Sensor online para la monitorización de la degradación del aceite

Origen

En el laboratorio de aceites de IK4-Tekniker, con más 30 años de experiencia, se

realizan más de 200 análisis diarios.

De este contacto directo con la industria, se detecta la creciente demanda de sensores online que monitoricen el estado del aceite. Por lo que se convierte en una línea estratégica de investigación.

Más de 10 años de investigación:

• 2001: FP5, SENSOIL

• 2005: INNOTEK, SOLCOLOR

• 2005: FP6, DYNAMITE

• 2006: PROFIT, FOODTEC

• 2006: FP6, POSSEIDON

• 2009: FP7, ELUBSYS

• 2010: GAITEK, SAGARSENS

• 2010: GAITEK, MOTORGARBI

Origen

Estos proyectos de investigación dan como resultado el desarrollo de una tecnología de sensores propia.

Al mismo tiempo se comprueba que está tecnología es susceptible de ser comercializada, por lo que:

se desarrolla el producto OilHealth®

se constituye la spin-off atten2.

El objeto de atten2 es el desarrollo, producción

y comercialización de sensores ópticos online para la medición de características específicas de diversos fluidos, así como la realización de servicios asociados.

Introducción

En el sector eólico se dan una serie de condiciones que hacen que los sensores online sean cada vez más importantes para monitorizar la condición del aceite lubricante.

• Establecer un apropiado Condition Monitoring System permite incrementar el tiempo de operación, la productividad, y la disponibilidad, así como reducir el riesgo de fallo.

• La multiplicadora es uno de los componentes críticos de los aerogeneradores, y el lubricante un elemento que puede ofrecer información muy interesante.

Todo esto es aún más importante en los nuevos parques eólicos offshore, que tienen que operar en unas condiciones extremadamente exigentes y con unas ventanas de mantenimiento muy estrechas.

Introducción

Actualmente existen en el mercado sensores online probados y funcionales para la detección de partículas y contaminación.

Pero hasta ahora no existía un producto preciso y robusto para medir online el grado de degradación del aceite lubricante.

OilHealth® es la solución de atten2 para completar estas medidas online.

Lubricant Oil Degradation

Wear Particles

External Contamination

OilHealth SENSOR

Commercial SENSORS (Particles / Water content)

Existen diferentes procesos en la degradación del aceite. Cada uno de estos procesos está asociado a parámetros físicos que pueden ser medidos en laboratorio: RUL (consumo de aditivos), AN/OXI (oxidación), Viscosidad (polimerización).

OilHealth® es un sensor óptico, basado en el espectro de la transmitancia del

aceite, que permite determinar el estado de degradación durante todo el proceso.

OilHealth®

Oil Degradation Process Additive Depletion => Oxidation => Polymerization

OilHealth® SENSOR (OD%) 100% 80% 60% 40% 20% 0%

RULER VISCOSITY

OXI (FTIR)

AN

OilHealth®

Respuesta de diversos parámetros durante el proceso de degradación (Fuente Noria):

OilHealth®

Patent pending: PCT/ES2010/070582

Especificaciones

Proceso de validación

El sensor ha sido validado con muestras y con ensayos:

1. Muestras reales y artificialmente degradadas (Wearcheck Ibérica)

2. Test Rig (Tekniker )

3. Pruebas en maquinas (Acciona/Gamesa/Volvo)

4. Pruebas de temperatura y humedad en Cámara Climática

Sensor location

Sampling point

Oil return

• SHELL OMALA OIL 320

• SHELL OMALA OIL 220

• SHELL OMALA OIL HD 320

• MOBILGEAR SHC XMP 320

• TEXACO MEROPA 320 WM

• CASTROL OPTIMOL SYNTHETIC X 320

• FUCHS RENOLIN UNISYN CLP 320

• GEARMASTER ECO 320

El algoritmo del sensor ha sido validado para los siguientes aceites lubricantes:

Castrol Optimol Synthetic X320

Castrol Tribol 1510/320

Fuchs Renolyn Unisyn CLP320

Texaco Meropa 320 WM

MobilGear SHC XMP 320

• Klüberoil GEM 1-320N

• Klübersynth GEM 4-320N

• Klübersynth GH 6- 320

• BESLUX GEAR XP-320

• BESLUX SINCART 320 W ROJO

• BESLUX GEARSYNT XP-320

• CASTROL TRIBOL 1510/320

• CASTROL OPTIGEAR BM 320

Aceites de aerogeneradores

Resultados de validación

SHELL OMALA OIL HD 320

• OD(%) – SENSOR Result

• AN – Acid Number (mgKOH/g)

• Oxi – Oxidation by FTIR

• Visco - Viscosity (cSt)

0

1

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OD

(%)

Quantity of added used Oil (ml)

OD (%)

Oxi (FTIR)

Oxi

dat

ion

(FTI

R)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

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1,6

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0

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120

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5

48

5

58

5

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5

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OD

(%)

Quantity of added used Oil (ml)

OD (%)

AN (mgKOH/g)

Aci

d N

um

be

r (m

gKO

H/g

)

Test rig

290

300

310

320

330

340

350

360

-80

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-40

-20

0

20

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0 5

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69

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94

5

10

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35

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OD

(%)

Oil Degradation Process

OD (%)

Visco (cSt)

Vis

cosi

ty(c

St)

0

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4

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-100

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0

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150

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24

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69

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81

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94

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OD

(%)

Quantity of added used Oil (ml)

OD (%)

Oxi (FTIR)

Oxi

dat

ion

(FTI

R)

0

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100

150

200

250

300

350

400

450

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-100

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0

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100

150

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48

5

58

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69

5

81

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10

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95

OD

(%)

Quantity of added used Oil (ml)

OD (%)

Visco (cSt) Vis

cosi

ty(c

St)

0

0,5

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OD

(%)

Quantity of added used Oil (ml)

OD (%)

AN (mgKOH/g)

Aci

d N

um

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r (m

gKO

H/g

)

FUCHS RENOLYN UNISYN 320

• OD(%) – SENSOR Result

• AN – Acid Number (mgKOH/g)

• Oxi – Oxidation by FTIR

• Visco - Viscosity (cSt)

Test rig

Resultados de validación

Resultados de validación

0

0,2

0,4

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OD

(%)

Quantity of added used Oil (ml)

OD (%)

AN (mgKOH/g)

Aci

d N

um

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r (m

gKO

H/g

)

-2

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0 5 15

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5

69

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5

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OD

(%)

Quantity of added used Oil (ml)

OD (%)

Oxi (FTIR)

Oxi

dat

ion

(FTI

R)

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300

305

310

315

320

325

330

335

340

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20

40

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120

0 5 15

25

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65

95

13

5

18

5

24

5

31

5

39

5

48

5

58

5

69

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81

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94

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OD

(%)

Quantity of added used Oil (ml)

OD (%)

Visco (cSt)V

isco

sity

(cSt

)

CASTROL OPTIMOL X 320

• OD(%) – SENSOR Result

• AN – Acid Number (mgKOH/g)

• Oxi – Oxidation by FTIR

• Visco - Viscosity (cSt)

Test rig

Resultados de validación

• El sensor ha sido probado en campo en un aerogenerador.

• Periodo de prueba - Más de 2 años.

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1

OD

(%)

Measurements

Sensitivity

• Las flechas señalan pequeñas adiciones de aceite degradado que simulan el proceso de degradación del aceite.

• Clara variación de la señal del sensor que detecta los cambios en el estado del aceite.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

dic-08 jul-09 ene-10 ago-10 feb-11 sep-11

De

grad

atio

n O

D (

%)

OilHealth® in a real Wind Turbine

• Alimentación • Señal

Oil sampling point

Condiciones

• Presión del aceite: Max. 12 bar

• Temperatura: desde -20oC hasta +70oC

Fácil instalación!!!

Conexión hidráulica: by-pass

• Toma del sensor: Sampling point

• Salida del sensor: Carter

Fácil integración!!!

Opciones de comunicación

• Analógica: 0-10 V 4-20 mA

• Digital: RS 485 (modBUS)

Instalación e integración

Conclusiones

OilHealth® puede ser instalado en maquinas que trabajan en condiciones

extremas y de difícil acceso, proporcionando información:

• En Tiempo Real: tiempo de latencia insignificante desde que se realiza la medida hasta que el sensor suministra un resultado.

• Online: condición del aceite con el que está operando la maquina.

• Validado: resultados completamente probados para todos los aceites habitualmente usados en el sector eólico.

• Siempre correcto: el sensor proporciona información correcta durante todo el proceso de degradación del aceite.

• Preciso: detecta cambios mínimos en el grado de degradación del aceite.

• Seguro: el sensor ha sido probado en campo en cámara climática y en laboratorio.

OilHealth® proporciona información que permite mejorar los

procedimientos de operación y mantenimiento:

• Extender la vida de la maquina, operando con aceite que siempre está en buenas condiciones.

• Beneficios económicos y medioambientales al optimizar el cambio de aceite.

• Permite pasar de un mantenimiento correctivo a uno proactivo basándose en la condición del aceite:

• Incrementando la operatividad, productividad y disponibilidad de la maquina.

• Detecta estados iniciales de degradación o tendencias anormales en el aceite lubricante.

• Permite hacer estimaciones para programar con tiempo las tareas de mantenimiento reduciendo los tiempo de parada.

Conclusiones

Eneko Gorritxategi + 34 636 982 639 egorritxategi@atten2 .com

Patxi Etxaniz + 34 669 900 856 petxaniz@atten2 .com

Contacto:

Polígono URTIA s/n Ed. IZARRA 2 - Of. 3G 48260 Ermua +34 943 20 67 44 info@atten2 .com www . atten2 .com

www .tekniker.es

www .wearcheckiberica .es