MANTENIMIENTO PREDICTIVO DE MOTORES DE GAS ESTACIONARIO
- INTRODUCCION
El mercado global de los motores de gas está creciendo en los últimos años. Europa no es una excepción, ya que el número de motores utilizados en cogeneración ha aumentado drásticamente en los últimos 10 años. Se estima que su población se encuentra entre 15.000 y 20.000 unidades, lo que constituye entre un 13 y un 16% del volumen mundial.
Existen en torno a 30 – 35 fabricantes de motores de gas a nivel mundial, de los cuales en torno a 8 – 10 producen aproximadamente el 90% de los motores de gas.
Se estima que el 75% de los motores de gas utilizados en Europa han sido manufacturados por fabricantes originales de equipos europeos. Aunque Caterpillar y Wauskesha tienen la mayor población a nivel mundial, en Europa los principales son Jenbacher (GE), Deutz MWM y MAN.
Los motores de gas operan bajoun amplio rango de condiciones de trabajo, desde climas extremadamente fríos hasta lugares muy cálidos con alta humedad. Así mismo, los diseños pueden variar ampliamente, como los verticales en línea o en V, de dos o cuatro tiempos, etc., lo que provoca que sean únicos en la monitorización de la condición.
En la mayoría de los casos los fabricantes de motores se han limitado a realizar pequeñas modificaciones en los mismos para su adaptación a los nuevos tipos de combustibles (gas natural, gas de vertedero, etc.). Esto conlleva a un comportamiento totalmente diferente dependiendo del modelo, lo que ha forzado a algunos fabricantes a definir unas especificaciones propias del lubricante utilizado en dichas aplicaciones.
Por otro lado, se encuentran las legislaciones medioambientales de cada país en lo referente a emisiones. Todo esto reseñado anteriormente ha implicado la necesidad de desarrollar diferentes formulaciones de los aceites utilizados, desde aceites sin cenizas hasta aceite con medio o alto contenido en cenizas.
Probablemente la tecnología más eficaz para monitorizar el estado de un motor de gas sea el análisis de aceite. Desafortunadamente, muchas empresas mantenedoras de motores no consideran al lubricante como un componente más de la máquina el cual debe ser monitorizado.
- EL ANÁLISIS DE ACEITE COMO HERRAMIENTA DE MANTENIMIENTO
Como consecuencia de todo lo anterior se ha visto la necesidad de desarrollar nuevas metodologías de análisis de aceite. Esto también ha conllevado la necesidad de actualizar las guías de mantenimiento de los fabricantes, tanto del aceite como de los motores, ya que en la mayoría de los casos o no estaban actualizadas o había carencias en la información proporcionada para poder realizar el diagnóstico de una manera adecuada.
Los combustibles han cambiado y su composición química tiene un efecto directo en el rendimiento y operación de los motores.
- Gas natural. Constituido principalmente por metano, etano, propano, butano, CO2 y N2. Puede (dulce) o no (agrio) contener azufre en forma de sulfuro de hidrógeno, el cual es muy corrosivo, además de pequeñas cantidades de sílice.
- Gases licuados del petróleo. Basado en propano y butano.
- Biogás. Familia de gases derivados de la digestión anaeróbica o bioquímica de materia orgánica presente en desechos industriales o domésticos, aguas fecales, desechos agrícolas y alimenticios. Constituido por metano, CO2, N2, vapor de agua, y componentes agresivos como sulfuro de hidrógeno, hidrocarburos halogenados y siloxanos. También puede contener componentes abrasivos como la sílice y arsénico.
Otros gases. Obtenidos como derivados de un proceso industrial (gas de madera de refinería, de cabeza de pozo de petróleo…). Pueden contener un alto contenido en azufre
Esta diferencia en la composición del combustible y el hecho de contener ciertos componentes agresivos ha obligado a desarrollar una tecnología específica para este tipo de motores. Además, la selección de los lubricantes vendrá determinada por estas diferencias de composición y por la presencia o ausencia de componentes agresivos en dicho gas.
De igual manera, los lubricantes han evolucionado de manera coherente con el tipo de servicio de estas unidades. Las altas cargas y las temperaturas presentes en los motores promueven la oxidación, haciendo imprescindible la utilización de aceites con una mayor estabilidad a la oxidación.
Los motores de gas son más propensos al desgaste de las válvulas y de sus asientos. Esto se debe a la naturaleza seca y limpia de la combustión dentro del motor y a la carencia de hollín o compuestos de plomo que normalmente lubrican las válvulas. Por esta razón el nivel de cenizas sulfatadas es mucho más crítico que en motores gasolina o diésel. Los altos niveles de depósitos de cenizas pueden causar un encendido prematuro. La presencia de suciedad en las bujías podría provocar encendidos defectuosos, válvulas quemadas, etc.
- DATOS Y ANALITICA PREDICTIVA
Por otro lado, así como la tecnología petroquímica ha permitido mejorar las formulaciones de los lubricantes, extender su vida en servicio y utilizar nuevos combustibles; las ciencias matemáticas y estadísticas han hecho lo propio en su campo, aportando una metodología aplicada a diversos campos.
El avance fundamental de estas ciencias ha permito trabajar con volúmenes de datos y variables como nunca antes se había conseguido. Ya sea, en el caso de grandes volúmenes de datos, aplicando técnicas de Big Data o bien en el área de la Analítica Predictiva aplicada a series más pequeñas; los datos han cobrado un valor altamente significativo y su importancia ha trascendido más allá de sus adoptadores iniciales y en cuestión de pocos años se ha implantado a todo nivel de negocio.
La industria también ha comenzado a explorar el beneficio de estas ciencias aplicadas. Una de las áreas de la industria con alto potencial es la del mantenimiento, donde poco a poco se han ido implantando proyectos piloto que luego se han convertido en herramientas esenciales para la actividad diaria. Este documento estudia precisamente dos casos aplicados de las mejoras tanto en laboratorio como en analítica predictiva. El primero corresponde al nexo de tratamiento de datos y su correlación con el análisis de aceite.Mientras que el segundo apunta a incluir la prognosis, adelantarse a sucesos futuros del lubricante, como herramienta de mantenimiento predictivo.