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CONTEO DE MICROPARTÍCULAS EN ACEITES RESIDUALES DE MOTORES
DIESEL MEDIANTE EL USO DE MICROSCOPIO.
NELSON ELIAS PINZON GÓMEZ
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
SANTAFÉ DE BOGOTÁ, D.C.
2003
IM-2003- II -31
CONTEO DE MICROPARTÍCULAS EN ACEITES RESIDUALES DE MOTORES
DIESEL MEDIANTE EL USO DE MICROSCOPIO
NELSON ELIAS PINZON GÓMEZ
Tesis para optar por el título de
Ingeniero Mecánico.
Asesor
RAFAEL BELTRÁN
Ingeniero Mecánico MSc.
UNIVERSIDAD DE LOS ANDES
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA
SANTAFÉ DE BOGOTÁ, D.C.
2003
IM-2003- II -31
OBJETIVOS DEL PROYECTO DE GRADO.
Uno de los objetivos principales de este trabajo y tal vez el más importante,
es el de crear un protocolo metodológico, que permita realizar
correctamente los ensayos de medición y conteo de micropàrticulas, en
aceites lubricantes residuales provenientes de motores de combustión
interna que trabajan en el ciclo de Diesel.
Optimizar dicho proceso teniendo en cuenta los resultados y experiencias
adquiridas durante la realización de los trabajos experimentales que se
involucran en esta labor , todo ello con el fin de que el antesdicho método
nos dé resultados suficientemente confiables y cercanos a la realidad.
Utilizar los medios y equipos disponibles en la universidad para desarrollar
este método, teniendo en cuenta su ubicación y disponibilidad. Todo esto
con el fin de facilitar el trabajo de las personas que interesadas en el tema y
que deseen realizar este tipo de medición, en el futuro.
Elaborar una guía de laboratorio , para la realización de dicha practica.
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OBJETIVO ALTERNATIVO.
Una posibilidad muy interesante para este estudio es la implementación del
acople de una cámara digital para toma imágenes que se puedan introducir
y en un computador, dicho acople puede ser implementado pero su grado
de complejidad puede arrojar resultados inesperados que pueden
entorpecer el transcurso de esta investigación, aunque en caso contrario la
pueden hacer mucho más interesante. Por tal motivo en la medida en que
sea posible se tratara de implementar este sistema, no siendo parte de los
objetivos centrales de este trabajo.
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ACCIONES CONCRETAS QUE SE ADOPTARAN PARA ALCANZAR LOS
OBJETIVOS PLANTEADOS
Para desarrollar este proyecto tomare en cuenta principalmente las siguientes
acciones:
Búsqueda y ubicación de los recursos disponibles.
Búsqueda y ubicación de las posibles fuentes de muestras de aceites a
examinar.
Obtención de las muestras.
Compra de los elementos necesarios ( retículas , solventes y demás)
Realización de los análisis de las muestras.
Evaluación de los resultados.
Selección del método optimo para realizar el análisis.
Creación de la guía de laboratorio.
Entrega del documento final.
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LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Partículas en medio de dos paredes de metal. ........................................7
Figura 2. Microscopio metalografico ......................................................................17
Figura 3 . Camara SONY CCD-IRIS ......................................................................18
Figura 4. Computador Pentium 1 ...........................................................................20
Figura 5. Bomba General Electric 1/4 de caballo...................................................21
Figura 6. Camara de Neubauer .............................................................................23
Figura 7. Diseño retícula de la cámara de conteo..................................................23
Figura 8. Embudo ..................................................................................................30
Figura 9. Base con empaque.................................................................................30
Figura 10. Ubicación papel filtrante........................................................................31
Figura 11. Membrana confinada ............................................................................31
Figura 12. Ensamble.............................................................................................32
Figura 13. Sistema armado....................................................................................32
Figura 14. Montaje de succión...............................................................................33
Figura 15. Tamiz en el microscopio .......................................................................38
Figura 16. Montaje de filtrado ................................................................................48
Figura 17. Vertimiento de aceite en el embudo......................................................48
Figura 18. Membrana filtrante de prueba sobre laminilla .......................................49
Figura 19. Montaje cámara de Neubauer en el microscopio.................................49
Figura 20. Visualización de prueba en el computador ...........................................50
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CONTENIDO
Pág.
INTRODUCCIÓN 1
1. UTILIDAD DE LAS PRUEBAS DE CONTEO DE PARTÍCULAS 3
1.1. EFICIENCIA EN FILTROS DE ACEITE 4
1.2. EFICIENCIA EN FILTROS DE AIRE 5
1.3. CONTAMINACIÓN DEL MEDIO DE DESEMPEÑO 6
2. EL DESGASTE POR PARTÍCULAS CONTAMINANTES 7
3. FUNDAMENTOS NECESARIOS PARA ABORDAR EL TEMA 8
3.1. INGENIERÍA EXPERIMENTAL 9
3.2. LUBRICACIÓN 10
4. METODOLOGÍA 10
4.1. NORMA ISO 4406 11
4.2. NORMA ISO 4407 13
5. ELEMENTOS DISPONIBLES EN LA UNIVERSIDAD 15
5.1. MICROSCOPIO 16
5.2. CÁMARA DE SEGURIDAD 17
5.3. COMPUTADOR 18
5.4. BOMBA DE VACÍO 20
5.5. ELEMENTOS VARIOS DE LABORATORIO 21
5.6. CÁMARA DE CONTEO 22
6. ELEMENTOS ADICIONALES 24
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6.1. TAMICES 24
6.2. PAPEL FILTRANTE 25
6.3. SOLVENTES 25
6.4. CÁMARA USB 26
6.5. PUERTOS USB 27
6.6. CÁMARA DIGITAL 27
6.7. TARJETA DE CAPTURA DE VIDEO 28
6.8. SISTEMA DE FILTRADO POR VACÍO 29
7. IMPLEMENTACIÓN DEL MONTAJE 33
7.1. PROBLEMAS SURGIDOS 34
7.1.1. CÁMARA USB. 34
7.1.2. CÁMARA DIGITAL 35
7.1.3. TARJETA DE VIDEO DEL COMPUTADOR 36
7.1.4. LOS TAMICES 37
7.1.5. SISTEMA DE FILTRADO 38
7.1.6. RESOLUCIÓN IMÁGENES. 39
7.2. SOLUCIONES PLANTEADAS 40
7.2.1. CAPTURA Y ACELERACIÓN DE VIDEO. 40
7.2.2. ACOPLE CÁMARA DE VIGILANCIA 41
7.2.3. DISEÑO SISTEMA DE FILTRADO 42
7.2.4. MEJORAS Y MONTAJE FINAL 42
8. REALIZACIÓN DE LAS PRUEBAS PRELIMINARES 43
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8.1. METODOLOGÍA. 44
8.1.1. OBTENCIÓN MUESTRAS 44
8.1.2. APLICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO 46
8.1.3. ANÁLISIS DE RESULTADOS 50
9. GUÍA DE LABORATORIO 51
9.1. RECOMENDACIONES PREVIAS 52
9.2. TEXTO DE LA GUÍA 52
10. EXPERIENCIAS OBTENIDAS 53
11. CONCLUSIONES 54
12. RECOMENDACIONES GENERALES 56
BIBLIOGRAFÍA 58
ANEXOS 60
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RESUMEN
En el presente proyecto se encuentran consignados los resultados de
investigación que se realizaron con el objeto de establecer una metodología para
la realización de conteo de micropartículas en aceites residuales provenientes de
motores Diesel.
Dicho estudio esta respaldado por varios documentos he investigaciones previas
basadas en este tema. La norma técnica ISO 4407 es talvez el documento mas
importante, en este se fundamente la metodología para la realización de las
practicas.
La aplicación de la mencionada norma y su adaptación, esta documentada a lo
largo de este proyecto, de igual manera se registran las estrategias necesarias
para resolver algunos inconvenientes surgidos a lo largo del proceso.
Opciones tales como el conteo automático empleando paquetes computacionales
que permitan la automatización del proceso al incorporar imágenes adquiridas
mediante la utilización de cámaras , son también opciones contempladas que
pueden ser implementadas en el futuro gracias a los aportes de este proyecto.
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El diseño de un sistema de filtrado por vació esta también incluido en el proyecto,
este se desarrollo buscando la mejor metodología para capturar las partículas en
una membrana filtrante, la cual es analizada en el microscopio al contar las
micropartículas.
Es parte de este proyecto el texto de una guía de laboratorio, la cual paso a paso
indica la metodología adecuada para realizar este laboratorio.
Es pues este documento un aporte importante para aquellas personas que
interesadas en el tema de conteo de partículas quieran seguir avanzando o
simplemente quieran realizar dicha practica.
Estamos pues abriendo un campo de acción importante en el tema de la
Lubricación para que en futuros proyectos se puedan seguir aplicando estas
pruebas he incluso mejorándolas y evolucionándolas.
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1
INTRODUCCIÓN.
Las pruebas de conteo y análisis de micro partículas en aceites lubricantes se
han venido practicando para poder observar el comportamiento y las variables que
afectan los lubricantes al ser contaminados por partículas indeseadas, las cuales
por ende generan el desgaste de los elementos que conforman el motor.
En los resultados de estos análisis de laboratorio podemos cuantificar y clasificar
las partículas presente en un aceite residual, lo cual nos deja ver tanto el desgaste
de la maquina como la influencia en la contaminación del aceite que tiene el medio
en el cual se encuentra trabajando la misma, a su vez se puede evaluar la eficacia
del sistema de filtrado del lubricante en el motor.
Estos estudios de micropartículas son de sumo interés para aquellos que están
interesados en evaluar la eficiencia de los sistemas de filtrado, que involucran
tanto el filtro del sistema de lubricación como el filtrado del aire de admisión en el
motor. Por ejemplo, si encontramos un numero elevado de partículas de sílice en
el motor diesel de una excavadora podemos saber que hay una deficiencia en el
filtrado de aire o también nos puede indicar que el filtro de aceite no capta o atrapa
eficientemente las partículas, Con base en estos resultados se pueden adoptar
medidas correctivas que permitan prolongar la vida del motor.
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Los estudios de micropartículas también son importantes para saber o calcular la
posible vida útil de los filtros y los lubricantes.
El procedimiento para realizar estos análisis es el de examinación óptica de las
muestras mediante microscopios. Las partículas son captadas en membranas
filtrantes de diferentes tamaños, para así poder realizar conteos en diferentes
poblaciones de diferentes tamaños de partículas. Los conteos poblacionales de
las partículas son realizados de manera individual en cada una de las membranas
Este proceso en ocasiones es optimizado utilizando la ayuda de métodos de
captura de imagen que introducen los resultados directamente a ordenadores,
facilitando el análisis.
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1. UTILIDAD DE LAS PRUEBAS DE CONTEO DE PARTÍCULAS.
La utilidad de estos ensayos es bastante grande por que nos permite realizar un
monitoreo permanente tanto del lubricante como del desgaste del motor. La
contaminación con partículas abrasivas en el aceite es un factor determinante de
la vida útil de un motor diesel, de ahí se deriva la gran importancia de estas
pruebas.
De igual manera estas pruebas son de suma utilidad en el análisis del desgaste
de otros motores de combustión interna y demás maquinaria industrial que
involucre sistemas de lubricación dentro de ella.
El sistema de lubricación de un motor diesel es parte vital del mismo , pues
inciden directamente en el desempeño y durabilidad del equipo, por tal motivo el
análisis del desempeño individual de cada uno de sus componentes es
sumamente importante para garantizar que las propiedades inherentes del
lubricante en realidad permitan que el mismo cumpla con su función principal, que
es el de proteger y prolongar la vida del motor .
La contaminación por partículas también está influenciada por factores internos, el
aceite se puede contaminar con partículas metálicas derivadas del desgaste crítico
producido por el arranque en frío.
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1.1. EFICIENCIA EN FILTROS DE ACEITE
El filtro de aceite en un sistema de lubricación de un motor diesel es una trampa
compuesta por membranas bien sea metálicas o de papel filtrante, a través de la
cuales se hace pasar el fluido lubricante durante el ciclo de recirculación inducido
por la bomba de aceite.
Los motores diesel están provistos generalmente de dos filtros uno de residuos
pesados y otro para residuos livianos, algunos motores poseen un solo filtro que
internamente posee estos dos filtros , pero en general , la mayoría de ello realizan
esta acción de doble filtrado.
Los fabricantes de filtros de fabricación nacional mas conocidos en nuestro país
son ICOFIL, FRANIG, DRANT Y AGROFIL . si bien no es tema de este proyecto el
evaluar el desempeño de los mismos, puedo afirmar que en su gran mayoría
realizan un filtrado deficiente de las partículas ligeras inferiores a 50 micras, esto
debido a la calidad de los papeles filtrantes que usan para su fabricación.
Si esta deficiencia sumamos el hecho de que por lo general es costumbre de las
personas que hacen el mantenimiento el tratar de prolongar la vida útil de estos
filtros dejándolos instalados mas tiempo del indicado, podemos afirmar que la
contaminación por partículas es bastante alta en un motor sometido a estas
condiciones.
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1.2. EFICIENCIA EN FILTROS DE AIRE
Los filtros de aire son los encargados de garantizar que las partículas de polvo y
sílice suspendidas en el aire no transgredan las fronteras externas y penetren al
motor, de ahí se deriva su vital importancia.
El reemplazo de los filtros debe ser analizado por el ingeniero de mantenimiento
con bastante detenimiento, pues no solo se ve afectado por el tiempo de
operación del motor o el kilometraje recorrido sino que también es afectado
directamente por el medio ambiente en el cual se desempeña el motor, por tal
motivo es importante notar cuando se satura el mismo y comienza a dejar pasar
partículas en demasía y reprogramar su cambio teniendo en cuenta todos estos
factores.
Realizando un sondeo llegue a conocer de algunos casos críticos en los cuales los
motores diesel al tener muy satura su filtro de aire reducían su desempeño por
falta de oxigeno en la combustión, en otros casos el mismo motor rompe la
membrana al estar ahogado y los casos mas comunes eran los de total
obstrucción en los filtros de aire en motores de ciclo de Otto los cuales
incrementan dramáticamente el consumo de combustible, pues en este caso el
filtro hace que el vehículo tenga el mismo efecto que cuando el estrangulador esta
obturado, lo cual hace que la mezcla este mas rica todo el tiempo.
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1.3. CONTAMINACIÓN DEL MEDIO DE DESEMPEÑO
La contaminación del medio de desempeño es también un factor directamente
influyente en la contaminación por partículas en un aceite.
La humedad, las partículas de polvo y los químicos corrosivos dispersos en el
medio ambiente alteran notablemente la vida útil y desempeño de un motor.
Como vimos anteriormente la parte mas afectada por el ambiente en un motor es
el filtro de aire, sin embargo hay que tener en cuenta que el medio ambiente
puede afectar en muchas y mas diversas formas el desempeño, incluso la presión
atmosférica es muy influyente en motores que no poseen turbocargadores
En campo pude observar como en una mina de sílice no tenían el menor cuidado
durante el cambio de aceite, he incluso contaminaban el aceite nuevo al colocarlo
pues no tenia los utensilios necesarios limpios y por el contrario los embudos
están impregnados de partículas de arena, lo cual obviamente es un despropósito
total. Esta es una muestra tangible de la influencia negativa del medio ambiente.
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3. FUNDAMENTOS NECESARIOS PARA ABORDAR EL TEMA
Al igual que en cualquier otro tema técnico de esta categoría, es necesario y
recurrente poseer algunos concepto y habilidades previas para poder desarrollar
satisfactoriamente esta práctica. En nuestro caso la formación como ingeniero
mecánico recibida a lo largo de la carrera nos permite poseer dichos
conocimientos previos. Sin embargo no todo es claro y conocido en este proceso y
de ahí emana la importancia del mismo, pues las dudas y retos nos permiten
crecer mas.
Para el desarrollo de este trabajo de grado fue necesario familiarizarse con
procedimientos que involucran el capo de la electrónica y la computación, a pesar
de esto el reto con el enorme deseo de llevar a feliz termino esta labor académica
de aprendizaje.
El conocimiento propio de las maquinas herramientas permitió fabricar en el torno
el pequeño dispositivo para la filtración por vació del cual hablare mas adelante,
dicha técnica fue desarrollada gracias a iniciativa propia y además a una pequeña
preparación técnica que adquirí hace algún tiempo.
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Algunas de los estudios realizados a lo largo de la carrera fueron mas
importantes, pero sin lugar a dudas dos de las materia que mas sirvieron o
aportaron bases para este proyecto son las dos ramas que abordare a
continuación.
3.1. INGENIERÍA EXPERIMENTAL
Esta parte de la ingeniería fue muy importante en el desarrollo del proyecto, pues
las bases dadas me permitieron tener algún grado de destreza para manipular los
instrumentos de laboratorio y medición, de igual manera estas bases permitieron
conocer las metodologías adecuadas para la correcta utilización de los equipos
tales como la bomba de vació, el microscopio y demás utensilios y herramientas
que se requirieron en esta labor.
De igual manera esta rama de la ingeniería proporciona bases suficientes para
establecer métodos de experimentación y realizarlos correctamente.
3.2. LUBRICACIÓN
Es imprescindible tener conocimientos básicos de sistemas de lubricación de
motores diesel, para así entender el alcance y repercusión de la contaminación de
los aceites , al igual que conocer las propiedades intrínsecas de estos fluidos.
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Los lubricantes son altamente importantes en la protección de los componentes de
un motor, de ahí se deriva la importancia de esta rama de la ingeniería, pues nos
permite saber y entender los fenómenos hidrodinámicos que ocurren dentro del
motor y así entender por que la contaminación de esta sustancia es tan nociva
para la vida útil de un motor.
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4. METODOLOGÍA
Para este tipo de experimentos de conteo de partículas en aceites residuales se
ubicaron algunas normas técnicas que hacen referencia.Las dos principales son la
ISO 4407 y la ISO 4406 sucesivamente en los dos subcapítulos de este numeral
se hablará de estas dos normas que enmarcan el protocolo correspondiente para
la practica de las pruebas.
Paralelamente a esta metodología existen innumerables practicas de conteo, se
encontraron algunas que hacen referencia a conteos poblacionales de bacterias
en los cuales también se usan papeles filtrantes, por otra parte la metodología
para el conteo de leucocitos en la sangre tiene alguna similitud con las anteriores.
Se encontró adicionalmente una norma ASTM para conteo de partículas en fluidos
aeroespaciales dicha norma es la F-312, la cual es similar a la norma ISO 4407.
En todas estas normas y protocolos preestablecidos para estos conteos
predomina el mismo tipo de razonamiento matemático aplicado para los conteos
poblacionales de distribución normal.
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4.1. NORMA ISO 4406
Esta norma se encarga básicamente de brindar ciertas reglas estándar para
clasificar los diferentes tipos de partículas.
Según esta normase tienentres categorías que son las partículas mayores a 4µm,
mayores0 a 6µm y las mayores a 14µm
Además de acuerdo a su concentración por mililitro de muestra podemos
categorízarlas con códigos como se muestra en la siguiente tabla que es parte de
la norma.
Tabla 1. Códigos de partículas de la norma ISO 4406
PARTÍCULAS POR ml CODIGO
DESDE HASTA COD 80000 160000 24 40000 80000 23 20000 40000 22 10000 20000 21 5000 10000 20 2500 5000 19 1300 2500 18 640 1300 17 320 640 16 160 320 15 80 160 14 40 80 13 20 40 12 10 20 11 5 10 10
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2.5 5 9 1.3 2.5 8
0.64 1.3 7 0.32 0.64 6 0.16 0.32 5 1.08 0.16 4 0.04 1.08 3 0.02 0.04 2 0.01 0.02 1
.
4.2. NORMA ISO 4407
Esta norma se refiere concretamente a las pruebas de conteo de partículas en
aceites mediante el uso de un microscopio óptico.
Debido al elevado costo de esta norma, decidí consultarla en la biblioteca del
ICONTEC y extractar los apartes mas importantes para regirme por ellos al
practicar las pruebas.
La norma contempla la medicioin de particulas mayores a 2µm, mayores a 5µm y
mayores a 15µm, sin embargo deja abierta la posibilidad de examinar particulas
mas grandes.
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Hay que destacar que también se recomienda tener especial cuidado con los
materiales en los que están fabricadas las membranas, pues es recomendable
que las mismas sean compatibles con el aceite y los solventes involucrados en el
proceso.
Una recomendación muy importante, la cual esta contenida en la norma, es la de
tener mediciones en mínimo 10 de las áreas de la cámara de conteo, para que la
medición sea confiable.
Todos los procedimientos contemplados en el trabajo buscan acogerse al máximo
a esta norma. La guía de laboratorio, el proceso de filtrado y la metodología de
recolección de muestras están contemplados.
Para el ensayo según estándares de la norma se debe hacer la prueba sobre una
muestra de 100 ml de aceite .
La norma proporciona la siguiente formula para encontrar el numero de particulas
(N).
VWLfnAN
×××××
=510 por 100 mL
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Donde:
V es el volumen del líquido de la muestra
A es el área efectiva de filtración (AEF) de la membrana (mm2)
f es el número de áreas contadas
510 factor para normalización
L es el largo del lado de un cuadro de la retícula
W es el ancho del cuadro
En nuestro caso podemos reemplaza L X W por el área del cuadro de la cámara
de Neubauer que es 0.0025 mm² y 0.0625 mm².
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5. ELEMENTOS DISPONIBLES EN LA UNIVERSIDAD
Para realizar este proyecto, desde sus inicios tome la decisión de ser lo mas
austero posible, por tal motivo me dispuse a ubicar y utilizar la mayor cantidad de
recursos disponibles sin incurrir en nuevas compras o gastos adicionales. De esta
manera recorrí varias de las diferentes dependencias de la universidad en busca
de la mayoría de elementos para además consignar su ubicación en este
documento, para que las personas interesadas en realizar estas pruebas en el
futuro puedan encontrar fácilmente los elementos necesarios.
De igual manera es importante que los recursos encontrados una vez ubicados y
empleados en este proyecto de grado permanezcan en este lugar, pues su
asignación es una tarea que no debe ser desaprovechada.
5.1. MICROSCOPIO
Este microscopio se encuentra ubicado en el laboratorio de ingeniería mecánica y
su uso habitual es el realizar metalografías, este equipo coincidencialmente posee
los lentes de 5 10 y 20 aumentos los cuales son los mas utilizados para el conteo
de partículas , por esta razón y por el hecho de que se encuentra en las
dependencias de el laboratorio, se tomo la decisión de utilizarlo.
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Sin embargo su estado no es optimo, los lentes tienen algunos rayones y uno de
ellos fue hurtado, por tal motivo se requirió de hacerle un pequeño mantenimiento
en aras de realizar convenientemente las pruebas.
Para la realización de las pruebas de conteo es necesario que la fuente de luz
provenga de la parte inferior, por tal motivo ubique la fuente lumínica y el
obturador en dicha posicion, contrario a como funciona este microscopio
habitualmente.
Figura 2. Microscopio metalografico
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5.2. CÁMARA DE SEGURIDAD
Esta es una cámara de seguridad marca SONY de imagen blanco y negro, dicha
cámara se encontraba acoplada la microscopio pero en desuso por un daño en su
fuente de voltaje. Para la utilización de este elemento se procedió a su reparación
y acoplamiento.
Esta cámara posee algunas especificaciones técnicas convenientes para su uso
en esta practica, pues por ser una cámara de vigilancia trabaja muy bien en
condiciones de poca luminosidad, sin embargo su naturaleza de generar imágenes
de blanco y negro son un poco inconvenientes ante el deseo de tratar digitalmente
las imágenes con filtros que permitan hacer el conteo automático de partículas.
Figura 3 . Camara SONY CCD-IRIS
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5.3. COMPUTADOR
Con el deseo de visualizar y capturar las imágenes obtenidas del conteo de
partículas se procedio a buscar un computador que facilitara esta labor, en nuestro
laboratorio solo podía disponer de un par de portátiles con procesados 486 y muy
poca memoria de video, tan solo 256 Kb. , por este motivo deseche de plano su
utilización.
Buscando en otro lugares de la universidad llegue a la dependencia del MOX
donde me brindaron un computador con procesador Pentium I de 166 Mhz dicho
computador si bien es obsoleto me brindaba la oportunidad de realizarle algunas
mejoras y actualizarlo, pues podía aumentar su memoria y tenia ranuras para
tarjetas PCI lo cual es muy conveniente si pienso equiparlo con algún accesorio.
Sin embargo su configuración era demasiado básica y tenia algunos problemas
pues su tarjeta de video dejaba de mandar señal al llegar a alguna temperatura de
operación.
Después de algunos trabajos adicionales logre implementarle puertos USB y una
tarjeta capturadora y aceleradora de video que permitiera mejorar su desempeño,
de estos dispositivos hablare mas adelante.
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Figura 4. Computador Pentium 1
5.4. BOMBA DE VACÍO
Dicha bomba se encuentra a disposición en el laboratorio de ingeniería mecánica ,
su estado de operación es optimo, tiene un motor de ¼ de caballo, es marca
General Electric y permite lograr presiones de vació de 400 mm de Hg.
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No considero pertinente resaltar mas detalles de ella, pues en su utilización no
tuve ningún inconveniente, es muy fácil de operar y es bastante practica y
portable, solo queda ilustrarla para poderla distinguir morfológicamente.
Figura 5. Bomba General Electric 1/4 de caballo
5.5. ELEMENTOS VARIOS DE LABORATORIO
Para la realización de este proyecto fue necesario el empleo de varias maquinas
herramientas tales como taladro y torno y algunos elementos de laboratorio, los
cuales solo enumerare y adicionalmente doy fe de su perfecto funcionamiento,
dichos elementos son:
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• Balón de 2000 ml
• Probeta aforada de 500 ml
• Mangueras de conexión neumática de ¼ de diámetro.
• Recipientes aforados para los solventes.
• Manómetro de presión de vació.
• Laminillas de vidrio
5.6. CÁMARA DE CONTEO
Existen cámaras de conteo especiales para el conteo de partículas en lubricantes,
pero dichas cámaras no se encuentran en el mercado nacional. Buscando una
solución a este inconveniente, encontré una cámara de conteo llamada “cámara
de Neubauer” dicha cámara es usada por los bacteriólogos para realizar conteo
de leucocitos en la sangre.
Cada una de las celdas de esta cámara tienen áreas bien sea 0.0025 mm² ó
0.0625 mm² , lo que es totalmente adecuado para nuestros ensayos.
Para entender mas este elementos es conveniente observar estas ilustraciones:
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Figura 6. Camara de Neubauer
Figura 7. Diseño retícula de la cámara de conteo
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6. ELEMENTOS ADICIONALES
Además de los elementos disponibles en el laboratorio y las demás dependencias
de la Universidad, fue necesario buscar algunos otros elementos necesarios para
realizar el proyecto, dichos elementos serán definidos y explicados a
continuación.
6.1. TAMICES
Los tamices fueron buscados pensando en tener una membrana filtrante metálica
con un tamaño de poco estándar bastante confiable que además pudiera tener
varios ciclos de reutilización, sin embargo dicho propósito no fue logrado debido a
varios inconvenientes.
En el mercado local es algo complicado encontrar tamices que nos permitieran
filtrar los aceites residuales y captar con ellos las partículas para su conteo, sin
embargo, pude encontrar que una empresa llamada TAMIEQUIPOS Ltda. La cual
poseía algunas mallas de tamaño de poro de 15 micras y superiores, por tal
motivo adquirí algunos de estos tamices.
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6.2. PAPEL FILTRANTE
Los papeles filtrantes nos son fáciles de encontrar en el mercado, solo pude
obtener algunos gracias a la colaboración de los fabricantes de filtros de aceite,
pero como había dicho anteriormente solo se encuentran en tamaños de poro de
mínimo 50 micras, para hacer conteo de partículas de menos micras recurrí a la
colaboración de un asistente del laboratorio de biología el cual me facilito una
membrana de papel que se usa para captar microorganismos con tamaños
inferiores a 15 micras, dicha membrana no posee una gran resistencia mecánica y
al realizar el proceso de filtrado por vació esta fallo, pero al colocar una de los
tamices de acero con tamaño de poro mayor bajo ella , este le proporciono
soporte suficiente para poder realizar el filtrado.
Por tal motivo recomiendo el uso de papeles filtrantes usando un soporte bajo ella
de un tamiz de acero que evite que la membrana de papel se rompa.
6.3. SOLVENTES
Para esta práctica es necesario tener algunos solventes que permitan tanto la
limpieza de los utensilio como la limpieza de la muestra para liberarla de los
residuos de carbón que oscurecen la muestra e imposibilitan la visualización de
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las partículas de sílice y metal que son centro de atención en el proceso de
conteo.
En mi caso utilice solventes derivados del petróleo de bajo costo, para evitar el
incremento en el presupuesto dichos solventes fueron:
• Tinner
• Gasolina
• Varsol
6.4. CÁMARA USB
Con el objetivo de capturar imágenes en color en el computador suministrado
decidí adquirir una cámara USB LOGITEC con una resolución 100000 píxeles la
cual brindaba la adquisición de imágenes de suficiente calidad. Sin embargo a
pesar de estas ventajosas cualidades, su acoplamiento fue imposible, pues las
condiciones lumínicas en el lugar de visualización en el microscopio no son nada
buenas y no se logro obtener imágenes de calidad, en el capitulo siguiente
explicare con mas detalle los inconvenientes que presento este dispositivo.
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27
No recomiendo por tal motivo el uso de estas cámara para la adquisición de
imágenes en microscopios, pues por su diseño estos dispositivos solo operan
bien bajo condiciones de buena iluminación.
6.5. PUERTOS USB
Esto puertos fueron adquiridos e instalados en el computador con el propósito de
permitir conectar la cámara USB LOGITEC, estos puertos también nos permitieron
conectar algunos dispositivos periféricos como la cámara digital, fueron de difícil
consecución por ser para un board de Pentium I, pero pese a esto hay que decir
que su adquisición fue un acierto, pues sirvieron mucho para mejorar el
desempeño del computador y su funcionalidad.
6.6. CÁMARA DIGITAL
Para realizar pruebas busque en préstamo una cámara digital SONY de 3.5 mega
píxeles. Dicha cama permite adquirir imágenes de una gran resolución , al
colocarla en modalidad “primeros planos” permite adquirir imágenes con gran
facilidad y de excelente calidad.
El montaje es muy sencillo y no requiere mas que su colocación sobre el lugar de
visulizacion , su enfoque y operación es sumamente fácil.
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Como implemento para adquisición de imágenes es muy recomendable
6.7. TARJETA DE CAPTURA DE VIDEO
Esta es una tarjeta que permite captura imágenes generadas por la cámara de
Vigilancia SONY, la cual produce imágenes de video compuesto.
La tarjeta es marca ATI de referencia All in Wonder, la cual además de ser
capturadora de video es aceleradora y tiene una memoria de 4 megas, lo que
permite también un mejor desempeño del computador pues como había
comentado anteriormente, la tarjeta de video que poseía el Pc se encontraba en
mal estado.
Esta tarjeta de video esta diseñada para ser acoplada en una ranura PCI y tiene
físicamente salida y entrada de video compuesto y entrada para conexión con
cable coaxial.
6.8. SISTEMA DE FILTRADO POR VACÍO
Para realizar el filtrado de las muestras de aceite fue necesario crear un
dispositivo que permitiera filtrar el aceite utilizando una bomba de vació, la alta
densidad de los aceites residuales de motor diesel hace necesario el implementar
este sistema.
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Par suplir esta necesidad diseñe un dispositivo el cual esta provisto de un embudo
en forma de cono que deriva en su final en un ducto de medida calibrada el cual
se constituye en el AEF (Área efectiva de filtrado) este primer objeto posee una
brida la cual esta conectada a otra correspondiente que esta ubicada en la
segunda etapa del dispositivo, la cual reduce su diámetro hasta terminar en un
orificio en el que se fabrico una rosca NPT de un cuarto de pulgada y paso 18
donde se alojara un racor de bronce que servirá para conectar tubo de cobre que
se introducirá mediante un tapón de caucho en el montaje final de filtrado , a
través de dicho tubo se ejercerá el vació para filtrar el aceite.
En medio de las dos piezas antes mencionadas, en el lugar de la brida, se alojara
el papel filtrante, sellado herméticamente gracias a dos juntas de caucho y
confinado gracias al ajuste mecánico de tres tornillos de 1/8 de pulgada.
Este documento tiene al final como anexos los planos de taller de fabricación de
los elementos antes mencionados.
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Figura 8. Embudo
Figura 9. Base con empaque
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Figura 10. Ubicación papel filtrante
Figura 11. Membrana confinada
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Figura 12. Ensamble
Figura 13. Sistema armado
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Figura 14. Montaje de succión
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7. IMPLEMENTACIÓN DEL MONTAJE
Una vez analizados los requerimientos de la practica de estas pruebas y teniendo
a disposición los elementos necesarios, se procede a realizar el montaje,
buscando como siempre el mejor aprovechamiento de los recursos disponibles.
La no existencia de antecedentes de estas pruebas en la universidad hace que la
tarea sea un poco mas dispendiosa aumentando también la posibilidad de incurrir
en errores.
7.1. PROBLEMAS SURGIDOS
En el desarrollo del montaje de los elementos , encontré algunos inconvenientes
los cuales entorpecieron un poco el normal desarrollo del proyecto; sin embargo
dichos problemas, mas que un escollo representaron un reto a superar.
La mayoría de estos problemas fueron ocasionados por el computador y el
sistema de captura, pero pese a esto persiste en la búsqueda de una forma
adecuada para lograr adquirir imágenes, pues la sola visualización de la imagen
en un monitor de 17 pulgadas es de gran utilidad para facilitar el trabajo.
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35
7.1.1. CÁMARA USB.
La cámara USB fue la primera opción que contemple para dar solución a la
captura de imágenes, a su vez también fue la primera que se descarto, su uso es
totalmente inconveniente, pues como se indicó en el capitulo anterior los
problemas de iluminación son muy grande he imposibles de solucionar.
Tratando de lograr el acoplamiento de esta cámara se fabricó una pequeña base
que recibía mediante algunos orificios laterales iluminación natural o artificial. Sin
embargo estos intentos fracasaron por lo que su acople fue abortado.
7.1.2. CÁMARA DIGITAL
Este tipo de cámara como lo comente anteriormente tiene una gran cantidad de
propiedades que hacen que técnicamente sea la mas conveniente para estas
practicas, sin embrago surge el limitante económico , pues una cámara de este
tipo tiene un costo muy cercano a un millón de pesos y su compra en este proceso
académico resultaba bastante riesgosa teniendo en cuenta que se podía correr el
peligro de que la misma no funcionara adecuadamente.
Las imágenes obtenidas por esta cámara eran de gran peso en bits una foto de
alta resolución puede pesar fácilmente mas de 1 mb, esto en mi caso era algo un
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36
poco inconveniente, pues por la capacidad del computador disponible se generaba
un problema bastante grande al editar la imagen causando el colapso del equipo.
Por el anterior motivo y por la imposibilidad de préstamo continuo de la cámara
no seguí intentando su uso.
El conteo automático mediante software es posible y bastante útil pero
indiscutiblemente hay que invertir en algunos equipos un poco costosos tales
como un mejor computador y una cámara fotográfica digital, al igual que hay que
invertir en algunas patentes especializadas como el Macromedia Director 8.0 para
tratar las imágenes y contar las partículas como píxeles, pero con los medios
actuales es bastante difícil lograr algo de este estilo.
7.1.3. TARJETA DE VIDEO DEL COMPUTADOR
La tarjeta de video del computador, desde su entrega presento algunos
problemas, pues después de transcurrido algún pequeño lapso de tiempo de
trabajo, esta dejaba de funcionar.
Mirando su configuración se encontró además que estaba utilizando un archivo de
controlador que no correspondía al del fabricante motivo por el cual la tarjeta tuvo
un mal funcionamiento y se deterioro. Sin ahondar mas en este problema tome la
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37
decisión de reemplazarla teniendo en cuenta que la nueva tarjeta debería tener
algunas propiedades que pudieran mejorar el desempeño de la maquina.
7.1.4. LOS TAMICES
Al utilizar estos tamices encontré que era bastante inadecuado, pues las partículas
muchas veces se incrustan dentro del poro y se impide su reutilización. La
adquisición de ellos constituyó un verdadero error, pues lo ideal es utilizar papeles
filtrantes con los que se realiza la prueba y se desechan.
La limpieza perfecta de los tamices de acero es prácticamente imposible, por tal
motivo al utilizar estas membranas metálicas los ensayos pierden toda exactitud ,
al mismo tiempo se dificulta la visualización de las partículas, pues al
sobreponerlos a la cámara de conteo es casi imposible enfocar correctamente la
imagen, nótese en la figura anexa a continuación como los poros de la maya se
obstruyen y nótese además la dificultan visual que generan para distinguir las
partículas.
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Figura 15. Tamiz en el microscopio
7.1.5. SISTEMA DE FILTRADO
Los aceites residuales de motores diesel al estar contaminados y con el trabajo, se
hacen muy pesados, esto hace que el sistema de filtrado asistido por algún tipo
de bomba sea necesario para extractar las partículas suspendidas.
Durante el proceso de desarrollo de esta tesis se intento filtrar con vació mediante
la utilización de un embudo, al final del cual se colocaba el papel filtrante sin
embargo este proceso no tubo éxito, pues el AEF (Área efectiva de filtrado) no
quedaba completamente definida.
De manera experimental se intentaron realizar varios montajes incluso colocando
el papel filtrante a la salida de una bomba de presión de un motor de combustión,
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pero ninguna de estos dieron resultado iniciales, por tal motivo fue necesario
pensar en el diseño de un sistema en el cual la membrana filtrante quedara
totalmente confinada y segura sin que se pudiera desplazar y que además
garantizara que el aceite filtrado no se fugara.
7.1.6. RESOLUCIÓN IMÁGENES
La imágenes obtenidas mediante la captura de video de la cámara de vigilancia
SONY tienen una resolución aceptable, la cual varia proporcionalmente al tamaño
de archivo que capturemos, sin embarque no son similares a las que se pueden
capturar con la cámara de fotografía digital.
Inicialmente las figuras capturadas eran mucho mas bajas en calidad, esto debido
fundamentalmente al mal estado de la cámara, la cual se encontraba totalmente
descalibrada.
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40
7.2. SOLUCIONES PLANTEADAS
Después de tener los inconvenientes y dificultades antes planteadas se procedió a
darles solución. Para ello se tomaron algunas decisiones que involucraron
bastantes cambios, intentando en todos los casos empaparse de los temas que
son centro del inconveniente para así llegar a la solución mas acertada.
Algunos dispositivos en mal estado se repararon y adecuaron y otros simplemente
de desecharon, a continuación detallare un poco mas las soluciones dadas.
7.2.1. CAPTURA Y ACELERACIÓN DE VIDEO
Esta tarjeta se instalo en el computador debido al mal funcionamiento de la tarjeta
que tenia el equipo al ser entregado, pero se tomo la decisión pensando en
mejorar la regeneración de imágenes y además lograr capturar de manera eficaz
la señal proveniente de la cámara de vigilancia.
La tarjeta descrita en detalle con anterioridad, brindo un excelente desempeño,
siendo tan solo necesario adecuar un cable que permitiera emplear el dispositivo
de captura mediante video compuesto.
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41
Dicho cable solo trasmite imágenes y en el video compuesto de la tarjeta posee
audio también, por eso tuve que suspender las entradas de audio y solo
aprovechar el cable de dos filamentos que transmite la señal de video.
7.2.2. ACOPLE CÁMARA DE VIGILANCIA
La cámara de vigilancia fue acoplada en su lugar luego de haber sido reparada su
fuente de poder . Seguidamente me dispuse a calibrar y enfocar su imagen la cual
era pésima, debido posiblemente a que dicha cámara es manipulada
indiscriminadamente por los estudiantes que usan el microscopio para las
metalografías.
La labor fue culminada con éxito y para su calibración se aprovecho el hecho de
que en esos días algunas personas se encontraban realizando pruebas
metalograficas, lo que permitió una calibración exitosa.
7.2.3. DISEÑO SISTEMA DE FILTRADO.
Una vez identificadas las necesidades de este dispositivo, procedí a su diseño, el
cual esta perfectamente detallado en el numeral 6.8 del presente documento y los
planos de taller anexos al mismo.
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Cabe anotar que este dispositivo fue fabricado por mis propios medios, por tal
motivo decidí emplear como material de fabricación el aluminio, el cual es bastante
noble para los procesos de maquinado, además no se corroe fácilmente, lo cual es
también muy importante para su uso.
Los elementos adicionales acoplados a este dispositivo también fueron diseñados
para que no presentaran problemas de corrosión y además para que fueran
bastante livianos , por eso se escogieron los racores en bronce y el tubo en cobre.
7.2.4. MEJORAS Y MONTAJE FINAL
Se repartió el montaje en dos módulos, uno el de filtrado por vació y otro el conteo
de partículas, para favorecer la disposición física.
Finalmente se realizó el ensamble tanto del sistema de filtrado como el del sistema
de conteo .
El sistema de filtrado fue ubicado junto al lavamanos con el fin de poder lavar
fácilmente los utensilios.
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Entre tanto el sistema de conteo fue ubicado en el mismo lugar donde se hacen
habitualmente las metalografías , aprovechando un escritorio contiguo para ubicar
el computador.
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44
8. REALIZACIÓN DE LAS PRUEBAS PRELIMINARES
Con el fin de verificar la funcionalidad del montaje y con el objetivo primordial de
someter a prueba nuestra metodología, se procedió a realizar el conteo de
partículas de algunos aceites recolectado en un distribuidor de lubricantes llamada
LUBRICANTES LA VALVANERA , la cual realiza mantenimiento a varias
compañías transportadoras.
La muestra recolectada corresponde al motor de una volqueta Chevrolet con un
motor Caterpillar turbo diesel de referencia Kodiak el cual esta dotado de filtros de
aire y aceite de marca Drant , el aceite de la muestra tiene un recorrido de 6580
kilómetros desde su ultimo mantenimiento en el cual los filtros en su totalidad
incluidos los de combustible fueron reemplazados.
8.1. METODOLOGÍA.
Para la realización de estas mediciones y la recolección de las muestras se tuvo
en cuenta todas los detalles de las normas técnicas, además preste bastante
atención a cada uno de los pasos que seguí tratando de encontrar posibles fallas
en la metodología.
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45
El objetivo primordial de estas pruebas preliminares es detectar los errores para
corregirlos a tiempo.
8.1.1. OBTENCIÓN MUESTRAS
Las muestras fueron recolectadas mediante el uso de los siguientes elementos:
• Llave fija de 9/16 de pulgada
• Envase plástico de 200 ml con tapa con selle hermético
• Bolsa de polietileno con sistema de cierre zip-lock.
• Estopa
• Gasolina
Para la recolección de la muestra realice los siguientes pasos:
• Se lavó con gasolina el área alrededor del tapón de drenaje
• Se secó con la estopa el área antes lavada
• Se procedió a remover el tapo con la llave de 9/16 de pulgada
• Una vez removido el tapón se dejó escapar aceite por un lapso de 5
segundos para que los posibles depósitos de sedimentos en el fondo del
carter y que se encuentran sobre el tapón sean evacuados
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46
• Manteniendo el envase plástico dentro de la bolsa de polietileno se
procedió a recolectar la muestra
• Se cerró el envase y selló la bolsa para transportar la muestra
Esta fue mi metodología de recolección, la cual es usada para las pruebas que
son realizadas cada vez que se cambia el aceite.
Conozco adicionalmente que existe un procedimiento en el cual se puede extraer
la muestra antes del cambio de aceite. Este se realiza extrayendo con una bomba
manual el lubricante a través del ducto de la varilla del medidor de nivel de aceite.
Dicho procedimiento debe realizarse con las mismas precauciones de limpieza
para evitar la contaminación de la muestra con agentes externos.
Parecen excesivas las precauciones de limpieza y envase, pero cuando
analizamos que estos ensayos buscan partículas incluso con tamaños menores de
5 micras podemos entender que hasta el polvo del ambiente puede alterar la
medición.
8.1.2. APLICACIÓN DEL PROCEDIMIENTO
Teniendo en cuenta las indicaciones de la norma ISO 4407 procedí a realizar los
siguientes pasos en el laboratorio:
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• Se armó el montaje de filtrado. (ver figura 16)
• Se agitó la muestra por un lapso de 20 segundo en el envase plástico de
recolección
• Se transfirió parte de la muestra a una probeta aforada en la cual mido 100
ml.
• Se realizó el proceso de filtrado vertiendo lentamente el aceite de la
muestra mientras la bomba de vació succiona a través de la manguera el
aire a desplazar
• Una vez realizado el filtrado se procedió a agregar lentamente el disolvente
manteniendo la bomba prendida, hasta que note que el papel filtrante este
aparentemente limpio.
• Se removió la membrana y se colocó en la cámara de conteo sosteniéndola
con una laminilla.
• Se enfocó la imagen y realizo la toma de imagen de la muestra.
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Figura 16. Montaje de filtrado
Figura 17. Vertimiento de aceite en el embudo
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Figura 18. Membrana filtrante de prueba sobre laminilla
Figura 19. Montaje cámara de Neubauer en el microscopio
Con este procedimiento se obtuvierón imágenes como esta:
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Figura 20. Visualización de prueba en el computador
8.1.3. ANÁLISIS DE RESULTADOS
En el muestreo realizado, del cual hablamos anteriormente, se realizó un conteo
sobre 10 áreas de inspección, cada una de ellas con un tamaño de 0.025 mm².
El área efectiva de filtrado de nuestro equipo es la correspondiente a una
circunferencia de 6 mm de diámetro la cual es 28.27 mm². Dicha área es
conveniente recordarla, pues será la misma siempre que utilicemos el mismo
equipo.
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Con base en estos datos y teniendo en cuenta que el volumen de fluido filtrado fue
de 100 ml. Podemos aplicar nuestra formula
VWLfnAN
×××××
=510 por 100 mL
con:
n 6 partículas contadas
V 100 ml
A 28.27 mm2
f 10 (areas)
510 factor para normalización
L xW 0.0625 mm2
Estos valores nos arrojan un resultado de 2713920 partículas por 100 ml.
El cual es un resultado que puede ser considerado como normal.
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52
9. GUÍA DE LABORATORIO
Dicha guía es creada con el único objetivo de que personas interesadas en este
tema posea un documento que les permita realizar dicha practica con facilidad.
Para cumplir con este propósito, se debe tener en cuenta que las misma debe
poseer un adecuado marco de introducción teórico, presuponiendo que el usuario
no conoce demasiado del tema, razón por la cual el lenguaje empleado y la forma
y contenido de la guía es bastante sencillo.
La guía se constituye en parte adicional del presente trabajo por tal motivo se
encuentra en los anexos al final del mismo.
9.1. RECOMENDACIONES PREVIAS
La practica de este laboratorio de conteo es bastante sencilla, considero
importante que aquellos que lo realicen tengan especial precaución con los
elementos utilizados, el buen manejo de los utensilios y sobre todo la limpieza es
muy importante en esta practica, pues es el principal factor de error en los
resultados.
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53
Hay sin embargo que presuponer que la persona que realice esta practica tiene
que tener algún grado de destreza adquirido con anterioridad para la realización
de laboratorios de experimentación.
Algunas recomendaciones adicionales están incluidas en la guía , estas las realizo
teniendo encuentra tanto la norma ISO 4407 como las vivencias cuando realice las
mediciones.
9.2. TEXTO DE LA GUÍA
Dicho texto esta localizado en los anexos del presente trabajo.
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54
10. EXPERIENCIAS OBTENIDAS
• Gracias a este proyecto de grado pude ampliar bastante mis conocimiento
en practicas de laboratorio, computación, electrónica fabricación de
elementos. Todo esto constituye un importante aporte técnico académico.
• Se logro implementar el sistema el cual en el caso del acople del
microscopio será de gran utilidad al laboratorio, pues se podrá usar tanto
para las practicas de conteo de partículas como para las metalografía del
laboratorio de materiales.
• Adquirí conocimientos sobre normas técnicas que se refieren al tema de
este trabajo.
• Desarrolle un sistema de filtrado por vació el cual funciono bastante y bien,
este diseño si bien parece bastante elemental constituye parte del éxito de
este proyecto, pues es imprescindible su uso para la ejecución del montaje
experimental.
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• Aplique muchas de las destrezas adquiridas a o largo de mi proceso
educativo, recordé y afiance bastantes concepto teóricos aplicándolos a la
realidad.
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56
11. CONCLUSIONES
• El conteo automático es posible de realizar en la universidad, siempre en
cuando se posean mejores equipos disponibles, tales como una cámara
digital y un mejor computador dotado de software adecuado.
• La contaminación por partículas puede darse desde el mismo momento en
que se cambia el aceite, note que las personas que en general realizan el
mantenimiento en los vehículos, no prestan la importancia que se debe a la
limpieza.
• Existen muchas practicas inadecuadas en la forma de realizar el
mantenimiento del sistema de lubricación de los motores , entre ellas las
mas notorias son el uso de los elementos por periodos mas extensos de los
recomendados por el fabricante. Por otra parte la limpieza de los filtros de
aire por flujo de aire a presión que es popularmente conocido como
“soplado de filtro” dichas practicas son totalmente inadecuadas pues
afectan la contaminación por partículas.
• La universidad y en especial el departamento de Ingeniería Mecánica,
poseen una gran cantidad de equipos en buen estado y otros que pese a no
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estar tan bien pueden ser adaptados para practicas similares a la
establecida en este proyecto. Todo esto nos da una gran oportunidad de
realizar muchas y mas diversas practicas de laboratorio.
• A pesar de las dificultades enumeradas a lo largo del proceso, la practica se
pudo realizar exitosamente y este documento se constituye en la base para
el desarrollo de muchas otras experimentaciones, teniendo en cuenta las
dificultades afrontadas y las recomendaciones que genera este trabajo
académico
• La metodología de conteo de partículas que atañe a este proyecto es buena
como practica académica, puede ser un excelente complemento para
materias como Ingeniería Experimental pues le da la oportunidad de
aprende cosas muy interesantes en este tema a la persona que la realiza.
• Este laboratorio es muy importante para las personas interesadas en el
tema los conteos poblacionales.
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12. RECOMENDACIONES GENERALES
• Es recomendable el uso de una cámara digital para esta practica, las
imágenes que se pueden obtener son de una gran calidad, sin embargo
considero que solo se constituye su compra en una inversión necesaria en
el momento en el que se desee hacer continuamente este laboratorio.
• De igual manera se recomienda el uso de un computador mucho mas
potente, con mayor velocidad y memoria, en el que puedan correr bien
programas para tratar las imágenes para de esta manera poder hacer el
conteo con ayudas computacionales.
• Recomiendo conservar el equipo de filtrado por vació, al igual que su
montaje, para poder seguir practicando los conteos de partículas.
• De ser posible seria muy bueno adquirir una cámara de Neubauer para su
uso posterior, pues no siempre esta a disposición en el departamento de
biología
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• La compra de la tarjeta de captura de video es también muy importante, en
estos momentos se da su tramite. Es casi seguro que se logre su
implementación definitiva.
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60
BIBLIOGRAFÍA
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. Method for
coding the level of contamination by solid particles. Geneve: ISO, 1999 (ISO 4406).
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. Determination of
particulate contamination by the counting method using an optical microscope.
Geneve: ISO, 2002 (ISO 4407).
NIÑO, Rafael y BARRAZA, Juan Manuel. Determinación de la vida útil de los
aceites lubricantes de los motores de combustión interna. Cali, 1990. Trabajo de
grado. Universidad del Valle.
WILLIAMS, John Austin. Engineering tribology. Oxford: Oxford university press,
1994.
WILLS, J. George; traducción de BELTRÁN, Rafael. Fundamentos de lubricación.
Santafé de Bogotá: Uniandes, 1990.
www.ingelub.com.co
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61
www.noria.com
www.practicingoilanalysis.com
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62
ANEXOS
ANEXO A. Guia de laboratorio.
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63
GUÍAS DE LABORATORIO PARA LA REALIZACIÓN
DE PRACTICA DE CONTEO DE PARTÍCULAS EN ACEITES RESIDUALES DE MOTORES DIESEL
Por
Asesor
RAFAEL BELTRÁN PULIDO
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA FACULTAD DE INGENIERÍA
BOGOTA –COLOMBIA
2003
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64
PRACTICA Practica
Conteo de partículas en aceites residuales de motores Diesel
1.OBJETIVO
Determinar la cantidad de partículas presentes en una muestra de aceite obtenida
de un motor Diesel, con el propósito de determinar su contaminación .
2. PROCEDIMIENTO:
Equipo utilizado:
• Montaje de filtrado (Figura 1)
• Membranas filtrantes(Figura 2)
• Microscopio optico (Figura 3)
• Cámara de Conteo de Neubauer(Figura 4)
• Envase de 200 ml desechable
• Bolsa Zip-lock
• Solvente (gasolina, tinner).
• Herramientas.
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65
Figura 21. Montaje de Filtrado
Figura 22. Membranas filtrantes
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66
Figura 23. Microscopio
Figura 24. Camara de Neubauer
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67
1. Recolecte la muestra de aceite, teniendo en cuenta:
• Limpie adecuadamente el carter del motor y el área a su alrededor antes
de retirar el tapón.
• Retire el tapón y deje fluir aceite por no menos de 5 segundos.
• Manteniendo el envase plástico dentro de una bolsa de polietileno de
tipo Zip-lock, recolecte la muestra.
• Selle la bolsa.
2. Ubique la membrana confinándola en su lugar en medio de las dos juntas
de caucho. (Figura 2.)
3. Filtre la muestra usando el montaje destinado para tal fin (Figura 1.) de esta
manera:
• Mida en una probeta 100 ml de muestra.
• Encienda la bomba de vació.
• Vierta lentamente a través del embudo la muestra.
• Agregue lentamente solvente en el embudo lavando la muestra, hasta
que la membrana se vea de color claro.
4. Retire la membrana y colóquela en la cámara conteo sobre el microscopio
de como se ilustra en la figura 5.
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Figura 25. Muestra en el microscopio
5. Realice el conteo en no menos de 10 áreas de la cámara de conteo,
escogidas al azar. (Figura 6) La visualización de las muestras se puede
hacer directamente o mediante el uso del computador conectado al
microscopio
Figura 26. Selección aleatoria de áreas
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69
6. Analizar los resultados mediante la siguiente formula:
VWLfnAN
×××××
=510 por 100 mL
Donde:
V es el volumen del líquido de la muestra
A es el área efectiva de filtración (AEF) de la membrana (mm2)
f es el número de áreas contadas
510 factor para normalización
L es el largo del lado de un cuadro de la retícula
W es el ancho del cuadro
en nuestro caso podemos reemplaza L X W por el área del cuadro de la cámara
de Neubauer que es 0.0025 mm² ó 0.0625 mm².
N es el numero de partículas presentes.
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3. DATOS A REPORTAR:
Se reportaran los datos correspondientes al numero de partículas y su tamaño, el
tamaño se da de acuerdo a la membrana utilizada, así por ejemplo si hablamos
de una membrana de 15 micras , hablaremos de un numero N de partículas
superiores a 15 micras de tamaño.
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71
4. BIBLIOGRAFÍA:
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. Determination of
particulate contamination by the counting method using an optical microscope.
Geneve: ISO, 2002 (ISO 4407).
WILLS, J. George; traducción de BELTRÁN, Rafael. Fundamentos de lubricación.
Santafé de Bogotá: Uniandes, 1990.
ANEXO B. Guía de instalación de tarjeta de video.
************************************************************************ IMPORTANT INFORMATION for mach64 Products ************************************************************************ mach64 February 19, 1997 ************************************************************************ READ THIS FILE COMPLETELY BEFORE ATTEMPTING TO USE THIS PRODUCT ! Contents: 1.0 Introduction 2.0 Adapter Installation 3.0 Installation Notes for Windows95 Display Driver 4.0 Installation Notes for Software MPEG for Windows 95 5.0 VESA Support 6.0 ImpacTV support 7.0 TV Tuner support 8.0 Installation Notes for Windows 3.1 9.0 Installation Notes for Software MPEG for Windows 3.1x 10.0 Installation Notes for AutoDesk products 11.0 Installation Notes for OS/2 12.0 Installation Notes for Windows NT 3.5/3.5.1 and 4.0 13.0 DMI support 14.0 Reporting Problems 1.0 Introduction
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This file contains last-minute updates that are not found in the User's Guide or in any addendum accompanying the display adapter. Please read this file before proceeding with the installation. GENERAL INFO for WIN95 NEW INSTALLATIONS: - In order to match your mach64 products to your monitor and to your system configuration, you must install the "ATI DESKTOP" page by following the instructions outlined in section 3.0 below. The "Adjustment" page will allow you to customize your monitor timing such as refresh rate and screen centering. - WIN95 Setting Page also allows you to select the "monitor type". You can pick your monitor manufacturer and model number. The ATI Display Driver will read the timing information from the INF file and setup the appropriate timings.. 2.0 Adapter Installation The adapter installation requires a step by step methodical approach to ensure that the adapter does not conflict with other system resources and to ensure optimal performance. The following technical information is a basic outline of the steps required to install a mach64 graphics adapter. 1) Upon removing the mach64/Rage II card from the box, record in your User's Guide, the serial number (found on the non-component side of the card) and the BIOS version (located on a white label on a plug-in BIOS chip on the component side of the card). The serial number will be helpful if you require ATI Customer Support and will also be required to complete the Warranty Form. 2) The following port addresses are used by the VGA controller: 102, 1CE, 1CF, 2EC-2EF, 3?4, 3?5, 3?8, 3?9, 3?A, 3?B, 3DC and all aliases. ( ?=B for monochrome, ?=D for color operations) Check the system hardware for internal modems, FAX cards or LAN cards which may be using addresses any I/O address used by the mach64/Rage II. Also ensure that LAN cards, scanner cards and other peripheral adapters are not using upper memory addresses between C000 and C7FF. If you have a system containing an on-board graphics controller, consult your owners manual on how to disable it.
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Check and record how much system memory is installed on the system motherboard. Check and record how much system memory is installed on the system motherboard. 3) After powering down your system, remove your old graphics adapter (or disable the on-board graphics controller) and plug-in the mach64/Rage II. If the system fails to produce text on the monitor, return to Step 2 and re-check the installed hardware for address conflicts. If no obvious conflicts are present, carefully remove all non- essential peripheral adapters (scanner, FAX/modem, audio, CD ROM cards, etc.) to determine the nature of the conflict. As a last resort, if possible, see if the card works in a different system. 4) Once the system has properly booted, your mach64/Rage II is ready to run. 3.0 Installation Notes for Windows 95 Display Driver You need to install ATI's mach64 enhanced driver for Windows 95 to take advantage of you card's higher performance, resolutions, and special features not available using the standard VGA display driver. Note: Windows 95 will require a re-start to implement certain display settings 1) Insert the ATI CD-ROM into your CD-ROM drive. Note: CD ROM drives that are configured for Auto Insert Notification will automatically load the ATI Installation application. Proceed to Step 5 to complete the installation. 2) Click Start. 3) Select Run. 4) Type the following: D:\ATISETUP (D being the letter of your CD-ROM drive.) 5) Click on Display Driver icon. 6) Follow the on screen instructions
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For correct resolution and refresh rate operation, you need to select a monitor following the installation. Please refer to the online help for more information. 4.0 Installation Notes for Software MPEG for Windows 95 1) Insert the ATI CD-ROM into your CD-ROM drive. Note: CD ROM drives that are configured for Auto Insert Notification will automatically load the ATI Installation application. Proceed to Step 5 to complete the installation. 2) Click Start. 3) Select Run. 4) Type the following: D:\ATISETUP (D being the letter of your CD-ROM drive.) 5) Click on ATI Video Player 6) Select 'Custom Setup' and click Next. 7) Ensure that the 'ATI VIDEO PLAYER' option is checked. 8) Click Finish to complete the install. To open the ATI VIDEO PLAYER for Windows 95: 1) Click Start. 2) Select Programs. 3) Select ATI Multimedia. 4) Click ATI VIDEO PLAYER. For information about using the controls of the ATI VIDEO PLAYER, see the online help. 5.0 VESA Support The VESA modes supported by your mach64/Rage II card are dependent upon the amount of video memory and the monitor type selected. Please refer to README.VBE file in D:\UTILITY directory on the ATI CD-ROM (D being the drive
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letter of your CD-ROM). 6.0 ImpacTV support Utility for ImpacTV ONLY: The ATI DESKTOP in the WIN95 Page provides a switch to turn on/off the TV signal for the ImpacTV board. IMPORTANT: These features are not available for mach64 products. 7.0 TV Tuner support Some Rage II products have the TV Tuner on board. This option allows users to watch TV on their monitors. To watch TV, one must install the ATI Video Player. Please refer to section 4 for the installation procedure. 8.0 Installation Notes for Windows 3.1 You need to install ATI's mach64 enhanced driver for Windows 3.1x to take advantage of your card's higher performance, resolutions, and special features not available using the standard VGA display driver. If you have ATI drivers already installed from a previous installation, it is recommended that you uninstall them first. To install the mach64 enhanced driver for Windows 3.1x: 1) Start Windows. 2) Insert the ATI CD-ROM into your CD-ROM drive. 3) Pull-down the File menu in the Program Manager. 4) Select Run. 5) Type the following: D:\ATISETUP (D being the letter of your CD-ROM drive.) 5a) Click on Uninstall icon. 5b) Click on Display Drivers to uninstall. 5c) Follow the online screen instructions to complete the installation. 6) Click on Display Drivers. 7) Follow the online screen instructions to complete the installation. 7a) Make sure you restart Windows for changes to take effect.
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For correct resolution and refresh rate operation, you need to select a monitor. Please refer to the online help in the Screen Adjustment utility for more information. The ATI Desktop Program Group will be installed automatically when you install the mach64 enhanced driver. Please refer to the online help for more information about how to use the ATI DeskTop. Note: If you wish to change the Windows display driver to a different driver (i.e. VGA), do not use the Windows Setup icon within Windows. To change the display, exit Windows and change directory to the Windows subdirectory. When at the Windows prompt type SETUP and select the desired display driver. Note: The Super VGA 256 color drivers supplied with Microsoft Windows for Work Groups 3.11 will not function correctly on a mach64 based card. These SVGA drivers appear to check for specific Super VGA adapter chip sets and incorrectly identifies the mach64 card as a SVGA adapter. If you wish to use other Windows for Work Groups supplied graphics drivers, you may select the VGA or Super VGA (800x600, 16 color) driver. 9.0 Installation Notes for Software MPEG for Windows 3.1x The ATI VIDEO PLAYER is a software MPEG player designed for your MPEG, video and graphics accelerator card. The ATI VIDEO PLAYER provides full-motion, full-screen MPEG video playback with excellent color quality. For the best playback quality, the recommended requirement for the ATI VIDEO PLAYER is a Pentium system. Microsoft's Video for Windows(r) is required to run the ATI VIDEO PLAYER. If you do not have Video for Windows installed on your system, you can install it during the installation of the ATI VIDEO PLAYER. If you have ATI VIDEO PLAYER already installed from a previous installation, it is recommended that you uninstall it first. To open the ATI VIDEO PLAYER in Windows 3.1x: 1) Start Windows. 2) Insert the ATI CD-ROM into your CD-ROM drive. 3) Pull-down the File menu in the Program Manager. 4) Select Run.
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5) Type the following: D:\ATISETUP (D being the letter of your CD-ROM drive.) 5a) Click on Uninstall icon. 5b) Click on ATI VIDEO PLAYER to uninstall. 5c) Follow the online screen instructions to complete the installation. 6) Click on ATI VIDEO PLAYER. 7) Follow the online screen instructions to complete the installation. 7a) Make sure you restart Windows for changes to take effect. For information about using the controls of the ATI VIDEO PLAYER, see the online help. 10.0 Installation Notes for AutoDesk products Note: The following applications are supported: AutoCAD R10, R11, R12 and R13(Protected Mode only); 3D Studio R2,R3,R4 and AutoShade 386 with Renderman. To install the mach64 enhanced driver, you use the INSTALL program. Before installing the driver, run AutoCAD to ensure that it is properly installed on your system. The INSTALL program is a DOS application and cannot be run inside a Windows DOS box. To run the INSTALL program: 1) Note the location of the AutoCAD, 3D Studio, or AutoShade program files before you start the INSTALL program. You will need this information later. 2) Insert the ATI CD-ROM into your CD-ROM drive. 3) Type D: (D being the letter of your CD-ROM drive.) 4) Type CD UTILITY. 5) Type INSTALL. 6) Select Utilities Installation from the Main Menu. This copies the INSTALL program and utilities onto your hard drive. 7) Press ENTER to select the default destination directory. or Type a new destination directory.
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8) When prompted, let the INSTALL program make changes to your Autoexec.bat file. 9) Select Quick Setup You need to select QUICK SETUP to specify a monitor. Proper monitor selection is necessary for correct resolution and refresh rate operation. 10) Select your monitor from the list. After you select a monitor, you are ready to install the mach64 enhanced driver for AutoCAD. To install the mach64 enhanced driver: 1) Select Drivers Installation from the Main Menu. 2) From the list of applications, select one of the following: AutoCAD AutoDesk 3D Studio AutoShade When asked for the source drive and directory, type in the information and insert the requested diskettes. (When the menu appears, select Read Installation Notes for help and tips on the installation.) 3) Follow the on-screen instructions to install the enhanced driver. 4) When driver installation is completed, press ESC. (Two documents called MANUAL.TXT and README.DLD are copied to your AutoCAD, 3D Studio, or AutoShade Drivers directory. You can read or print these files using any word processor.) 5) Start AutoCAD, 3D Studio, or AutoShade and reconfigure to use the new enhanced display list driver. Please refer to the documentation provided by AutoDesk for information on how to select/change a video driver. 11.0 Installation Notes for OS/2 Notes: a) Before installing the ATI OS/2 display drivers, you must set your system to use the IBM supplied VGA driver. Type SETVGA from a full screen OS/2 session to accomplish this.
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b) Check the Window List (press CTRL-ESC) to see if you have any WIN-OS/2 or DOS sessions iconized. Close them as the OS2 device driver will not install successfully if these sessions are running. c) To successfully install, you will require the following information: *The OS/2 boot drive on which the PM driver is located. *The default ATI OS/2 driver directory is C:\MACH_OS2. After you have set the operating system to use the IBM supplied VGA driver: Starting OS/2 Driver Installation: 1) Start OS/2. 2) Check that OS/2 is using a standard VGA driver and that no other applications are running. For more information, see your OS/2 documentation. 3) Insert the ATI CD-ROM into your CD-ROM drive. 4) Open the OS/2 System folder. 5) Open the Command Prompts folder. 6) Open the OS/2 Full Screen command prompt session. 7) Type D: (D being the letter of your CD-ROM drive.) 8) Type CD UTILITY. 9) Type OS2INST. To copy mach64 utilities to your hard disk: 1) Follow procedure "Starting OS/2 Driver Installation" 2) Select Utilities Installation from the Main Menu. This copies the INSTALL program and utilities onto your hard drive. 3) Press ENTER to select the default destination directory. 4) When prompted, let the INSTALL program make changes to your Autoexec.bat file. 5) Select Quick Setup You need to select QUICK SETUP to specify a monitor. Proper monitor selection is necessary for correct resolution and refresh rate
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operation. 6) Select your monitor from the list. After you select a monitor, you are ready to copy the enhanced driver files. To copy the mach64 enhanced driver files: 1) Follow procedure "Starting OS/2 Driver Installation" 2) Select Drivers Installation from the Main Menu. 3) Select IBM OS/2 from the list of applications. Select Read Installation Notes for help and tips. 4) Select Install for the correct version of OS/2. 5) Press ENTER to select the default destination directory. or Specify a destination directory for the OS/2 driver files. Generally, this is the OS/2 boot drive. 6) After the files have been copied, press any key. 7) Press ESC to exit. You are now ready to install the enhanced driver for OS/2. To install the mach64 enhanced driver for OS/2: 1) Open an OS/2 full-screen command prompt session and type DSPINSTL. 2) When the Display Driver Install panel appears, select Primary Display. Click OK to bring up the driver selection list. 3) Select ATI mach64 enhanced (VX.xx) driver version from the list, and click OK. 4) In the Monitor Configuration Selection Utility, select Install Using Defaults for Monitor Type, then click OK. 5) When the source directory panel appears, choose Change and specify the location of the mach64 driver. (The default location is C:\MACH_OS2.) 6) Click SET. 7) Click INSTALL.
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8) Type EXIT to close the OS/2 full screen command prompt. 9) Shut down OS/2. 10) Re-start OS/2. It will default to 640x480 in 256 colors. To change screen resolution and/or color depth, see your OS/2 User's Guide. 11) Refer to the README64.INF file in the C:\MACH_OS2 directory for mach64 configuration details. 12.0 Installation Notes for Windows NT 3.5/3.5.1 and 4.0 1) Boot Windows NT. 2) Double-click the Main icon. 3) Double-click the Control Panel icon. 4) Double-click the Display icon. 5) Click Change Display Type. 6) Click Change. 7) Click Other. 8) Insert the NT ATI 3.5/3.51/4.0 diskette into your floppy drive For Windows NT 3.5, type the following: A:\NT35 (A being the letter of your floppy drive) OR D:\NT35 (D being the letter of your CD ROM drive) For Windows NT 3.51, type the following: A:\NT351 (A being the letter of your floppy drive) OR D:\NT351 (D being the letter of your CD ROM drive) For Windows NT 4.0, type the following: A:\NT40 (A being the letter of your floppy drive) OR D:\NT40 (D being the letter of your CD ROM drive) 9) Click OK. 10) Select ATI Graphics Accelerators. 11) Click Install. 12) Click Yes to change your system configuration.
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13) Click Continue to confirm the full path name. 14) After the files have been copied to your computer, click OK. 15) Reboot Windows NT. After reboot, the Invalid Display Settings window appears. 16) Click OK. The Display Settings dialogue box appears. 17) Select a desired display mode. For more detailed information about changing your display mode, click Help. 13.0 DMI support To install the ATI DMI Component Instrumentation: 1) Ensure that DOS and Windows versions of DMTF are already installed. If not, please follow the instructions provided with the DMTF package. 2) Run INSTALL and select "Utilities Installation" from the Main Menu. 3) Follow the screen instructions to completion. 4) When INSTALL is finished copying all necessary files, prezss <escape> to exit INSTALL. 5) Change directory to the mach64 (default) directory and type "INSTDMI". 6) You may now use the DOS or Windows browsers to examine the current status of your video card. 14.0 Reporting Problems If you experience difficulties, open the file REPORT.TXT and complete the Problem Report form.
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ANEXO C. Plano embudo.
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ANEXO C. Plano base.
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ANEXO D. Ejemplo reporte de prueba.
CONTEO DE MICROPARTÍCULAS EN ACEITE RESIDUAL
Tipo de vehículo: Volqueta Kodiak
Lugar de operación: Bogotá
Tipo de aceite utilizado: CASTROL ULTRA MAX VISCUS
Filtro de aire: FRANIG
Filtro de aceite: FRANIG
RESULTADOS
Resultado de conteo de partículas mayores a 10um
KILOMETRAJE CANTIDAD
PARTÍCULAS CLASIF. ISO
6000 134123 21
8000 235875 22
Resultado de conteo de partículas mayores a 20um
KILOMETRAJE CANTIDAD
PARTÍCULAS CLASIF. ISO
6000 130012 24
8000 151124 24
