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CLASE 20

Muestreo de

Grasas

DIPLOMADO: ANÁLISIS DE LUBRICANTE NIVEL I. PILARES DEL PROGRAMA

531

CLASE 20 – MUESTREO DE GRASAS

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1.- El participante explicará los objetivos del análisis de las grasas

lubricantes.

2.- El participante describirá las características de una buena muestra de

grasa.

3.- El participante identificará los procedimientos de muestreo de acuerdo

con la configuración de la máquina y empleará el dispositivo adecuado para

el muestreo

TEMA 1 – Objetivos del análisis de las grasas

Desarrollo

Analizar las grasas lubricantes tiene como objetivo evaluar las

condiciones de salud y contaminación de la grasa y el desgaste de la

maquina o mecanismo lubricado con la finalidad de diagnosticar las

condiciones de la grasa, su contaminación y el desgaste del

componente, con la finalidad de generar un pronóstico y con base a

ese pronóstico, elaborar las recomendaciones proactivas y preventivas

que permitirán extender la vida útil del equipo, incrementar su

disponibilidad y su confiabilidad. De igual manera un objetivo en el

análisis de muestras de grasa es conocer la causa raíz de problemas

que han originado la falla de elementos de máquina.

¿Sabías qué?

¿Las grasas sólo se analizaban post moren

para identificar la causa raíz de los

problemas y que casi nunca se analizaban

en servicio por no disponer de la

metodología adecuada?

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Análisis de grasa – Monitoreo de la funcionalidad de

la grasa y condición de los rodamientos

Traducción por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América

Noria Corporation.

Aproximadamente el 90 por ciento de todos los rodamientos están lubricados con grasa. Pero, ¿cuánto sabe usted de la grasa o de los rodamientos engrasados en su planta? El análisis de grasa no es ciertamente para cada rodamiento... tal vez ni siquiera para la mayoría de

los rodamientos. Pero cuando usted necesita saber qué pasa, un análisis exhaustivo de la grasa en cuestión puede evitar dolores de cabeza y

ahorrarle dinero.

Históricamente, el análisis de grasa se ha limitado a efectuar ensayos en las grasas nuevas para la aceptación del producto y control de calidad. Técnicamente, esto se debe al tamaño de muestra necesario para realizar

métodos ASTM (Sociedad Americana para Pruebas de Materiales, por sus siglas en inglés) convencionales en muestras de grasa. Sin embargo, en las últimas dos décadas, los nuevos métodos de análisis han permitido perfilar

la capacidad de servicio de la grasa empleando la mínima cantidad posible de grasa (0.00003527 de una onza).

Muestreo de grasas en servicio

Hay dos cuestiones filosóficas respecto al muestreo de grasas usadas. En primer lugar, si todo el rodamiento debe enviarse al laboratorio para extraer

toda la grasa que está detrás de los escudos, ¿qué tan bueno es el análisis? En segundo lugar, si puede llegar a la grasa en el rodamiento sin necesidad de desmontarlo, ¿la muestra es confiable y representativa de la condición

tanto de la grasa como del rodamiento?

Estos dos problemas son bastante diferentes. Si una planta tiene cientos de rodamientos engrasados, y es difícil removerlos para enviarlos al laboratorio

y así efectuar el análisis de grasa, sería necesario extrapolar la información obtenida de unos pocos rodamientos entre toda la población para sacar conclusiones adecuadas. Un ejemplo de esto podría ser identificar la causa

raíz de una serie de fallas repetitivas en rodamientos de toda la planta. La experiencia muestra que dentro de una aplicación y entorno dados, la mayor

parte de las fallas, si están relacionadas con la lubricación, se derivan de la misma causa raíz. Por lo tanto, vale la pena el esfuerzo de tomar un grupo de rodamientos con diferente vida útil y remitirlos para su análisis. Una vez

hecho esto, los resultados de los ensayos pueden utilizarse para tomar una



533

decisión informada acerca de la selección de la grasa, los intervalos de re-engrase, los mecanismos de desgaste comunes y los niveles de limpieza

típicos.

La segunda cuestión filosófica es si la muestra de grasa es verdaderamente representativa. Esto es un poco más complejo de resolver. En este caso, el

técnico tiene que estar consciente de las diferencias en la información que se puede obtener a partir de grasa situada en la interfaz de las pistas del rodamiento, en comparación con la grasa que ha sido empujada hacia

afuera y está en la zona exterior del alojamiento, así como la vital importancia que tiene el punto en el que se toma la muestra de grasa,

similar a lo que sucede con las muestras de aceite usado. Generalmente, la muestra de grasa que nos interesa es la que está haciendo el trabajo en las interfaces de contacto, en la zona de carga del rodamiento. Esta muestra de

grasa tendrá la mayor evidencia del desgaste, contaminación y degradación y, en general, será la más representativa, aunque es probable que sea también la más difícil de obtener.

Analizando muestras de grasa usada

Cambios en la consistencia de la grasa

La grasa está hecha de aceite base, un agente espesante o gelificante (algunas veces llamado rellenador) y aditivos, los cuales trabajan de la

misma forma que los empleados en los aceites. La consistencia de la grasa es controlada por el tipo de agente espesante, el aceite y su viscosidad. La grasa puede endurecerse o ablandarse en la operación debido a los efectos

de la contaminación, pérdida de aceite o por mecanismos de corte.

El método clásico con que se mide la consistencia de una grasa es mediante el ensayo de penetración de cono (ASTM D217). En este ensayo, la gasa se calienta a 25°C (77°F) y se coloca debajo de la punta del cono del

instrumento de prueba, como se muestra en la figura 1.



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Figura 1. Penetrómetro de cono estándar

Se deja caer el cono dentro de la grasa y se mide qué tanto penetra el cono en la grasa en décimas de milímetro. Mientras mayor sea la penetración,

menor es la consistencia de la grasa. El ensayo se repite después de “trabajar” la grasa para replicar los efectos del mecanismo de corte. De

hecho, la penetración trabajada de la grasa nueva es la propiedad bajo la cual está basado el sistema de clasificación de consistencia de las grasas del NLGI (Instituto nacional de Grasas Lubricantes, por sus siglas en inglés),

como se muestra en la tabla 1.

Tabla 1. Clasificación de consistencia de las grasas



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La penetración de cono usando el ensayo ASTM D217 requiere un gran volumen de muestra y normalmente no se lleva a cabo en muestras de grasa

en uso. Un método alternativo, ASTM D1403 emplea ¼ o ½ del volumen de muestra del ensayo ASTM D217, por lo que es más apropiada para el

análisis de grasa en uso.

Una alternativa más moderna a la penetración del cono, para estimar cambios en la consistencia de las grasas en uso, es el Análisis Termo Gravimétrico (TGA). El análisis TGA mide la masa de una sustancia en relación a su temperatura y se utiliza para determinar la pérdida de material al aumentar la temperatura. El análisis puede llevarse a cabo en una

atmósfera inerte, como nitrógeno, o una atmósfera reactiva, como oxígeno. Típicamente, se pesa una muestra de unos pocos miligramos y se calienta

bajo condiciones controladas. La pérdida de peso a temperaturas específicas permite al técnico evaluar la relación de aceite/espesante y se compara con la grasa nueva (sin usar); también se observa la presencia de compuestos

volátiles como el agua, permitiendo determinar cualquier cambio significativo en la química del agente espesante (ver figura 2).

Figura 2. Ejemplo de perfil TGA de una grasa



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Niveles de antioxidante en una grasa

Las grasas, como los aceites, contienen diversos aditivos. Los niveles de antioxidantes son de particular interés en la identificación de la vida útil de la grasa. La Calorimetría de Escaneo Diferencial (DSC) es un método analítico

moderno para medir el inicio de la oxidación en la grasa usada (ASTM D5483). Cuando se compara con la grasa nueva de referencia, el ensayo se

puede utilizar para determinar la vida útil restante (RUL) de una grasa. Esta prueba es análoga a la información que busca, si no en la metodología, el ensayo de RPVOT que comúnmente se utiliza para determinar la vida útil

restante (RUL) de aceites para turbinas y otros aceites lubricantes.

DSC funciona colocando una muestra de grasa usada en una celda de prueba. La celda se calienta y se presuriza con oxígeno. Cuando la grasa

empieza a oxidarse, se produce una reacción exotérmica, que libera calor. Midiendo el inicio de la reacción en la grasa usada (comúnmente llamado ‘punto de inducción’) en relación con la grasa nueva, se puede hacer una

estimación de la estabilidad a la oxidación de la grasa (ver figura 3).

Figura 3 – DSC de muestra de grasa en uso



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Las bandejas de muestra y de referencia están ubicadas en dos elementos calefactores idénticos. Están encerrados en un ambiente caliente y rico en

oxígeno. Conforme se calienta, se mide la diferencia entálpica entre las dos bandejas. Cuando la muestra de grasa comienza a oxidarse, ocurre una

reacción exotérmica, la cual genera calor. Este incremento de calor en la muestra de grasa en usada puede medirse, permitiendo determinar el inicio de la oxidación.

Al comparar este dato contra el de la grasa nueva, puede determinarse la

vida útil restante (RUL) del aditivo antioxidante presente en la grasa. Conociendo la vida en servicio de la grasa usada y el agotamiento del aditivo

antioxidante según lo medido en DSC, pueden determinarse los intervalos de reengrase apropiados o la efectividad de diferentes grasas para resistir la oxidación.

Viscosidad de la grasa

Con frecuencia no se entiende la viscosidad de la grasa. La viscosidad que aparece típicamente en la hoja de especificaciones del aceite por lo general

es la viscosidad cinemática del aceite utilizado en la formulación de la grasa, empleando el ensayo ASTM D445. La viscosidad cinemática del aceite base

es importante para asegurar que se utiliza la grasa correcta, que contiene el grado de aceite correcto para propósitos de lubricación. Sin embargo, también podemos medir la viscosidad de la propia grasa. Ya que una grasa

es un fluido no- newtoniano, sólo podemos medir su viscosidad aparente, porque la viscosidad de un fluido no-newtoniano cambia con el esfuerzo de corte. La viscosidad aparente de una grasa se determina usando el ensayo

ASTM D1092. Esta prueba mide la fuerza requerida para hacer pasar la grasa a través de un orificio bajo presión. Como tal, este ensayo es una

forma ideal para determinar las características de flujo de la grasa a través de tuberías, conductos, equipos de despacho, así como su bombeabilidad.

La reología es el estudio de la deformación y/o el flujo de la materia cuando se somete a tensión, temperatura y tiempo. Un reómetro sólo requiere unos

pocos gramos de muestra para llevar a cabo el análisis, dando mucha más información que la penetración de cono o las mediciones de la viscosidad

aparente. Esto hace de la medición reológica una prueba ideal para pequeñas cantidades de grasa en uso. La medición de las características reológicas de la grasa podría pronto sustituir tanto a la penetración de cono

como a la medición de la viscosidad aparente.



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Punto de goteo

El punto de goteo de una grasa es la temperatura a la cual la grasa cambia de estado semisólido a líquido. El punto de goteo ayuda a establecer la máxima temperatura de uso de la grasa, la cual típicamente está entre 50 y

100°C debajo del punto de goteo determinado experimentalmente. El punto de goteo puede ayudar a establecer si se está empleando la grasa correcta y

para determinar si la grasa en uso se encuentra en condiciones para continuar en servicio.

Contaminación de la grasa en uso

Muchos rodamientos fallan prematuramente debido a la contaminación. La contaminación de la grasa puede provenir no sólo de contaminantes del ambiente, como la tierra y el agua, sino por contaminación cruzada de otros

tipos de grasas. Este es un gran problema en las grasas debido a que muchos agentes espesantes son incompatibles, dando como resultado un

notable cambio en su consistencia (ya sea que se reblandezca o endurezca), o la separación del aceite base del agente espesante. Hay varias formas de determinar la presencia de contaminantes en una muestra de grasa en uso.

La contaminación con agua u otros tipos de grasas puede identificarse por

FTIR (espectrometría infrarroja por transformadas de Fourier, por sus siglas en inglés), como se ve en la figura 4. FTIR también puede medir el tipo de

espesante y su concentración, además de subproductos de oxidación.

“Nada ocurre porqué sí. Todo en la vida es

una sucesión de hechos que, bajo la lupa

del análisis, responden perfectamente a

causa y efecto.”

Richard Feynmann

Frase

Célebre



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Figura 4 – Análisis de grasas por FTIR

Si se sospecha de contaminación con grasas de diferente tipo, puede ser

factible efectuar un análisis de elementos (después de digestión ácida) para buscar metales comunes presentes en el agente espesante. Por ejemplo, una

grasa que se supone es de aluminio complejo, pero se ha contaminado con una grasa de sulfonato de calcio, mostrará tanto aluminio como calcio en el análisis espectrométrico, lo que indica un problema de contaminación.

Medición de bajo contenido de agua

FTIR puede identificar la presencia de agua. Sin embargo, no es sensible a niveles bajos. El agua en el rango de partes por millón (ppm) puede medirse

empleando una variación de ASTM D6304 – Método estándar para determinación de agua en productos del petróleo, aceites lubricantes y aditivos por el método de titración coulométrica Karl Fischer. Este método

permite la destilación de agua empleando una torre de destilación a 120°C (248°F) en un recipiente para titración en donde se solubiliza en tolueno y

es rociada con nitrógeno. La mezcla de agua/tolueno es titrada entonces utilizando el reactivo Karl Fischer de acuerdo con ASTM D6304. Los niveles de detección empleando este método están en el rango bajo de ppm.



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Metales de desgaste y contaminación con partículas

Los métodos convencionales para medir el desgaste son el análisis ferrográfico y el análisis de elementos. Aunque la estimación cuantitativa de las partículas de desgaste es difícil en una muestra de grasa en uso

empleando análisis de elementos, dada la dificultad para obtener una muestra representativa, el análisis ferrográfico técnica por naturaleza

cuantitativa, es ideal para determinar el mecanismo de desgaste activo y la severidad del problema en rodamientos lubricados por grasa.

El análisis ferrográfico en grasas en uso se hace extrayendo las partículas de desgaste de la muestra y analizándolas visualmente empleando un

microscopio óptico, en forma similar a como se hace en las muestras de aceite (ver figura 5).

Figura 5. Análisis ferrográfico (izquierda) muestra una gran concentración de silicio

abrasivo en la grasa. El ferrograma (derecha ) muestra desgaste severo de corte. Esta información ayuda a identificar la causa raíz de fallas prematuras de rodamientos.

Observando la morfología de la partícula, a menudo es posible emplear análisis ferrográfico para identificar la causa raíz de falla prematura de

rodamientos, permitiendo que se tomen las acciones correctivas apropiadas.



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Métodos de administración de límites de precaución y críticos

Los métodos para establecer límites de precaución y críticos varían de acuerdo con la experiencia del usuario. Los valores de precaución son aquellos que están por arriba o por debajo de la norma, mientras que los

valores críticos son aquellos que están más allá de los niveles de operación. Una de las preocupaciones principales al establecer una base de datos

nueva es establecer los criterios a un nivel tal que alerte al operario de un cambio en la condición de la máquina o lubricante, avisándole con suficiente anticipación para tomar una decisión oportuna, y lo suficientemente

realística para que no se presenten alertas prematuras.

Valores absolutos

Los valores absolutos, también conocidos como números fijos o duros,

pueden asignarse a cualquier característica. Esos valores están basados en el tipo de máquina y tipo y grado de la grasa. En algunos casos, los valores

fijos pueden obtenerse del fabricante original del equipo (OEM, por sus siglas en inglés). En casos en donde no se cuenta con valores recomendados, el límite fijo puede establecerse empleando la experiencia del laboratorio con

el lubricante específico y combinación de máquinas. Es importante recordar que los números duros de valores de precaución son un punto de arranque de un programa que contiene muchos valores desconocidos.

Durante la fase inicial del programa, no es extraño que los valores críticos

se mantengan sin cambio e invalidados por un periodo considerable de tiempo. Si el conjunto de valores críticos es inapropiado para la máquina en

su configuración única, el riesgo de falla de la máquina se mantiene más alto de lo aceptable.



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Tabla 2. Establecimiento de alarmas para análisis de metales

Análisis estadístico

El análisis estadístico de metales de desgaste es efectivo cuando se cuenta con bases de datos maduras. Se requiere contar con una base de datos

madura (típicamente 30 o más datos); por lo tanto, normalmente se basa en grupos de equipos similares, en lugar de una sola pieza de máquina o equipo. Una vez que se cuenta con suficientes datos históricos de una

máquina en particular, puede aplicarse el análisis estadístico a esta sola máquina.

Porcentaje de cambio

Para algunos ensayos, como la proporción de aceite vs. espesante, es más apropiado establecer valores sobre el porcentaje de cambio en lugar del

método de desviación estándar. Una ventaja de este tipo de alerta es que no requiere de una población estadística válida si se tiene la línea de base. Muchos límites de precaución por porcentaje pueden convertirse a valores

absolutos cuando el valor de la línea de base es una cantidad conocida o el ensayo tiene valores típicos publicados.



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Tendencia de desempeño o tasa de cambio

El establecimiento de valores de alerta basados en la tasa de cambio de los datos, o en la pendiente de la curva, para un metal de desgaste específico por encima de un valor mínimo predeterminado, se puede lograr después de

que se han introducido tres conjuntos de datos iniciales. La lógica detrás de esta técnica es simplemente que se requiere de un mínimo de tres puntos

para graficar una curva, proporcionando información adicional al analista, con base en gran medida en la correcta y consistente obtención de los valores de tiempo de operación, normalmente horas. También es probable

que sea invalidada por otras variables, tales como técnicas de muestreo inconsistentes.

Establecimiento de límites

En las muestras en la Tabla 2, es fácil ver cuál de ellas tiene hierro, aluminio, cobre y silicio. Las alarmas establecidas están basadas en 18

muestras tomadas del interior del alojamiento de diferentes rodamientos. Muchas veces (como en este caso) el analista debe hacer un juicio inicial sobre lo que se considera normal. Después de ordenar los datos por el

contenido de hierro, es claro que hay un punto de quiebre en 144 ppm. Considerando normales todas las muestras por debajo de 144 ppm de hierro, queda establecida la base para el analista.

Muestras OK: A la media (promedio) de todos los datos normales se le suma la desviación estándar (s) de todos los datos normales. Esas muestras se consideran OK.

Muestras anormales: La media más 2 veces la desviación estándar

Esas muestras se consideran CRÍTICAS.

Los métodos modernos de análisis para muestras de grasa en uso son rápidos, sofisticados y requieren de sólo una fracción del volumen de grasa necesario en el pasado. Se pueden tomar excelentes decisiones de

mantenimiento, que ayuden a reducir costos, utilizando el análisis de grasa en uso como la base para los programas de mantenimiento preventivo y

predictivo.



544

Ejemplo

Hasta hace 10 años, no era práctica común el analizar grasas en servicio.

Normalmente el análisis de las grasas se efectuaba como una actividad post-

mortem, cuando había ocurrido una falla y se deseaba encontrar la causa raíz. En

la actualidad se han desarrollado técnicas y dispositivos para la toma de muestras

y nuevos laboratorios de campo que con una pequeña cantidad de muestra pueden

evaluar las propiedades de las grasas, su contaminación e identificar el desgaste

de los componentes.

Resumen

Para que el análisis de la grasa lubricante sea efectivo, la muestra

debe ser obtenida de una zona donde el lubricante se encuentre activo

de la máquina. El análisis de la grasa lubricante puede identificar la

condición de la grasa, su contaminación y la condición del elemento

de la máquina que protege.

Para que una muestra de grasa sea

representativa, es necesario que la grasa

esté trabajando lo más cercano posible al

elemento del componente. Si se toma la

muestra de la purga de grasa, sería el

equivalente de tomar una muestra de

aceite del fondo del tanque. La

contaminación y el desgaste histórico se

acumularán allí.

Reflexiona



545

Ejercicio

DESCARGA EL ARCHIVO EJERCICIO CLASE 20.PDF, PARA QUE PUEDAS

REALIZAR LA ACTIVIDAD DE LA CLASE.



546

Formato

Descarga tu formato, el cual muestra la Descripción de las pruebas a las grasas.



547

TEMA 2 – Características de la muestra de grasa

Desarrollo

Una muestra de grasa debe contener la información real de lo que está

sucediendo el equipo con relación a la salud y contaminación de la

grasa y con el desgaste del equipo. Debe ser tomada asegurando que

la información contenida en ella no se vea alterada por el medio

ambiente que rodea al equipo. Se debe asegurar que los accesorios

para la toma de muestra estén libres de cualquier contaminante que

pueda afectar los resultados del laboratorio. Se debe respetar la

frecuencia de muestreo a fin de que las tendencias tengan sentido y

poder diagnosticar y pronosticar adecuadamente para generar las

recomendaciones de mejoras en forma más acertada.

Muestreo de Grasa

• Análisis post-mortem: Se toma con las piezas desarmadas y se

remueve la grasa o residuo de las áreas dañadas de la máquina

• Rodamientos o engranes en servicio: Utilizando una pajilla limpia,

abate-lenguas, etc. Por lo general se coloca la muestra dentro de una

botella de muestra

• Método de la manguera o jeringa: La grasa no se puede succionar

fácilmente y es muy difícil extraerla de la manguera y prepararla para

su análisis

• El método de “Grease thief”: Permite extraer grasa de las zonas de

lubricación activa en rodamientos de motores eléctricos, cajas de

engranes, válvulas motorizadas (MOV) y otras máquinas críticas

• ASTM D7718-11 es el nuevo método estándar para el muestreo de

grasa, que emplea la metodología del Grease Thief

• Nuevos métodos de análisis permiten menores cantidades de muestra

de grasa.

• La rosca en el extremo del dispositivo puede conectarse al puerto de

purga para capturar la grasa purgada del rodamiento .

• La rosca del otro extremo de la manija se usa para instalar una

extensión en forma de T que permite accionarla a distancia para tomar

la muestra.



548

Ejercicio

DESCARGA EL ARCHIVO EJERCICIO CLASE 20.PDF, PARA QUE PUEDAS

REALIZAR LA ACTIVIDAD DE LA CLASE.



549

Resumen

Analizar las grasas en servicio proporciona una gran cantidad de

información con relación al funcionamiento y desempeño de la misma

grasa, su contaminación y por supuesto el desgaste activo en el

componente. Cada vez es más utilizado el análisis de grasa para

incrementar la confiabilidad de los componentes críticos y como

complemento de las técnicas de análisis de vibraciones y ultrasonido.

¿Sabías que el uso de dispositivos no

adecuados para la muestra de toma de

grasas conlleva a que ésta no sea

representativa de las condiciones de la

misma grasa del elemento lubricado?

¿Sabías qué?

¿Cuáles serían las ventajas de analizar una

muestra de grasa en servicio?

Reflexiona



550

TEMA 3 – Dispositivos de toma de muestra de grasas

Desarrollo

La parte más complicada en el análisis de grasas es la toma de

muestra. Los objetivos de una muestra de grasa son similares a los

de la muestra de aceite: obtener el máximo de información de lo que

ocurre en el componente y la grasa que la lubrica, sin embargo esto

no siempre es fácil de conseguir a menos que el componente sea

desarmado. En recientes tiempos se han desarrollado dispositivos

especiales para la toma de muestra de grasas que hacen más fácil el

proceso sin tener que parar el equipo y desarmarlo. El método del

EPRI utiliza una bomba de vacío y una manguera de plástico para

extraer la muestra de grasa de los engranajes y del alojamiento de los

rodamientos. Otra forma de extraer la muestra es insertando un tubo

de plástico rígido (como el que se usa para beber) para extraer la

muestra y posteriormente la sección que contiene la grasa se corta y

se coloca en una botella de muestra. La norma ASTM D7718-11 utiliza

un dispositivo conocido como "Grease Thief" para extraer las

muestras. Es uno de los métodos más reconocidos por la industria ya

que la muestra es tomada en condiciones de funcionamiento normal

del equipo y la contaminación se minimiza.

Algunas pruebas de análisis de grasas

lubricantes pueden ser realizadas con tan

solo 0.999887681 mg (0.00003527 onzas)

¿Sabías qué?



551

Ejemplo

Para la toma de muestra de grasa se han utilizado diferentes dispositivos e

instrumentos. Todo depende de la configuración de la maquinaria y el

componente. Algunos de los instrumentos y dispositivos más usados son:

El tubo plástico que se utiliza para beber, una tableta de madera o abate-

lenguas, manguera de plástico y bomba de vacío, jeringa y dispositivos

especiales como el "Grease Thief" - Ver archivo Ejemplos Clase 20."

Resumen

La toma de muestra de la grasa es en ocasiones complicado, ya que

acceder a la grasa que está en contacto con los rodamientos no es

tarea sencilla. Se han desarrollado técnicas y dispositivos que hacen

cada vez más factible la extracción de la grasa para fines de su análisis

de mantenimiento.

Si para hacer el análisis de la grasa

lubricante se debe desarmar el rodamiento,

entonces; ¿qué tan efectiva puede ser esta

herramienta?

Reflexiona



552

TEMA 4 – Procedimientos de muestreo de grasas

Desarrollo

El diseño de los procedimientos de toma de muestra de grasa depende

del objetivo y del dispositivo utilizado para su extracción. El

procedimiento de extracción de la grasa debe ser diseñado y

documentado considerando la condición de operación del equipo a

muestrear para que se cuiden la seguridad y la ergonomía a la vez que

se obtiene la muestra representativa. Los técnicos deben ser

entrenados en el procedimiento para que sea ejecutado de manera

consistente y pueda ser supervisado.

Prueba Fácil para Medir la Consistencia de la Grasa

En muchas ocasiones en las que un aceite diseñado para lubricar una

superficie de la maquinaria no se mantiene en su lugar lo suficiente como

para efectuar eficientemente su función clave. Para esas ocasiones, los

fabricantes confían en el uso de la grasa. Una grasa se forma espesando el

aceite con uno de varios tipos de agentes gelificantes o espesantes que hacen

que el aceite adquiera consistencia. Una grasa debe hacer efectivamente dos

cosas para ser útil. Primero, la grasa debe mantenerse en su lugar. Segundo,

manteniéndose allí, la grasa debe liberar gradualmente su reserva de aceite

en los componentes cargados, de tal forma que el aceite y los aditivos

puedan hacer sus respectivos trabajos.

“Toda revolución es el final de un proceso,

y hasta que se cumpla ese proceso,

solamente se anotan parciales”.

John William Cooke

Frase

Célebre



553

La consistencia es una propiedad importante de la grasa. Está relacionada

con una de las dos principales funciones del lubricante: permanecer en un

lugar determinado.

La consistencia de la grasa se mide en laboratorios por la prueba ASTM

D217. Se requiere equipo y experiencia que generalmente no está a la mano

en la planta. Lo mismo sucede para medir la consistencia o viscosidad del

aceite (vea ASTM D445). La medición de la viscosidad del aceite en planta

se hace fácilmente empleando un medidor de viscosidad (vea la Guía de

Lubricación EPRI NMAC, Rev. 3, página 5-4). Medir la consistencia de la

grasa en planta también utiliza un equipo simple, aunque un poco más

complejo que el medidor de viscosidad, debido a que las grasas son más

complejas por su naturaleza. En este artículo se verá cómo implementar y

ejecutar esta simple prueba.

Las válvulas actuadoras Limitorque operadas por motor se utilizan

ampliamente en plantas de generación nuclear. Ciertas grasas tienden a

endurecerse durante el uso y, si continúa así, puede interferir con el

funcionamiento del equipo. Por esta razón, los procedimientos de

mantenimiento especifican la consistencia de la grasa a la cual debe

cambiarse el lubricante. Este cambio no es dependiente del tiempo y debe

hacerse sólo cuando se comprueba que se requiere hacerse. Es necesario

monitorear la consistencia de las grasas en uso en la caja de engranes

principal a fin de determinar cuándo debe ser cambiado el lubricante.

El método de inspección se desarrolló principalmente para esta aplicación,

y para proporcionar un método simple y a la vez adecuado que pueda ser

efectuado en sitio. Este método también puede ser útil para efectuar

chequeos de calidad en grasas nuevas que han permanecido almacenadas

por un periodo prolongado de tiempo.

El Instituto Nacional de Grasas Lubricantes de los Estados Unidos (NLGI,

por sus siglas en inglés) define grados de consistencia de la grasa basándose

en el método de penetración de la grasa ASTM D217. Por ejemplo, Grado 1

está en el rango entre 310 a 340 mm/10. Hay una diferencia de 15 entre

cada grado y de 30 como rango dentro del grado, por ejemplo, Grado 2 es

entre 265 y 295. Esto es similar al sistema de graduación ISO para los

aceites; por ejemplo, el grado 32 cubre de 28 a 36 centistokes a 40°C. El

sistema para estimar la consistencia de la grasa en sitio requiere colectar

una serie de grasas de grado conocido y compararlas con el material

desconocido. Se utiliza un cuchillo o espátula para recoger la grasa. Es fácil

comparar lo conocido contra lo desconocido.



554

Figura 1. Kit de Prueba de Grasa TXU

La figura 1 muestra el kit ensamblado en TXU Energy. Este kit consiste de

6 muestras de referencia: Grados 0, 1, 1½, 2, 3 y 4. El grado 1½ se incluyó

por ser la grasa Mobilgrease 28, una grasa ampliamente usada en los

reductores de los válvulas operadas por motor (MOV) actuadores Limitorque

(de hecho, este kit tiene como intención probar grasas para actuadores). Las

otras muestras de referencia son Nebula EP O, EP 1, Marfak EP 2, Alvania

EP 3 y Andock C (grado 4). Deben seleccionarse grasas de referencia que no

son propensas a cambiar de consistencia con el paso del tiempo. En

situaciones en las este no es el caso, como con Nebula EP o y EP 1, las

muestras de referencia son sustituidas con grasa fresca una vez por año.



555

Figura 2. Prueba de grasa con el kit TXU

Figura 3. Tubo de muestreo posicionado cerca del sinfín del reductor principal en el

actuador MOV

La jeringa y el tubo en el kit se diseñaron para permitir la obtención de

muestras representativas de grasa para la prueba. La figura 3 muestra el

tubo dentro del actuador MOV en posición para extraer la muestra cerca del

sinfín en la caja de engranes principal. El tubo se introduce por un puerto

exterior en donde se acopla la jeringa. La muestra para la prueba es extraída

ejerciendo vacío en el tubo. El vacío se crea al jalar el émbolo en la jeringa.

Es importante extraer la muestra cerca del sinfín en el actuador porque es

el área en donde la grasa está más estresada cuando el actuador está



556

operando. El tubo y la jeringa pueden utilizarse para tomar muestras de

otras y equipos.

El kit en la figura 1 también incluye un plato en el que se colocan la grasa

conocida y la desconocida, y una pequeña espátula metálica para trabajar

la grasa. La figura 2 muestra el plato en uso. Note que las grasas que se

están trabajando con la espátula. Es deseable trabajar las grasas para una

prueba subjetiva de esta naturaleza y para comparar la consistencia de la

muestra de grasa usada. Generalmente, la grasa grado cuatro es el límite de

consistencia para una adecuada operación de maquinaria en movimiento.

Una visión más conservadora podría ser que la grasa grado 3 sería el límite,

particularmente cuando se trata de alta velocidad (mayor o igual a 3600

rpm).

Esta simple prueba de grasa es una importante herramienta de

mantenimiento predictivo, particularmente con actuadores MOV. Puede

efectuarse en la planta para obtener respuestas rápidas que ayudarán a

detectar problemas y dirigir el mantenimiento necesario.

La ventaja primordial de este enfoque es que el método puede usarse

rápidamente y en el equipo que contiene la grasa que va a probarse. Las

muestras no necesitan trasladarse a sitios remotos para las pruebas. Puede

tomarse una decisión ya sea que se requiera efectuar un cambio debido a la

consistencia de la grasa y se requiere, justo en el equipo mismo. La

desventaja del método es que uno no obtiene un número real de penetración.

En su lugar, se obtiene un número de grado. Esto, sin embargo, es tan

exacto como se requiere en una tarea de mantenimiento. Otra desventaja es

la pequeña muestra de grasa requerida especialmente cuando se extrae de

ubicaciones difíciles de alcanzar.

Adoptar este proceso de muestreo y evaluación de grasa ayudará

significativamente a prevenir fallas relacionadas con MOV, debido a que

puede obtenerse una muestra representativa y a que se proporciona un

método probado para determinar la calidad de la grasa muestreada.

Mejores datos y mejores tendencias en la base de datos proporcionan

ingredientes clave para monitorear y crear tendencia de la degradación de

la grasa permitiendo medios más predictivos o basados en condición para

programar la reparación en una base válvula por válvula.



557

Ejemplo

El EPRI diseñó un procedimiento para la toma de muestras utilizando una manguera de plástico. El estándar ASTM D7718-11 emplea un dispositivo comercial llamado "Grease Thief" para la toma de muestras de grasas en

servicio.

Resumen

Los procedimientos de toma de muestra en grasas deben ser

diseñados para lograr los objetivos de la muestra y a la vez hacerlo

dentro de un entorno de seguridad y ergonomía. Procedimientos bien

diseñados, documentados, entrenados y supervisados son la clave

para una muestra exitosa.

Si puedes obtener la muestra de grasa

lubricante sin tener que desarmar el

rodamiento, ¿qué tan representativa es la

muestra de la condición de la grasa y del

rodamiento?

Reflexiona



558

TEMA 5 – Cantidad de muestra

Desarrollo

La cantidad de muestra de grasa dependerá de los ensayos a realizar.

Algunas pruebas requieren cantidades grandes que por razones

prácticas no pueden ser extraídas de un componente. Esto es una

limitación para algunas pruebas. Algunas pruebas de las propiedades

de las grasas, su contaminación y desgaste pueden ser efectuadas con

muestras relativamente pequeñas. Los equipos de análisis en campo

operan con cantidades muy pequeñas de grasa.

ASTM desarrolla una nueva práctica estándar para el

muestreo de grasa Traducido por Roberto Trujillo Corona, Noria Latín América

Noria Corporation.

La Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM, por sus siglas en inglés) publicó recientemente el método D7718-11,

proporcionando una práctica estándar aprobada para el muestreo de equipo crítico

lubricado por grasa.

El nuevo estándar emplea la metodología del Grease Thief, que permite al usuario obtener una muestra de grasa en servicio de

rodamientos, cajas de engranajes, moto-válvulas y otras máquinas críticas, para

monitorear su condición y llevar la tendencia de los análisis.

Este análisis de grasa lubricante en servicio no sólo puede ayudar a predecir la vida y condición de los componentes lubricados por grasa, sino que

también puede combinarse con otras tecnologías, como la termografía infrarroja, análisis de vibraciones y análisis ultrasónico para predecir

cuándo una máquina podría fallar.

La información que se obtiene a través de esos análisis puede incrementar el tiempo efectivo de operación prediciendo la falla de componentes lubricados por grasa como parte del programa de mantenimiento predictivo.



559

Esta predicción de falla podría mejorar el nivel de seguridad de todos los que trabajan alrededor del componente.

“El nuevo estándar establece métodos para obtener buenas muestras de muchos tipos de componentes” dice Richard Wurzbach de MRG Labs. “Hasta ahora, no contábamos con una guía confiable para tomar muestras

de grasa, que había limitado severamente el uso del análisis de grasa como una herramienta de diagnóstico. Con la llegada de nueva tecnología y un enfoque estándar para el muestreo, se ha abierto la puerta para que el

análisis de grasa tome el reto de mejorar la confiabilidad de turbinas de viento, robótica, plantas de energía, operaciones mineras y manufactura”.

El uso del Grease Thief en lugar de los tapones de drenado de los

rodamientos de los motores permite la purga adecuada de la grasa a la vez que la captura para su análisis.

Tradicionalmente, el análisis de vibraciones se emplearía para monitorear la condición mecánica de un motor eléctrico lubricado por grasa. Sin

embargo, con el dispositivo de muestreo Grease Thief, usted puede extraer una muestra de grasa razonablemente representativa para detector mezcla,

degradación de la grasa y presencia de partículas de desgaste o contaminantes sólidos.

“Esta práctica estándar es la base para que las compañías creen procedimientos y procesos para asegurar el monitoreo confiable de la grasa

y de la condición de los componentes lubricados por grasa”, añade Wurzbach. “Se definen cinco métodos, proveyendo las precauciones

correspondientes y los pasos, herramientas y métodos, para obtener consistentemente las muestras de grasa y enviarlas al laboratorio para su análisis”.

El analizador Grease Thief utiliza un proceso de extrusión para medir

cambios en la consistencia de la grasa y sus características de fluidez, y prepara una película delgada para su posterior análisis con instrumentos

típicos del análisis de aceite. El kit de muestreo proporciona la oportunidad para obtener resultados con tan solo un gramo de grasa.

“De la misma forma en que el análisis de aceite se ha visto favorecido con el uso de accesorios para el muestreo y se han escrito procedimientos de

muestreo, los resultados del análisis de grasa pueden ahora establecer un cimiento firme para obtener resultados consistentes y confiables”, recalca Wurzbach. “La limitada circulación de la grasa en la maquinaria obliga a

que se tomen las muestras de grasa cuidadosamente estableciendo la mejor



560

práctica y empleando las herramientas correctas. Con la tecnología de muestreo Grease Thief y la guía de los procedimientos basados en ASTM

D7718, los usuarios ahora tienen la capacidad de monitorear confiablemente e incrementar la confiabilidad de componentes críticos

lubricados por grasa”.

Para más información, visite www.astm.org o póngase en contacto con MRG Labs en www.mrgcorp.com.

Resumen

La cantidad de muestra de grasa estará en función de la cantidad y

tipo de ensayos a efectuar. Algunas pruebas e instrumentos de campo

requieren cantidades pequeñas de grasa para el análisis. Consulta

con tu laboratorio las cantidades requeridas.

¿Sabías que si no conoces la cantidad de

muestra a tomar para realizar los ensayos

a una grasa posiblemente el laboratorio no

puede analizar por completo esa muestra?

¿Sabías qué?


http://www.astm.org/

http://www.mrgcorp.com/


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LINGOTE DE ORO

1. Los objetivos del análisis de las grasas lubricantes es el mismo que el del análisis de aceite.

2. Se requiere identificar la condición de la grasa en sí misma, su

contaminación y la condición del rodamiento o componente que

lubrica. Lo más complicado es conseguir una muestra suficiente y

representativa.

Palabras Clave

EPRI:

Instituto de investigaciones eléctricas.

ASTM D7718-11: Método estándar para la obtención de muestra de grasas lubricantes de la maquinaria en condiciones de operación.

Grease Thief:

Dispositivo utilizado para extraer muestras de grasa.


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