Recuento de partículas en aplicaciones mineras 

Cómo los contadores de partículas pueden prolongar el tiempo operativo de la máquina y la vida útil de los aceites y ofrecer más fiabilidad

La minería, ya sea subterránea o a cielo abierto, es un trabajo pesado, sucio y a menudo húmedo que se realiza a temperaturas extremas con el empleo de maquinaria y sistemas hidráulicos robustos que deben funcionar correctamente en condiciones difíciles. En concreto, los sistemas de fluidos de potencia de estas máquinas son críticos y pueden llegar a contaminarse, lo cual conduce a averías prematuras, pérdida de eficiencia y aumento de los costes de funcionamiento y mantenimiento. Sistemas de fluidos de potencia, en este contexto, señala a los fluidos hidráulicos, fluidos lubricantes y sistemas de combustible, todos ellos afectados por la contaminación por partículas.

Mina de cobre de Nchanga, Zambia

Figura 1. Mina de cobre de Nchanga, Zambia

Con equipos que cuestan cientos de miles de dólares, y la pérdida de producción que afecta fuertemente a los ingresos, es imperativo obtener el máximo tiempo operativo de la maquinaria minera. Además del costo de oportunidad perdido, están los costos adicionales de mantenimiento y reparación asociados con la avería. La realización de pruebas de contaminación periódicas para el recuento de partículas de los fluidos industriales de los equipos hidráulicos puede ayudar a los usuarios a realizar un mantenimiento predictivo y a ser proactivos antes de que se produzcan averías, aumentando el tiempo operativo y reduciendo los costes de reparación.

Excavadora Liebherr R9800 y camiones volcadores para minería

Figura 2.Excavadora Liebherr R9800 y camiones volcadores

La contaminación puede adoptar muchas formas y puede entrar en los sistemas hidráulicos y de fluidos de potencia de diversas maneras. La contaminación que se encuentra en los sistemas puede incluir:

  • Partículas de suciedad del entorno circundante
  • Suciedad introducida durante el servicio y/o mantenimiento
  • Entrada de agua rociada
  • Filtrado deficiente
  • Partículas ferrosas y no ferrosas generadas por el desgaste
  • Fibras
  • Bacterias
  • Partículas de goma procedente de retenes en degradación
  • Fluidos incompatibles/no miscibles que se han mezclado
  • Contaminación por el aceite nuevo sin filtrar
  • Contaminación del combustible

La contaminación es muy rara vez visible. El ojo humano normalmente puede ver partículas de aproximadamente 40 μm y más grandes. Los daños empiezan a ocurrir cuando hay partículas 10 veces más pequeñas en los fluidos hidráulicos y lubricantes. Las holguras de válvula pueden ser tan pequeñas como 1 - 4 μm, las holguras de la bomba de engranajes pueden ser incluso más pequeñas, tanto como 0,5 μm.

Descripción del sílice, el metal brillante y el metal negro para la minería

Óxido, fibras, torta de fibras para la minería

Figura 3.Ejemplos de contaminación (Fuente: libro de bolsillo de Pall)

La mayoría de los fluidos hidráulicos y lubricantes absorberán agua. Sin embargo, una vez alcanzado el punto de saturación del aceite, aparecerá agua libre en el sistema, causando:

  • Descomposición del aceite, como precipitación de aditivos y oxidación del aceite
  • Reducción de espesor de la película lubricante
  • Fatiga acelerada de las superficies metálicas
  • corrosión

Mediante la realización de muestreos y análisis periódicos de fluidos, los usuarios pueden monitorizar sus niveles de partículas y adoptar medidas apropiadas cuando los niveles de contaminación superen los niveles de limpieza objetivo (TCL) predeterminados. Esto podría consistir, por ejemplo, en realizar un análisis en profundidad del fluido para determinar qué está causando el aumento de los niveles de partículas, y luego tomar las medidas adecuadas para que retornen por debajo de los niveles de limpieza deseados operando un sistema de filtros de bucle de riñón o sustituyendo los elementos filtrantes, componentes del sistema o el aceite.

Figura 4. Contador de partículas en líquido portátil HIAC PODS

Los contadores de partículas ofrecen muchas ventajas sobre los métodos “tradicionales” de análisis de contaminación, como el análisis de membrana. Los contadores de partículas se calibran con materiales de calibración rastreables de acuerdo con la norma ISO 11171, por lo que ofrecen resultados rápidos y precisos, una excelente repetibilidad y la posibilidad de establecer tendencias en los datos en el tiempo. Los fluidos se pueden analizar directamente en la máquina utilizando el contador de partículas portátilHIAC PODS+, cuyos resultados están disponibles casi de inmediato, normalmente en un plazo de 30 a 60 segundos. Como alternativa, se pueden recolectar muestras en frascos para analizarlas en el laboratorio central utilizando un analizador de laboratorio como el HIAC 8011+, con resultados nuevamente en unos 30-60 segundos. Dado que los contadores de partículas son automáticos, eliminan el factor de error humano y aseguran que los datos sean precisos y repetibles.

Contador de partículas en líquido de laboratorio HIAC 8011 Lab

Figura 5. Contador de partículas de laboratorio HIAC 8011+

Los contadores de partículas miden el número de partículas, en diversos tamaños, contenido en el fluido y luego lo informan automáticamente según lo definido por las normas nacionales e internacionales como la ISO 4406 y SAE AS 4059.

Los contadores de partículas utilizan el método de extinción de luz aprobado por la ISO para la detección de partículas. La tecnología utilizada es sencilla y robusta, lo que hace que esta técnica de detección sea adecuada para uso in situ.

El sensor incluye una celda de muestras que permite que el fluido de muestra la atraviese. La celda de muestras incluye una ventana de zafiro, que permite que un haz láser brille a través de ella y el líquido sobre un fotodetector. El fluido pasa a través del sensor a un caudal predeterminado, controlado y calibrado de manera precisa. Cuando el fluido está muy limpio, casi toda la potencia del láser alcanza el fotodiodo (detector), ya que nada bloquea al láser, y la salida de señal del fotodetector permanece estable. Sin embargo, cuando hay partículas presentes, bloquean intermitentemente parte de la luz impidiendo que alcance el fotodetector. La cantidad de luz bloqueada es directamente proporcional al tamaño de la partícula. Cuanto más grande es la partícula, más luz bloquea y, por lo tanto, mayor es la amplitud del pulso de salida del fotodetector.

Teoría de funcionamiento del sensor de extinción de luz

Figura 6. Teoría de funcionamiento del sensor de extinción de luz

Al incorporar contadores de partículas en las rutinas de mantenimiento, los usuarios obtienen el control de sus niveles de contaminación, lo que les permite operar de manera eficiente y productiva, reducir las averías y disminuir los costes de mantenimiento y de fluidos.

Beckman Coulter ofrece tres productos:

  1. El contador de partículas de laboratorio HIAC 8011+, con desgasificación automática de fluidos, regulación automática de flujo y múltiples capacidades de calibración para fluidos a base de agua a fluidos a base de petróleo, además de combustibles.
  2. El contador de partículas portátil HIAC PODS+, que puede analizar tanto en línea como mediante muestra en frasco, es un verdadero analizador multifluido con la opción de medir la humedad en fluidos a base de petróleo.
  3. El contador en línea remoto ROC HIAC , diseñado para que sea instalado en un sistema hidráulico dinámico y para informar del nivel de limpieza del sistema de forma ininterrumpida.
    Para obtener más información, póngase en contacto con su oficina o representante local. Puede encontrar más detalles en beckman.com/hiac

 

Reconocimientos:

El autor agradece a los nombrados a continuación por su ayuda en la confección de este documento:

  • Pall Corporation, por permitir el uso de imágenes del libro de bolsillo de Pall
  • Liebherr Group, por el permiso de uso de sus imágenes de excavadoras.
  • Bill Bars, Beckman Coulter, por su valiosa aportación.

Autor Matt Harle, gerente sénior de marketing de campo