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Determinación de las partículas ferromagnéticas de

desgaste mediante el PQ

1. TÉCNICA.

1.1. Introducción.

El PQ es un equipo que determina de manera cuantitativa las partículas de desgaste

ferrosas en muestras de aceite. Es una buena técnica para determinar las partículas de

tamaño grande que por otras técnicas no es posible determinar.

El sistema de medición consiste en un magnetómetro sensible que mide la masa de

partículas de desgaste ferroso presente en una muestra. Como resultado se proporciona

Índice PQ (PQI).

Este PQI es una medida cuantitativa adimensional que puede mostrar la tendencia, con

una linealidad aceptable en un amplio rango, del contenido en partículas ferrosas y sus

tamaños en muestras de lubricante.

La forma de medir del equipo es mediante la producción de una distorsión del campo de

flujo magnético, asociado a una bobina toroidal, producido cuando una muestra

ferromagnética es depositada sobre el campo.

El equipo posee dos bobinas (muestra y referencia) (Figura 1) que están equilibradas

cuando no hay ninguna muestra sobre el sensor. El sistema está diseñado para

asegurarse que ambas bobinas respondan de igual manera a cambios ambientales, etc.

Cuando una muestra que posee partículas ferromagnéticas es colocada sobre el sensor

(bobina de muestra), el balance entre ambas bobinas se ve alterado. Esta desviación

entre la muestra y la referencia es entonces amplificada, filtrada y mostrada en el

display como un PQI. Este resultado esta directamente relacionado con la cantidad de

masa de partículas de desgaste ferromagnético presente en la muestra.

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Figura 1. Zona donde se encuentran los sensores (muestra y referencia).

La medida del PQI es una herramienta esencial en el programa de análisis de aceites

usados ya que puede identificar partículas ferrosas de tamaño mayor a 5-10 µm, que por

otras técnicas analíticas no es posible sin preparación de la muestra.

El resultado obtenido puede ser comparado con las medidas ferromagnéticas DL y DS o

con el resultado en ppm obtenido por las técnicas espectrofotométricas.

La medida del PQI responde solo a la presencia de hierro y níquel. Además, puede ser

útil para poder identificar la rotura de los filtros debido a la presencia de partículas de

tamaño grande.

Normalmente se puede encontrar una baja correlación entre los resultados del PQI y el

ICP porque el ICP solo mide partículas menores de 5 micras. Por otra parte el PQ puede

dar una idea de las partículas grandes que existen en la muestra.

Figura 2. Rango de medida del tamaño del analito mediante diferentes técnicas.

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Normalmente en motores diesel no se suelen dar tamaños de partículas grandes. En el

caso de transmisiones un valor alto en el contaje de partículas y bajo PQ es debido a la

presencia de arena y suciedad.

1.2. Métodos de medida.

Existen varios métodos para medir el PQI:

- Deposición de la muestra.

* El valor de la lectura del PQ puede aumentar al depositarse las partículas de

desgaste antes de la medida.

* Esta medida es solo semicuantitativa a no ser que se controle el volumen de

muestra.

* Una alternativa es realizar este tipo de medida y a continuación agitar

vigorosamente el bote y realizar de nuevo la medida.

- PQ dependiente del tiempo.

* Si a una muestra bien mezclada se la deja reposando en el PQ y se repite la

media se observará un aumento de la lectura por deposición de partículas en la

base del bote.

* Un rápido aumento del valor es indicativo de la presencia de partículas grandes.

* La velocidad de esta aumento se determina calculando la pendiente de la curva

(Figura 3).

Figura 3. Aumento del valor del PQ en función del tiempo de deposición.

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- Muestra bien mezclada.

* Es el método más habitual de medir las muestras de aceite. Se agita

vigorosamente las muestras y se realiza la medida.

1.3. Introducción de la muestra.

Existen dos manera de manipular las muestras:

- Método de los pots.

* Se utilizan unos contenedores pequeños de plástico (pots).

* Se añaden dos ml de muestra dentro del pot.

* Se cargan los pots en el PQ.

* Las muestras deberían estar bien homogeneizadas antes de añadirlas a los pots

del PQ.

* El PQ mide las partículas presentes en todo el volumen de muestra añadido al

pot. De esta forma no se puede medir la tendencia a la deposición del aceite.

- Métodos de los botes.

* Este método es útil para la medida de muestras bien agitadas.

* Las muestras son colocadas en sobre el sensor boca abajo.

* La medida es tomada inmediatamente.

* Las medidas mediante este método son independientes del volumen de muestra

que exista en el bote siempre que sobrepase una profundidad crítica (~10 mm).

* Las medidas son del orden de tres veces mayores que con el método de los pots.

* Ventajas.

- Trabajo extra mínimo.

- No utiliza consumibles.

- Menor coste del equipo.

* Desventajas.

- Proceso manual.

- Los resultados pueden verse afectados por el volumen de muestra.

- Métodos de los pots.

* Ventajas.

- Pequeños volúmenes de muestra.

- Automático.

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* Desventajas.

- Requiere pasos extras.

- Se utilizan consumibles: pots, puntas, pipetas,...

- El cargador de muestras es caro.

- Generación de mayor cantidad de residuos.

2. INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS.

2.1. Relaciones entre el PQ e ICP.

* Cuando el valor del hierro es alto y el valor del PQ bajo significa que el tamaño

de las partículas es normalmente pequeño.

* Cuando el valor del hierro es parecido al valor del PQ significa que el tamaño de

las partículas es normalmente pequeño.

* Cuando el valor del hierro es bajo y el valor del PQ alto significa que el tamaño

de las partículas es normalmente grande.

* A menudo se pueden encontrar partículas de suciedad grandes en muestras con

valores de PQ altos.

Un resumen de todo esto se puede mostrar en la tabla siguiente:

ICP (ppm) PQI Interferencias Tendencia del desgaste

Bajo Bajo Pocas partículas de desgaste Tendencia de desgaste

normal

Alto Bajo-Medio Muchas partículas pequeñas,

pocas o ningunas grandes

Desgaste acelerado.

Entrada de suciedad

(anormal)

Bajo Alto Pocas partículas pequeñas y

muchas grandes

Fatiga

Alto Alto Muchas partículas de todos

los tamaños

Desgaste muy serio,

posible fallo catastrófico

Tabla 1. Resumen de las relaciones entre los valores de ICP-PQ.

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3.2. Valores Típicos y críticos.

a) Valores típicos.

No existen unas tablas universalmente aceptadas sobre valores típicos y críticos para los

diferentes sistemas, pero las siguientes tablas pueden ser orientativas:

Máquina /componente Valor típico

Motor diesel 14

Sistemas hidráulicos 14

Transmisión 22

Diferenciales /Ejes 154

Mandos Finales 108

Tamdem 297

Tabla 2. Valores típicos de PQ para diferentes sistemas.

b) Valores críticos.

Al igual que en el caso de los valores críticos, para los valores críticos también se

indican una serie de valores orientativos.

Máquina /componente Valor Críticos

Motor diesel 78

Motor Aviación (Pistón) 150

Caja cambios avión 300

Sistemas hidráulicos 25

Transmisión 45

Transmisión (auto) 227

Compresor 25

Diferenciales 500

Tabla 3. Valores críticos de PQ para diferentes sistemas.