📢📢¿Cómo interpretar LA NORMA ISO 4406 para un CORRECTO MANTENIMIENTO de los SISTEMAS HIDRÁULICOS?

El 80% de las fallas en los sistemas oleohidráulicos están íntimamente relacionados con la contaminación del aceite; es decir, es el causante número uno de cualquier elemento lubricado. Puede resultar obvio que esto podría reducir considerablemente la vida útil de una máquina y, a pesar de eso, aún existen muchas empresas, y por consiguiente muchos más técnicos que trabajan en ellas, que no cuentan con un correcto plan de mantenimiento predictivo para el aceite. Hoy en día, los proveedores de rodamientos, turbinas y sistemas hidráulicos se muestran más interesados en especificar claramente un nivel de limpieza de aceites con los que deberán trabajar sus productos. Esto implica que, para cumplir con aquellas especificaciones, muchas veces será necesario establecer procesos de limpieza de aceites nuevos antes de incorporarlos a los sistemas. Como lo mencioné en un post anterior acerca de la eficiencia hidráulica, la contaminación aumentará el desgaste de los componentes; por consiguiente, también incrementarán las pérdidas volumétricas. Algo muy importante que debemos considerar es que el color del aceite no es un buen indicador de limpieza, básicamente, porque nuestra vista solo alcanza a percibir tamaños por encima de las 40 um. En otras palabras, un aceite podría parecer limpio a simple vista; sin embargo, podría contener gran cantidad de partículas suspendidas menores a ese tamaño, que no vemos, tal como sucede con un aceite nuevo. La contaminación y filtración son temas muy amplios y hablar de ellos nos daría para escribir un libro completo; es por esto que me enfocaré solo en darles a conocer un poco más acerca de la norma ISO 4406:2017 (Hydraulic fluid power - Fluids - Method for coding the level of contamination by solid particles), que sirve para codificar la limpieza del aceite en base a la cantidad y tamaño de las partículas sólidas en suspensión que tiene.

Antes, considero necesario entender a qué nos referimos cuando hablamos del tamaño de una partícula, el cual está definido bajo normas para la calibración de los contadores de partículas. Antes se trabajaba con la ISO 4402:1991, pero fue reemplazada en 1999 por la ISO 11171 (Hydraulic fluid power - Calibration of automatic particle counters for liquids), que ahora se encuentra en su versión 2016. La ISO 4402 consideraba el tamaño de una partícula de forma irregular como la mayor medida longitudinal que pudiera tener, mientras que la ISO 11171:2016 mide el área de la partícula y su tamaño será el diámetro de un círculo que ocupe el área equivalente a la que se midió. La siguiente imagen, tomada de una publicación de HYDAC, ayudará a un mejor entendimiento.

Estas máquinas necesitan un algoritmo complejo y además existen diferentes tipos de contadores de partículas. A continuación, explico brevemente algunos de ellos:

• Contadores ópticos automáticos: No trabajan bien con fluidos muy oscuros o muy contaminados, ya que estos dificultan el paso de la luz. Si en la muestra de aceite existen burbujas de aire o agua, el contador arrojará una falsa lectura; por ello no son recomendables para tomar la lectura de emulsiones de aceite y agua. Este tipo de contador óptico puede ser por bloqueo de la luz blanca y por dispersión de luz, siendo este último el más moderno.
• Contadores por bloqueo de poro: La gran ventaja es que a estos no les afecta el aire o el agua en el aceite y tampoco tendrán problemas con el color de la muestra. A diferencia de los contadores ópticos, estos extrapolan el tamaño de acuerdo a la caída de flujo y presión que tiene en un tipo de malla por donde fluye el aceite y se quedan atrapados los sólidos. Por ello, su exactitud dependerá, en gran medida, de la efectividad de su algoritmo.
• Contadores por análisis de imagen. Estos contadores realizan un análisis morfológico de las partículas sólidas y lo fotografían digitalmente. Este análisis excluirá a las burbujas de aire y agua ya que prácticamente estas son redondas. Conocer la morfología de la partícula nos ayuda al análisis del tipo de desgaste del que provienen.

Ahora ya podemos empezar con la ISO 4406, que se encuentra en su versión 2017. Sin embargo, cuando se habla de esta, aún se hace referencia a la del año 1999. Aunque en realidad los cambios no han sido significativos, es bueno saber que existe una nueva versión y que está siendo revisada para una nueva actualización. El código ISO 4406 consta de 3 números (R4 / R6 / R14), que van desde el 0 hasta el 28, aunque es más común encontrar tablas que van desde el 6 hasta el 24, básicamente, porque son las más usadas en lubricación y sistemas hidráulicos. Estos números representan la cantidad de partículas mayores o iguales a 4um, 6um y 14 um, respectivamente, que contiene 1 ml de aceite (hay tablas de 100 ml para trabajar con números enteros). Esta clasificación es debido a que se identificó que las causantes de las averías en el corto tiempo eran debido a las partículas grandes (≥14um), mientras que el desgaste de las partes internas será causado por las partículas más pequeñas (4-6 um). Como ya lo mencioné antes, nosotros podemos ver partículas mayores a 40um y es por esto que no podemos determinar la limpieza del aceite solo viéndolo a nivel macroscópico. Por esta razón, colocar un filtro de succión (40 - 150 um) no ayuda a eliminar estas partículas y, por el contrario causan más problemas al sistema (puedes leer el artículo “Siete errores más comunes en el cuidado de los sistemas oleohidráulicos que están incrementando tus gastos de mantenimiento” donde te explico un poco más de esto). 

Algunos puntos importantes a tomar en cuenta en la ISO 4406 son los siguientes:

• Cada número (0-28) representa un rango de partículas sólidas suspendidas en el aceite por ml. Sin embargo, la muestra no es solo 1 ml y, en realidad, el volumen analizado dependerá del contador de partículas utilizado, es por ello que existen rangos con números que no son enteros.
• Si observamos, cada número duplica la cantidad de partículas existentes en el código anterior. Por ello, si el código recomendado por el fabricante para las partículas ≥4 um es de 19 y en el contador registra 20, no podemos decir “solo es uno de diferencia”. Vemos que esa variación podría significar una cantidad de partículas ≥4 um de hasta cuatro veces.
• Para mantener el aceite en el nivel de limpieza requerido por más tiempo, debemos dejar los valores en las cantidades más bajas del rango indicado. Por ejemplo, si lo dejamos en el código 18 registrando 2480 partículas, pasará poco tiempo para que esta llegue a 2520; por lo cual, ya estaría en el código 19, saliendo de las recomendaciones del fabricante. Podríamos dejarlo también en los números más altos del código inferior, en este caso el 17, pero esto se tiene que evaluar en función de cómo se encuentran los otros valores y, para ello, podría ser necesario alternar el micraje de los filtros en base al tamaño que se quiere reducir. Por esta razón, el contador que utilices debe darte la cantidad de partículas registradas y no solo el código.
• Como lo mencionamos, el primer número indica la cantidad de partículas ≥4um, lo que significa que estas también incluyen las partículas ≥6 y ≥14um, por lo tanto, la lectura siempre será de un número mayor a un número menor (19/17/14 o 20/18/13); es decir, no pueden aumentar con el incremento del tamaño de partículas. Entonces, si encontramos un código 17/20/18, posiblemente la máquina se estropeó o hubo un error en la transferencia de información.
• Es importante saber que los códigos hasta el 8 son afectados por la cantidad de partículas en la muestra; es decir, cuando el conteo de partículas en la muestra es menor a 20 en un rango (generalmente ≥14um), este número será representado con un ≥ antecediéndolo. Esto significa que podría ser mayor, ya que no se registró la data suficiente y existe un margen de error considerable.
• En algunos casos, encontraremos códigos de tan solo dos números que representan las partículas ≥6 y ≥14 um. Principalmente, esto se da cuando se usan aceites de alta viscosidad o cuando, a consideración del fabricante, las partículas de 4um son insignificantes para el correcto funcionamiento del equipo.
• Según una investigación de C.C.JENSEN A/S, una bomba de 120 LPM (32GPM) trabajando 8 horas con un código ISO 18/16/13 dejaría pasar 9Kg de contaminación en 200 días.

Para entender mejor lo explicado hasta el momento, veamos con un par de ejemplos:

📌Vickers recomienda una limpieza de 18/16/14 para sus bombas de pistones axiales de desplazamiento variable que trabajan a una presión de hasta 2000 PSI, eso quiere decir que por cada ml de aceite, tendremos entre 1300 y 2500 partículas ≥4um (incluyendo las de 6 y 14um), 320 a 640 partículas ≥6 um(incluyendo ≥14um) y de 80 a 160 partículas ≥14um.

📌Otro ejemplo sería tener un código 14/12/≥7. Este nos indica que existen entre 80 y 160 partículas ≥4 um y de 20 a 40 partículas ≥6um. El tercer número, ≥7, indica que existe de 0.64 a 1.3 partículas ≥14 um, pero la muestra registrada contenía menos de 20 partículas mayores o iguales a 14 um, lo que significa que este resultado no será confiable y cabe la posibilidad de que el verdadero rango sea un número mayor al código 7.

Ahora, te preguntarás ¿y para qué hacemos el conteo de partículas? Si bien es cierto, esto nos da a conocer el nivel de contaminación del aceite, no es solo verlo como números, sino interpretarlo y hacer un seguimiento de los valores obtenidos en cada rango. Con esto podemos identificar las tendencias de desgaste o ingreso de contaminación que se tiene. Aunque cabe precisar que con el conteo solo sabremos la cantidad de partículas, pero no el material de estas. Por ello, si se ven tendencias de un incremento abrupto del código de limpieza, será recomendable hacer un análisis de partículas para conocer los materiales de estas y así identificar las anomalías y la causa raíz para poder programar y corregir el error de manera anticipada al posible fallo.

Por ello, se recomienda hacer el conteo de partículas de manera rutinaria, sobre todo, durante una nueva puesta en marcha. Esto nos irá determinando con qué frecuencia hacerlo en base a las tendencias. Quizás algo recomendable podría ser un análisis cada 5-6 meses, de acuerdo a las condiciones de trabajo; para ello, será necesario tomar muestras del aceite al inicio del funcionamiento para tenerlos como referencia y compararlos con los que se obtengan posteriormente.

Como siempre, te invito a que me dejes tus comentarios o, si tuvieras dudas al respecto, puedes enviarme un mensaje directo en Linkedin o en Facebook a César Ambrosio - Especialista en Oleohidráulica