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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
2
3
4
5
6
7
8
9
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
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15
25
45
65
95
13
5
18
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24
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31
5
39
5
48
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58
5
69
5
94
5
10
85
12
35
13
95
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
1,2
1,4
1,6
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
0 5
15
25
45
65
95
13
5
18
5
24
5
31
5
39
5
48
5
58
5
69
5
94
5
10
85
12
35
13
95
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
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
120
0 5
15
25
45
65
95
13
5
18
5
24
5
31
5
39
5
48
5
58
5
69
5
94
5
10
85
12
35
13
95
OD
(%)
Oil Degradation Process
OD (%)
Visco (cSt)
Vis
cosi
ty(c
St)
0
2
4
6
8
10
12
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 5
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25
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18
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24
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31
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39
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48
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58
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69
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81
5
94
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10
85
12
35
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95
OD
(%)
Quantity of added used Oil (ml)
OD (%)
Oxi (FTIR)
Oxi
dat
ion
(FTI
R)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 5
15
25
45
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13
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18
5
24
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31
5
39
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48
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58
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69
5
81
5
94
5
10
85
12
35
13
95
OD
(%)
Quantity of added used Oil (ml)
OD (%)
Visco (cSt) Vis
cosi
ty(c
St)
0
0,5
1
1,5
2
2,5
-150
-100
-50
0
50
100
150
0 5
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58
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69
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81
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94
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10
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35
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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
)
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
0,6
0,8
1
1,2
1,4
1,6
-20
0
20
40
60
80
100
120
0 5 15
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45
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18
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31
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39
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48
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58
5
69
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81
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94
5
10
85
12
35
OD
(%)
Quantity of added used Oil (ml)
OD (%)
AN (mgKOH/g)
Aci
d N
um
be
r (m
gKO
H/g
)
-2
-1
0
1
2
3
4
5
6
-20
0
20
40
60
80
100
120
0 5 15
25
45
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95
13
5
18
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24
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31
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39
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58
5
69
5
81
5
94
5
10
85
12
35
OD
(%)
Quantity of added used Oil (ml)
OD (%)
Oxi (FTIR)
Oxi
dat
ion
(FTI
R)
295
300
305
310
315
320
325
330
335
340
-20
0
20
40
60
80
100
120
0 5 15
25
45
65
95
13
5
18
5
24
5
31
5
39
5
48
5
58
5
69
5
81
5
94
5
10
85
12
35
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.
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
1
19
37
55
73
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10
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3
27
1
28
9
30
7
32
5
34
3
36
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