esta manera la ejecución de un programa de
mantenimiento profesional y honorable por parte del personal de la
Armada del Ecuador.
d) La utilización de los formatos detallados, así como el registro de los
resultados de los análisis en el sistema SISLOG de la Armada del
Ecuador, permitirá llevar a cabo una adecuada gestión en el manejo de
las muestras y resultados de los análisis de aceites en la Armada del
96
Ecuador, facilitando de esta manera una eficiente administración de los
recursos humanos y económicos de la Armada.
e) La propuesta para el desarrollo de un sistema de análisis y evaluación
de los aceites lubricantes para la maquinaria principal de los buques de
la Armada del Ecuador, sumado a unas adecuadas interpretaciones de
los resultados de los análisis, permitirá contar con información anticipada
para programar mantenimientos, reducir el tiempo de inactividad de los
buques, reducir los costos del mantenimiento y aumentar la vida útil de
las maquinarias.
f) Actualmente en la Armada del Ecuador es necesario incrementar la
capacitación para el personal a cargo del Laboratorio de la Base Naval,
así como del personal que manejaría los mini laboratorios a bordo de los
buques de la Armada, a fin de contar con personal calificado para el
manejo de los equipos, para la interpretación de los análisis de aceites, y
para ser elementos multiplicadores de la cultura del mantenimiento en la
Armada del Ecuador.
g) Además de la ejecución de los análisis de aceites propuestos para la
maquinaria principal de los buques, es necesario en la Armada del
Ecuador, fomentar el desarrollo y la combinación con otras técnicas de
diagnóstico y monitorizado, a fin de conocer el estado real de las
maquinarias de los buques y programar los mantenimientos adecuados.
BIBLIOGRAFÍA
98
7. BIBLIOGRAFÍA
[Armada del Ecuador]
Informes de Resultados de Ensayos, Laboratorio de Combustibles,
Lubricantes y Aguas, 2012.
[ASTM D 6595-00]
Standard Test Method for Determination of Wear Metals and
Contaminants in Used Lubricating Oils or Used Hydraulic Fluids by
Rotating Disc Electrode Atomic Emission Spectrometry
[Caterpillar, 2010]
Caterpillar Machine Fluids Recommendations, U.S.A 2010.
[Caterpillar, 2012]
Cat S.O.S Services /Understanding Your Results/U.S.A 2012.
[Cummins, 2005]
Manual de los Propietarios Motores Marinos QSB5.9. U.S.A 2005.
[KITTIWAKE monitoring innovation]
Oil Analysis Solutions. http://www.kittiwake.com/power-plant-oil-testing-
cabinet.
[Macián M, Tormos B, Peidro J, Olmeda P, 2002]
Mantenimiento de Motores Diesel. Editorial UPV. Valencia 2002.
[Metrohm]
MATi 02 Sistema automático para análisis TAN/TBN
http://www.metrohm-mexico.com/Search/index.html?identifier=MATi
02&language=es
[Metrohm]
Robotic TAN/TBN Analyzer.
http://www.metrohmusa.com/search/Search.html?identifier=28552010&la
nguage=en
99
[MJR Technologies LLC, 2005]
OilView Quick-Check Analyzer, Product Data Sheet. Virginia-USA, 2005
[MTU-DETROIT DIÉSEL, 2010]
MTU_Value Service Technical Publication: Prescripciones de las
Materias de Servicio A001061/34S.-Todas las series comerciales MTU.
Friedrichshafen-Germany, 2010
[MTU, 2012]
Maletín de Pruebas MTU. Friedrichshafen-Germany, 2012
[PerkinElmer Inc, 2012]
Optima 8300 Series ICP-OES Flat Plate Plasma System, Waltham-
Massachusetts, 2012
[PerkinElmer Inc, 2011]
Spectrum Two In-Service Lubricants Analysis System, Waltham-
Massachusetts, 2011
[PerkinElmer Inc, 2010]
Spectrum Two FT-IR Spectrometer, Waltham-Massachusetts, 2010
[SKF, 2010]
Controlador del estado del aceite TMEH 1, 2010
[SPECTRO INC, 2010]
Automated Rotrode Filter Spectroscopy Sample Preparation System (A-
RFS) / Sample Preparation System for Large Wear Particle Analysis/
Lyttleton-Massachusetts, 2010
[SPECTRO INC, 2011]
Oil and critical fluids analysis solutions for predictive equipment
maintenance. Lyttleton-Massachusetts, 2011
100
[SPECTRO INC, 2010]
Spectro FDM Q600 - Fuel Dilution Meter (Fuel Sniffer) / Fuel Dilution
Measurment in Crankase Oils/. Lyttleton-Massachusetts, 2010
[SPECTRO INC, 2010]
Spectroil M/C-W Oil Analysis Spectrometer / Predictive Maintenance by
Oil Analysis/. Lyttleton-Massachusetts, 2010
[SPECTRO-AMETEK, 2010]
SPECTRO ICP Report-Analysis of Oils Using ICP-OES with Radial
Plasma Observation. SPECTRO ARCOS FHS12a – SPECTRO
Analytical Instruments GmbH, Germany, 2010
[Thermo Nicolet, 2001]
Introduction to Fourier Transform Infrared Spectrometry, USA 2001
[Tormos B, 2003]
Contribución al diagnóstico de motores diésel basado en el análisis del
lubricante usado /Tesis Doctoral/ UPV, Valencia 2003
[Tormos B, 2005]
Diagnóstico de Motores Diésel mediante el análisis de aceite usado.
CMT-UPV. Editorial Reverté S.A. España 2005.
[Tunac C - Zimmerman J, 1999]
Technical Report No. 13760 : Market Investigation for Oil Analysis
Instruments. U.S Army Tank-Automotive Research, Development Center
Warren, MI 48397-5000. USA, 2005.
[WEARCHECK IBÉRICA, 2005]
Boletín Mensual sobre Lubricación y Mantenimiento No. 9: Ensayo de la
Mancha.http://www.wearcheckiberica.es/boletinMensual/PDFs/mancha.p
df.
101
8. ANEXOS
ANEXOS
I. FORMATO 1: Hoja de chequeo para toma de muestras de aceite lubricante
II. FORMATO 2: Hoja de registro para toma de muestras de aceite lubricante
III. FORMATO 3: Instrucciones operativas para la toma de muestras de aceite lubricante
IV. FORMATO 4: Hoja para presentación de resultados de análisis a bordo
V. FORMATO 5: Hoja para presentación de resultados de análisis en Laboratorio de la Armada del Ecuador
I
ARMADA DEL ECUADOR
(SIGLAS DEL BUQUE)
CHECKLIST PARA TOMA DE MUESTRAS DE ACEITES LUBRICANTES A BORDO DE LOS BUQUES DE LA ARMADA
(FORMATO 1)
Lugar: ........................................... Fecha: ............................................... Hora: ...................................... 6. Se ha seleccionado la máquina para tomar las muestras y la misma se encuentra en operación
estable (preferible) o recién puesta fuera de servicio?
Máquina /Ubicación: ...........................................................................................................................
7. Se ha seleccionado el lugar del circuito para la toma de las muestras de aceite lubricante, evitando
sectores de remanso?
8. Se dispone de recipientes limpios y secos, para la recepción de la muestra?
9. Se tiene a mano el Formato 2 para el registro de datos de la muestra?
10. Se encuentra listo el personal encargado de la toma de la muestra?
Nombre/Apellido/Cargo de la persona que tomará la muestra: ......................................................... Responsable de haber pasado el checklist (Nombre/Apellido): ................................................................ Cargo: ................................................................ Firma: ................................................................
FORMATO 1
II
ARMADA DEL ECUADOR
(SIGLAS DEL BUQUE)
HOJA DE REGISTRO PARA TOMA DE MUESTRAS (FORMATO 2)
Nombre del Buque: .................................................. Fecha de muestreo: .................................................. Informe de Falla No: ................................................. Lugar: ........................................................................
Maquinaria : Motor de propulsión Generador Otro Modelo: ............................................................ Serie: ....................................... Número: ........................
Horas de operación de la maquinaria: ........................................................................................................ Horas de servicio del aceite (desde el último cambio): .............................................................................. Tipo de aceite: Viscosidad (ISO – SAE): ......................................... Calidad: .......................................... Marca de aceite: .....................................................
Se ha cambiado el filtro de aceite? SI NO
Se ha cambiado el aceite al momento de la toma de la muestra? SI NO Tiempo transcurrido desde la última reparación (horas): ...........................................................................
Añadidos de aceite realizados? SI NO En el caso de haber añadidos de aceite : Número de horas de operación de la maquinaria a las que se realizó el añadido de aceite: ..................... Cantidad de aceite añadido (galones, litros): ............................................................................................. Tipo de aceite añadido (Viscosidad ISO-SAE, Calidad, Marca): ...............................................................
Nombre/Apellido/Cargo de la persona que toma la muestra: .................................................................... Firma: .................................................................... Fecha: .................................................................... Supervisado por: ................................................ Cargo: .................................. Firma: ............................. Fecha: ............................
(Espacio asignado para código de identificación de barras)
FORMATO 2
III
ARMADA DEL ECUADOR DIRECCIÓN DE MANTENIMIENTO Y RECUPERACIÓN DE UNIDADES NAVALES
INSTRUCCIONES OPERATIVAS PARA TOMA DE MUESTRAS DE ACEITES LUBRICANTES
A BORDO DE LOS BUQUES DE LA ARMADA
(FORMATO 3)
Equipos : Máquinas de propulsión y generadores para suministro de energía eléctrica a bordo. Operación: Toma de muestras de aceite lubricante para análisis Aplicado a: FM, CM, LLMM, COGUAR, ESCAUX, BESGUA.
PROCEDIMIENTO
10. Verificar el cumplimiento de todos los pasos de la lista de chequeo (Formato 1)
11. Llenar el registro para toma de muestras de aceite (Formato 2)
12. Una vez seleccionada la maquinaria, tener precaución debido a que el aceite de la maquinaria
puede contener residuos de combustión perjudiciales para la salud. Llevar colocado ropa protectora
(guates, protección auditiva y gafas protectoras).Evitar el contacto del aceite con la piel, no inhalar
vapores de aceite.
13. Encontrándose la maquinaria (motor o generador) en marcha y a temperatura de servicio, abrir el
tapón en la brida del filtro centrífugo de aceite, dando 1 a 2 vueltas. (Similar operación se realizará
en buques que difieren del tipo de filtros)
14. Vaciar aproximadamente 2 litros de aceite de la maquinaria, para permitir la salida de residuos y
lodos.
15. Vaciar aproximadamente 1 litro de aceite de la maquinaria, en el recipiente para muestras.
16. Cerrar el tapón del recipiente con la muestra obtenida.
17. Colocar el código de identificación de barras en el recipiente de la muestra y en la hoja de registros
(Formato 2).
18. Entregar la muestra y hoja de registros (Formato 2) al oficial ingeniero del buque, el mismo que será
el responsable del oportuno envío al Laboratorio de la Armada y/o análisis respectivo a bordo
mediante los equipos de los mini laboratorios.
FORMATO 3
IV
ARMADA DEL ECUADOR
(SIGLAS DEL BUQUE)
INFORME DE RESULTADOS DE ANÁLISIS DE ACEITES – ENSAYOS A BORDO (FORMATO 4)
Código de la muestra: .............................................. Fecha de muestreo: .................................................. Informe de Falla No: .......................... Fecha/hora de recepción de la muestra: .........................................
Maquinaria : Motor de propulsión Generador Otro Marca/ Modelo: ................................................. Serie: ....................................... Número: ........................ Horas de operación de la maquinaria: ........................................................................................................ Horas de servicio del aceite (desde el último cambio): .............................................................................. Tipo de aceite: Viscosidad (ISO – SAE): ......................................... Calidad: ............................................ Marca de aceite: ................................................................................................................
PARÁMETRO UNIDAD CORRELACIÓN RESULTADOS FECHA/ ENSAYO
OBSERVACIÓN
Viscosidad a 40° C cSt ASTM D445/
IP71
TBN mg KOH/g IP 400
Insolubles (%) del peso
IP 316
Capacidad de dispersión
índices Proc. Interno
Presencia de agua (%)
Volumen IP 386/
ASTM D4928
Dilución por combustible
(%) Volumen
Proc. Interno MTU
CONCLUSIÓN FINAL : ......................................................... ........................................................... Oficial Ingeniero del buque Analista del Laboratorio a bordo Copia para : DIRECCIÓN DE MANTENIMIENTO DE LA ARMADA
FORMATO 4
V
ARMADA DEL ECUADOR
DIRECCIÓN DE MANTENIMIENTO Y RECUPERACIÓN DE UNIDADES NAVALES LABORATORIO DE COMBUSTIBLES, LUBRICANTES Y AGUAS
INFORME DE RESULTADOS DE ANÁLISIS DE ACEITES
(FORMATO 5)
Código de la muestra: .............................................. Fecha de muestreo: .................................................. Informe de Falla No: .......................... Fecha/hora de recepción de la muestra: .........................................
Maquinaria : Motor de propulsión Generador Otro Marca/ Modelo: ................................................. Serie: ....................................... Número: ........................ Horas de operación de la maquinaria: ........................................................................................................ Horas de servicio del aceite (desde el último cambio): .............................................................................. Tipo de aceite: Viscosidad (ISO – SAE): ......................................... Calidad: ............................................ Marca de aceite: ................................................................................................................
PARÁMETRO UNIDAD CORRELACIÓN RESULTADOS FECHA/ ENSAYO
OBSERVACIÓN
Viscosidad a 40° C cSt ASTM D445
TBN mg KOH/g ASTM D2896
Insolubles (%) del peso
ASTM D7686
Capacidad de dispersión
índices Proc. Interno
Constante dieléctrica
εr
adimensional Proc. Interno
Punto de inflamación
°C ASTM D92
Presencia de agua (%)
Volumen ASTM D1796
Dilución por combustible
(%) Volumen
Proc. Interno MTU
Elementos de desgaste
ppm ASTM D5185 ASTM D6596
ELEMENTO/ppm F/ensayo Observación
Al : Cr :
Cu : Fe :
Página 1 de 2
FORMATO 5 (1 de 2)
VI
ARMADA DEL ECUADOR
DIRECCIÓN DE MANTENIMIENTO Y RECUPERACIÓN DE UNIDADES NAVALES LABORATORIO DE COMBUSTIBLES, LUBRICANTES Y AGUAS
INFORME DE RESULTADOS DE ANÁLISIS DE ACEITES
(FORMATO 5)
Elementos de desgaste
ppm ASTM D5185 ASTM D6596
ELEMENTO/ppm F/ensayo Observación
Mo : Ni : Si : Sn :
Zn : Otros :
CONCLUSIÓN FINAL : ................................................................. ....................................................... Jefe del Departamento de Maestranza Jefe del Laboratorio
Página 2 de 2
FORMATO 5 (2 de 2)