Fundamentos de tribolog a y lubricaci n (2)

INSTITUTO PROFESIONAL INACAPSEDE TALCAHUANO

“Fundamentos de Tribología y Lubricación”

Programa de Estudios : Ingeniería en Mantenimiento IndustrialAsignatura : Mantenimiento Predictivo I

Elaborado por Jorge Norambuena Sanzana

Talcahuano, Septiembre de 2003

Fundamentos de Tribología y Lubricación 1

Fundamentos de Tribología y Lubricación

Tribología.Es la ciencia que estudia los fenómenos de fricción, de desgaste y de lubricación, y cómo

afectan la vida útil de los equipos, en ella convergen la ingeniería mecánica, la metalúrgica, la física y la química.

La secuencia de una falla viene dada por:

Es un hecho conocido que la lubricación es esencial para el trabajo de las máquinas. Como la sangre para el cuerpo humano, el lubricante es para los motores un líquido vital, que circula a través de todas las partes internas en movimiento relativo del equipo, recolectando innumerables partículas originadas por el desgaste acelerado de los mecanismos, la entrada de impurezas del medio ambiente o por compuestos procedentes de su descomposición.

Un lubricante no puede trabajar adecuadamente si está fuera de especificaciones por agotamiento de aditivos o contaminado. Asimismo, cuando una máquina entra en un modo de desgaste, el lubricante arrastra éstas finas partículas de desgaste generadas por la condición anormal de operación.

Tribología Aplicada.Los análisis de aceites en uso, constituyen un medio para diagnosticar las condiciones de

la maquinaria y de su lubricante, de fácil implementación en los programas de mantenimiento predictivo y aplicables en todos los sistemas de circulación cerrada, tales como turbinas, motores de combustión interna, transmisiones, cajas de engranajes, compresores, y sistemas hidráulicos.

Un programa de Tribología Aplicada basada en un análisis de aceites consiste en un plan de toma de muestras, seguimiento y control periódico de los resultados de análisis de aceites, en los cuales se combinan varios tipos de pruebas, que conjugados con un sofisticado sistema de manejo de información permite comunicar al área de mantenimiento las condiciones internas de sus equipos, la definición de los aspectos a mejorar, los componentes defectuosos, el asentamiento del motor tras una reparación y por supuesto la vida remanente del lubricante, y del equipo.

Aunque existe gran variedad de pruebas para establecer las condiciones del aceite y el comportamiento del motor, las más empleadas son los análisis espectrométricos, los físico-químicos y los de infrarrojos.

El Servicio de Tribología Aplicada cuenta con la más avanzada tecnología para la detección temprana de fallas en equipos industriales, marítimos, terrestres y aeronáuticos que requieren de una constante y efectiva lubricación para su óptimo funcionamiento.

Todos los procedimientos y técnicas utilizadas por laboratorios cumplen con los estándares de ASTM y la metodología utilizada está basada en el programa unificado de análisis de aceites "JOAP", según los lineamientos del Departamento de Defensa Norteamericano: NAVY 17-15-50. ARMY TM 38-301. AIR FORCE 33-1-37.

Cada muestra que es enviada a laboratorio es analizada, con el fin de definir condiciones de desgaste de equipos a través de la evaluación de partículas metálicas y la determinación de contaminantes en lubricantes.

Jorge Norambuena Sanzana

Fricción Desgaste Daño Mecánico Rotura


Análisis para monitoreo de condiciones de equipos y aceites lubricantes.El Servicio de Tribología aplicada, se basa en el proceso mediante el cual la muestra de

los aceites lubricantes en funcionamiento o ya usados, son llevadas al laboratorio donde, a través de los análisis correspondientes, se determina el grado de desgaste de un equipo y el deterioro y/o contaminación del lubricante, para su correspondiente inserción en los programas de mantenimientos predictivos-proactivos del cliente.

El proceso de análisis de aceites usados se inicia con la toma y correcta identificación de la muestra, en este sentido la identificación previa de los equipos o maquinarias, puntos de muestreos, tipo de lubricante, y de ser posibles los límites normales y condenatorios establecidos por los fabricantes de los equipos son requisitos indispensables para el correcto tratamiento y control de las muestras enviadas al laboratorio. Esta información es alimentada en el sistema experto con el fin de formar el banco de datos del cliente.



Análisis Espectrométricos.Espectrómetro de emisión que cumple con los requerimientos dictados por el programa

unificado de análisis de aceites (JOAP) y de la fuerza aérea de EEUU (Air Force T.O. 33B4-2-29-1 y Navy NA 17-15-BF-95 ) configurado para analizar la presencia de 19 elementos causada por desgaste, contaminantes y aditivos.

Conteo de Partículas.Contador de partícula capaz de determinar numero de partículas por mililitro, tamaño de

partícula y código ISO de Contaminantes Sólidos presentes en aceites lubricantes.

Ferrografía.Ferrógrafo y microscopio para la evaluación de partículas metálicas presentes en los

aceites permitiendo determinar gravedad y tipo de desgaste.

ViscosidadViscosímetros oscilatorios y cinemáticos para la determinación del grado de viscosidad

(SAE o ISO ) del aceite.

TAN/TBN.Tituladores automáticos que permiten la evaluación del número total de neutralización,

para la determinación de componentes ácidos en el lubricante generalmente producto de oxidación y del número total de bases, para la determinación de la carga alcalina del aceite.

Infrarrojo.A través de la técnica de Infrarrojo por transformada de Furier (FTIR), podemos

determinar los niveles de contaminación del aceite por: agua, hollín, nivel de oxidación, combustible, glicol.



Los resultados de análisis son transmitidos de los equipos de ensayo al sistema, donde los datos son almacenados por cliente, equipo y punto de muestreo, con el fin de monitorear gráficamente los resultados y su comparación con los límites establecidos para dicho equipo.Otros ensayos opcionales pueden ser llevados a cabo en el Laboratorio Central tales como: Dilución por Combustible, Insolubles en Pentano, Punto de Inflamación, Contenido de Agua, Sedimentos, etc. así como los ensayos correspondientes a la Evaluación de Aceites automotores, industriales y marinos vírgenes.

La información recopilada en el sistema es validada contra los límites normales y condenatorios establecidos para el equipo y sus condiciones de operación con el fin de establecer las condiciones y tendencias de tanto del equipo como del lubricante. Adicionalmente el sistema reconoce comentarios sobre las desviaciones y tendencias, lo que permite definir recomendaciones al cliente sobre las condiciones del equipo y del lubricante.

Los reportes de análisis son entregados por fax o vía E-mail al cliente en un tiempo estimado máximo 72 horas desde arrivada la muestra al laboratorio. Este reporte se entrega por equipo y punto de muestreo con el fin de que el cliente pueda realizar un seguimiento a las condiciones de la maquinaria y del lubricante en dicho equipo, de igual forma el reporte contiene observaciones referentes a los resultados para que el cliente posea información necesaria para llevar a cabo su mantenimiento preventivo-proactivo.



Interpretación de Análisis de Aceite

El análisis de aceite es una estrategia del Mantenimiento Proactivo y Predictivo ampliamente utilizada y de grandes beneficios económicos. Los avances en computación, programas e instrumentación han propiciado grandes cambios en el campo. Esta nueva tecnología hace que los programas de análisis de aceite sean más fáciles de administrar y asegura un alto retorno del dinero invertido en mantenimiento. Muchas compañías en Latinoamérica están utilizando software para dar seguimiento a la información de operación y desempeño de sus equipos. Hay algunos programas independientes de análisis de aceites que permiten desde la comunicación con los laboratorios, la administración de los resultados, impresión, gráficos, establecer límites de advertencia, tendencias y además configuran módulos adicionales para registrar análisis de vibración.

Existe gran confusión y necesidad de aclarar lo referente al establecimiento de límites de alarma, donde se utilizan en muchas ocasiones metodologías generales enfocadas fundamentalmente al Mantenimiento Predictivo (es decir a detectar cuando estamos próximos a una falla para poder evitar paros y fallas catastróficas). El nuevo enfoque del Mantenimiento Proactivo, nos permite utilizar límites de advertencia de tendencia, determinados para poder tomar acciones cuando alguna de las variables que provocan el desgaste se salga de ellos y de esa manera no sólo evitar la falla, sino evitar el desgaste y por lo tanto, prolongar significativamente la vida de los equipos.

Un buen programa de Mantenimiento no está completo, si no se establecen límites efectivos de tendencia de los resultados de análisis de aceite. La administración correcta de este tipo de sistemas no puede ser efectuada con metodologías generales, sino por el principio de excepción.

Existe una gran variedad de pruebas que se utilizan para evaluar lubricantes. Las pruebas especificadas, deben cubrir tres áreas: Condición del Equipo. Condición de Contaminación. Condición del Lubricante.

Generalmente, es necesario efectuar las pruebas en las tres áreas, para evitar la falla de los equipos, aunque en ocasiones algunas de las pruebas trabajan en dos o más áreas, esto se utiliza para asegurarnos de la evidencia de alguna condición anormal. A continuación se describen las pruebas que se utilizan más frecuentemente en la filosofía del Mantenimiento Proactivo como técnicas de Monitoreo de Condición.

Análisis Espectrométrico.Ésta técnica se utiliza para detectar y cuantificar elementos metálicos en un aceite usado

como resultado del desgaste, contaminación y aditivos del aceite. (Aunque en ocasiones se utiliza para aceites nuevos, no es muy común). La muestra de aceite es energizada para hacer que cada elemento emita o absorba una cantidad cuantificable de energía, lo cuál indica la concentración de elementos en el aceite. Los resultados reflejan la concentración de elementos metálicos disueltos como los aditivos y también partículas muy finas de desgaste. Esta prueba es la columna vertebral de la mayoría de los laboratorios de análisis de aceite en el mundo, ya que proporciona información de la máquina, la contaminación y la condición del desgaste relativamente rápido y precisamente. Su limitación principal es que su eficiencia de detección es muy baja para partículas de tamaño de 5 [m] (micrones) o mayores. Las partículas con diámetros mayores de 10 [m], son generalmente las partículas resultantes de desgaste anormal y esas partículas deberán ser cuantificadas para determinar la ocurrencia del desgaste. Esta técnica tiene una exactitud promedio del 10%, aunque hay equipos nuevos que actualmente reportan 3%.



Espectroscopía de filtro rotatorio.Esta técnica espectrométrica, que fue introducida en 1992, detecta partículas gruesas de

metales de desgaste y contaminantes base silicio en muestras de aceites usados. Estas partículas “gruesas“ incluyen todas las partículas hasta 25 [m], pero excluye a los aditivos. Como se menciono anteriormente, las partículas grandes son resultado de desgaste anormal. Este método llamado también RFS (Rotrode Filter Spectroscopy) proporciona además una membrana de bajo costo para poder efectuar el análisis de ferrografía y es superior a la prueba de ferrografía directa, porque detecta tanto partículas ferrosas como no ferrosas. Su eficiencia de detección se decrementa con el aumento de tamaño de las partículas cerca de 25 [m] de diámetro y está por el orden de 15%.

Viscosidad.Conocida como la resistencia de un líquido a fluir. La viscosidad es la más importante

propiedad física de un lubricante, ya que deben tener y conservar su habilidad de fluir y proteger las partes de la maquinaria a diferentes temperaturas y condiciones. Las viscosidades de los lubricantes varían dependiendo de su grado o clasificación, así como de su grado de oxidación y contaminación durante el servicio. Algunos fabricantes de aceites recomiendan que sí la viscosidad de un lubricante difiere en más de un 10% de su grado nominal o “línea de base”, entonces deberá considerarse su cambio. Cuando el equipo está en una clasificación de mantenimiento de Monitoreo de Condición, deberán ponerse en práctica controles más específicos. La viscosidad del aceite crecerá con el tiempo de uso, y se deberá considerar un decremento en la viscosidad más seriamente que un incremento. De esta manera, se recomienda establecer unos límites de alerta en +20%, -10%. (Ej. No más de 20% sobre el grado nominal y no menos del 10% bajo el grado nominal). La prueba estándar de Viscosidad Cinemática es la ASTM D455, que reporta los resultados en Centistokes (cSt) a 100°C o 40°C. Sin embargo valdría la pena considerar la utilización de la prueba de Viscosidad Absoluta, ya que en un aceite usado no sólo varía la viscosidad, sino también el peso específico o gravedad del aceite, dando por resultado un error en el resultado, ya que la viscosidad cinemática es igual a la Viscosidad Absoluta dividido por la Gravedad específica.

Análisis Infrarrojo (FTIR).Esta técnica espectrométrica se utiliza para detectar componentes orgánicos en el aceite,

agua y productos de degradación de una muestra de aceite usado. Durante la utilización del aceite, éste se degrada y en ocasiones se acidifica. Si la oxidación del aceite fuera severa, el lubricante corroerá las superficies del equipo. Mientras mayor sea el “Número de Oxidación”, mayor oxidación se tendrá. La nitración del aceite refleja de una manera similar el nivel de compuestos de nitrógeno (común en motores a gas natural). Las condiciones como barniz, depósitos de lodo, anillos atascados y taponamiento de filtros ocurren en sistemas con problemas de oxidación y nitración. La espectroscopía infrarroja indica también contaminación debida a combustible, agua libre, glicol del anticongelante y depósitos por hollín. La estandarización de esta prueba está dada por la norma ASTM E1491. Algunos fabricantes de equipo han establecido algunos parámetros de advertencia, pero se recomienda que sea utilizada como una herramienta de monitoreo de tendencia. Los valores deberán ser considerados para cada aplicación, tipo de maquinaria, severidad, etc.

Número Ácido (TAN).Es un método de titulación diseñado para indicar la acidez relativa del aceite. El número

ácido es utilizado como una guía de seguimiento de la degeneración por oxidación de un aceite en servicio. Los cambios de aceite son frecuentemente recomendados cuando el valor del TAN alcanza un nivel predeterminado para un cierto tipo de lubricante y aplicación. Un incremento repentino del TAN deberá ser considerado como un indicador de condiciones anormales de operación (tal vez sobrecalentamiento) que requiere de una investigación por parte del departamento de mantenimiento. La mayoría de los fabricantes de aceites proporcionan límites



condenatorios en sus recomendaciones. Se recomienda establecer un límite máximo dependiendo del tipo de aceite, y la aplicación. Se debe monitorear la tendencia del aceite para detectar los cambios repentinos. El comportamiento del TAN es muy estable generalmente, manteniendo una tendencia en principio negativa y posteriormente se estabiliza, sin embargo, cuando la oxidación inicia, la tendencia se incrementará de manera exponencial. Ésta prueba tiene la designación de ASTM D664 y su exactitud es del 15%.

Número Básico (TBN).El Número Básico, es el inverso del TAN y es una prueba de titulación utilizada para

determinar la reserva alcalina de un lubricante. El TBN es aceptado generalmente como u indicador de la habilidad del lubricante para neutralizar ácidos peligrosos formados por la combustión de productos en motores de combustión interna. El TBN es normalmente aplicado a motores a Diesel. Los fabricantes de motores generalmente establecen en sus límites condenatorios valores límites mínimos para la operación y determinan el cambio de aceites cuando éstos sean alcanzados. De igual manera se recomienda evaluar la tendencia y actuar cuando se presenten cambios súbitos.

Agua.El agua es un elemento no deseado normalmente en el lubricante, ya que el agua

destruye la capacidad del lubricante para proteger las partes en movimiento y además ataca los aditivos del aceite, haciendo que el equipo sufra desgaste, herrumbre y corrosión. Otro efecto del agua en los lubricantes es la formación de espuma, incremento de temperatura y lodo en los estanques. La contaminación por agua no deberá exceder del 0,25% en la mayoría de los equipos y no más de 100 ppm, para aceites de turbinas y sistemas de control. Hay varios métodos utilizados para evaluar la humedad, cada uno con diferentes niveles de detección, los cuales se presentan en la tabla siguiente:

Tabla Nº1: Pruebas para detectar la presencia de agua en un lubricante.

Prueba Límite de Detección

Costo de la prueba Ventajas Desventajas

Visual > 1% Bajo Prueba de campo sólo cualitativa

Sólo es posible ver agua en cantidades grandes

Crepitación 1000 ppm (0,1%) Bajo

Buen indicador de campo – fácil de efectuar

Sólo cualitativo – No válido para tendencia

Agua por FTIR

1000 ppm (0,1%) Bajo

Cuantitativo – Bueno para tendencia, fácil de efectuar

Si hubiera glicol, puede haber confusión

Centrífuga 1000 ppm (0,1%) Bajo

Utilizado para detectar agua en el combustible

No es muy efectivo, debido a los aditivos demulsificantes

Karl Fisher 10 ppm (0,001%) Alto

Cuantitativo, excelente como tendencia, muy exacto aún con baja humedad

Requiere solventes, genera desechos Se requieren expertos



Conteo de Partículas.Es un método para clasificar y contar partículas en el fluido lubricante de acuerdo con

rangos aceptados de tamaño, por Organismos como ISO con su norma ISO 4406 y la NAS 1638. Hay varios tipos de instrumentos utilizados para conteo de partículas, que utilizan diferentes sistemas y tecnologías, desde contadores ópticos láser a los de monitoreo de bloqueo de poro. Los sistemas denominados “Sistemas limpios” como turbinas, hidráulicos, etc. requieren del conteo de partículas y no deben exceder ISO 18/16/12 en la mayoría de los casos, sin embargo algunas aplicaciones requieren límites más estrictos. Este es un excelente método para verificar la eficiencia del filtro y actualmente se le utiliza como una de las técnicas del Mantenimiento Proactivo para determinar el inicio de la condición anormal que pueda llegar a generar desgaste. El conteo de partículas, cuenta todas las partículas en la muestra de aceite sin importar el tipo de elemento de que se trate y las clasifica de acuerdo a su tamaño. Su interpretación deberá ser en función de los parámetros de limpieza que se hayan establecido para cada aplicación en particular, cualquier variación por arriba de los límites, deberá generar una investigación de la causa y probablemente sea necesario tomar acciones de filtración, reemplazo de filtros, aceites, etc. La eficiencia de los equipos puede variar en función del tipo de aceite y los aparatos, generalmente es del 10%.

Ferrografía Analítica.Esta es una técnica que separa las partículas de desgaste del aceite por medio de

magnetismo y las deposita en una placa de vidrio conocida como ferrograma. La examinación al microscopio permite la identificación del modo de desgaste y las probables fuentes de desgaste de la maquinaria. Esta técnica conocida como Ferrografía Analítica; una versión completamente automática de esta técnica de separación magnética es la Ferrografía de lectura directa (DR). Esta técnica mide la relación entre las partículas grandes y pequeñas en la muestra y la información puede ser utilizada para calcular la concentración de partículas de desgaste y el índice de severidad, estos dos parámetros ayudan a construir tendencias del comportamiento de los equipos. No está disponible para materiales de desgaste no ferrosos. Este tipo de resultado es de mayor valor una vez que se ha establecido una línea de tendencia.

Aplicaciones de los equipos.Los equipos industriales necesitan una combinación de las pruebas que se revisaron

anteriormente para monitorear la condición de los equipos. La tabla siguiente es un resumen de la aplicabilidad de las pruebas.

Tabla Nº2: Pruebas para monitorear equipos industriales.

Equi

po

Aná

lisis

Es

pect

rogr

áfic

o RFS

Ferr

ogra

fía

Visc

osid

ad

FTIR

Con

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Part

ícul

as

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l Fis

her

TAN

TBN

Motor R A A R R N/A N/A N/A RCompresor R R A R R N/A A R N/ACaja de engranes R R A R R N/A N/A N/A N/ABaleros R R A R R A N/A N/A N/AHidráulicos R R A R R R A A N/ATurbinas R R A R N/A R R R N/AMotores eléctricos R R A R R N/A N/A N/A N/A

R : Requerido Jorge Norambuena Sanzana


A : Aconsejable (proporciona mayores detalles, especialmente durante la solución de problemas.)N/A : No aplicable a este tipo de equipos.

Motores a Diesel y Automotrices.El diseño de motores ha cambiado impresionantemente rápido desde la última década y

eso combinado con la innovación en metales y componentes de cerámica ha conducido a un menor desgaste y un mayor intervalo en cambio de aceites. Los fabricantes de motores han reconocido las ventajas del análisis de aceite y ellos mismos emiten boletines anuales en los que establecen sus límites condenatorios. Su aporte es muy importante, dado el conocimiento que tiene de la metalurgía de los equipos. La mayoría de los motores requieren de un aceite multigrado diseñado para proporcionar la mayor protección en una amplia variedad de climas. Estos lubricantes contienen una química de aditivos avanzada. Tanto la viscosidad como los paquetes de aditivos son normados y regulados por la SAE y el API. La tabla siguiente considera límites condenatorios para algunos de los motores más conocidos. Las pruebas de espectroscopía y de viscosidad son de las más importantes, además de que en ocasiones se requieren de TBN y FTIR para evaluar la condición del lubricante en motores que son particularmente susceptibles a degradación del lubricante.

Tabla Nº3: Límites Condenatorios para Motores Diesel.

Prueba de análisis de aceite Fabricante del EquipoCaterpillar Cummins Detroit Diesel

Espectroscopía, Fierro 100 ppm 84 ppm 150 ppmEspectroscopía, Cobre 45 ppm 20 ppm 90 ppmEspectroscopía, Plomo 100 ppm 100 ppm No especificadoEspectroscopía, Aluminio 15 ppm 15 ppm No especificadoEspectroscopía, Cromo 15 ppm 15 ppm No especificadoEspectroscopía, Estaño 20 ppm 20 ppm No especificadoEspectroscopía, Sodio 40 ppm 20 ppm 50 ppmEspectroscopía, Boro 20 ppm 25 ppm 20 ppmEspectroscopía, Silicio 10 ppm 15 ppm No especificado

Viscosidad +20 % a -10 % del grado SAE nominal

+/- 1 grado SAE o 4 cSt del aceite nuevo @

100°C

+40 % a -15% del grado SAE

nominal @ 40°C

Agua 0.25% máx. 0.2% máx. 0.3% máx.

TBN 1,0 mg kOH/g valor min.

2,0 mg kOH/g min. , o 50% del inicial o igual al TAN

1,0 mg kOH/g valor mín.

Dilución por combustible 5% máx. 5% máx. 2.5% máx.Dilución por Glicol 0,1% máx. 0,1% máx. 0,1% máx.Ferrografía por excepción por excepción por excepción

Nota: Estos son valores generales para los motores de los fabricantes que se listan y sirven sólo como referencia.



Compresores.Los compresores están fabricados en varias configuraciones y sus aplicaciones son muy

distintas, por lo que las recomendaciones de lubricante pueden variar significativamente. Los compresores reciprocantes (de pistón) en ocasiones requieren alimentación del lubricante por goteo de lubricantes de alta viscosidad en alguna de las etapas de compresión y el uso de algún aceite distinto (en algunos casos multigrado o sintético) en el cárter. En compresores de varias etapas, la lubricación de los cilindros es a pérdida y no es fácil determinar una correcta lubricación a menos que se inspeccionen los cilindros visualmente. El cárter pudiera considerarse similar a los de los motores de combustión interna. El análisis de aceite de los compresores rotatorios es mucho más importante, ya que el aceite circulante experimenta mucho mayores variaciones de temperatura y también se ve sujeto a contacto con el gas a comprimir. El aceite es en este caso muy susceptible a la oxidación por las altas temperaturas, ocasionando incremento en la viscosidad y la acidez. Una viscosidad alta incrementa el consumo de energía y una acidez alta, ocasionará corrosión del equipo. La viscosidad puede también cambiar de acuerdo a la solubilidad del gas que se comprime. Los compresores centrífugos experimentan problemas similares en cuanto a la acidez, viscosidad y desgaste de metales, debido a los cambios de aceite tan extendidos. La tabla siguiente proporciona una idea básica de los límites de advertencia para compresores. Estos valores están sujetos a cambio.

Tabla Nº4: Límites condenatorios generales para compresores.

Prueba de análisis de aceite

Fabricante del CompresorCarrier (Centrífugo,

Rotatorio)Atlas Copco

(Centrífugo, Rotatorio)Espectroscopía, Fierro 15 ppm No EspecificadoEspectroscopía, Cobre 500 ppm No EspecificadoEspectroscopía, Plomo 15 ppm No EspecificadoEspectroscopía, Aluminio 15 ppm No EspecificadoEspectroscopía, Cromo 15 ppm No EspecificadoEspectroscopía, Estaño 15 ppm No EspecificadoEspectroscopía, Zinc 500* ppm min. No EspecificadoEspectroscopía, Níquel 15 ppm No EspecificadoCloro 20 ppm No Especificado

Viscosidad +20 % a -10 del grado ISO nominal

+20 % a -10 % del grado ISO nominal

Agua 500 ppm máx 0,2% máx.TAN 1,0 mg KOH/g máx No Especificado

Cajas de Engranes (Reductores).La mayoría de las aplicaciones de Engranes están sujetas a condiciones de estrés y altas

cargas y por lo tanto, las pruebas de desgaste de metales y la viscosidad son las de principal importancia. Algunos de los fabricantes de engranes, proporcionan algunas guía para la selección de los lubricantes en sus equipos, no publican guía para la condición de desgaste o límites de advertencia. Estas aplicaciones son soportadas básicamente por el establecimiento de tendencias o consideraciones estadísticas. La viscosidad por supuesto se incrementará con el transcurso del tiempo de trabajo, debido a la degradación de aditivos, la oxidación y la contaminación. Es muy recomendable mantener especial atención a las variaciones en la viscosidad. Otras precauciones importantes deberán establecerse para detectar una mala selección del lubricante o mezcla con agua. La tabla siguiente muestra algunas guías en base a experiencias en laboratorio.

Tabla Nº5: Límites condenatorios generales para caja de engranes.



Prueba de análisis de aceite Límites de Alarma Siguiente acción Recomendada

Análisis Espectrométrico 10 % de incremento sobre la muestra anterior

RFS Espectroscopía de filtro Rotatorio

Tasa de 2,1 o mayor de gruesos a finos Ferrografía

Viscosidad +20%, -10% del Grado nominal ISO

Oxidación 0,2 abs/0,1 mm sobre la última muestra TAN

Agua 0,25% máx. Karl Fisher

Sistemas Hidráulicos.La contaminación es el más serio problema que afecta a los Sistemas Hidráulicos por lo

que deben ser monitoreados periódicamente. La tierra y el agua son los más peligrosos contaminantes en estos sistemas. Está estimado que del 75 al 85% de todas las fallas en sistemas hidráulicos son resultado directo de la contaminación del fluido. Los componentes como bombas, válvulas, actuadores y conductores son afectados por la contaminación de la siguiente manera: Fugas internas que reducen la eficiencia de la bomba y motores y reduce la habilidad de las

válvulas de controlar el flujo y la presión. Esto genera desperdicio de potencia (HP) y genera exceso de temperatura.

Corrosión en el sistema por ácidos que se forman debido a la oxidación del aceite y la contaminación con agua.

Atascamiento de válvulas debido a contaminación por partículas.

Algunos lineamientos generales para sistemas hidráulicos son listados en la tabla Nº6.La filtración o remoción de agua se recomiendan cuando los límites de alarma se

exceden en el conteo de partículas o agua respectivamente.

Tabla Nº6: Límites condenatorios generales para sistemas hidráulicos.

Prueba de análisis de aceite Límites de Alarma Siguiente acción RecomendadaEspectroquímico Silicio 15 ppmEspectroquímico Cobre 12 ppmEspectroquímico Fierro 26 ppmRFS Espectroscopía de Filtro Rotatorio

Tasa de 2:1 o mayor de gruesos a finos

Ferrografía

Viscosidad +20%, -10% del Grado nominal ISO

Oxidación 0,4 abs/0,1 mm sobre la muestra anterior

TAN (1,5 mg kOH/g máx.)

Conteo de Partículas Código ISO 17/14 Agua 0,1% máx. Karl Fisher

Nota: El límite de conteo de partículas es mucho menor en algunos sistemas hidráulicos dependiendo de sus componentes.



Aceites de Turbina y Aceites Circulantes.Las turbinas son sistemas de lubricación de pleno flujo o flujo total que requieren

cantidades altas de lubricante. Los componentes de éstos equipos tienen poca tolerancia a los contaminantes o a la oxidación, por lo que se requiere de un monitoreo continuo para evitar daño al equipo. En este caso los fabricantes de los equipos proporcionan guías completas para el mantenimiento de estos fluidos para una operación sin problemas. La contaminación por agua es particularmente indeseable, ya que tiende a formar una emulsión que reducirá las características de lubricación e induce a la corrosión. La transferencia de calor también se ve reducida lo que conduce a una mayor temperatura de los rodamientos. Los aditivos antidesgaste pueden ser agotados con la presencia de agua en el aceite, llevando al equipo a una menor protección y desgaste. Las partículas contaminantes pueden taponar los conductos de lubricación, filtros en línea y sistemas de control. La viscosidad del aceite tiende a mantenerse estable por muchos años, a menos que se presente un problema de oxidación, por lo que se establecen límites condenatorios de TAN muy bajos comparados con otros tipos de aceites y aplicaciones. Algunos límites aparecen en la tabla siguiente.

Tabla Nº7: Límites condenatorios generales para turbinas.

Prueba de análisis de aceite Turbinas de Vapor Turbinas de GasEspectroquímico, Fierro 15 ppm No EspecificadoEspectroquímico, Cobre 500 ppm No EspecificadoEspectroquímico, Plomo 15 ppm No EspecificadoEspectroquímico, Aluminio 15 ppm No EspecificadoEspectroquímico, Cromo 15 ppm No EspecificadoEspectroquímico, Estaño 15 ppm No EspecificadoEspectroquímico, Zinc 500* ppm min. No EspecificadoEspectroquímico, Níquel 15 ppm No EspecificadoCloro 20 ppm No Especificado

Viscosidad +20 % a -10 % del grado ISO nominal

+20 % a -10 % del grado ISO nominal

Agua 500 ppm máx 0,2% máx.TAN 1,0 mg kOH/g máx

Metodologías de Alarma.Se utilizan dos tipos de metodologías de alarma en el análisis de aceites:

Alarmas Absolutas. Alarmas Estadísticas.

Alarmas Absolutas.Están basadas en las recomendaciones del fabricante del equipo o las recomendaciones

del Ingeniero de Lubricación o boletines técnicos. Estas alarmas definen rangos de trabajo o límites condenatorios y son aplicables principalmente a las condiciones del lubricante y a la contaminación. Una larga investigación se ha desarrollado para llegar a esos límites y proporcionan un punto muy válido de arranque en cualquier programa de análisis de aceite. Las alarmas absolutas pueden funcionar adecuadamente cuando se refiere a un equipo nuevo que se encuentra en garantía, ya que la falta de seguimiento a éstos lineamientos en ocasiones provoca que las garantías no se hagan válidas.



Alarmas Estadísticas.Las alarmas establecidas por los fabricantes de equipo original, tienen la desventaja de

que están elaboradas en base a unas situaciones de operación promedio, que pueden no reflejar las condiciones actuales de una maquinaria en especial. Las alarmas Estadísticas, están basadas en la selección de una pequeña muestra de información del equipo, analizando la distribución de la información y utilizando sus características estadísticas para determinar los límites de alarma. El análisis de la tendencia estadística permite la identificación del equipo que requiere de especial atención, logrando efectuar el mantenimiento en una manera eficiente.

Combinación de Alarmas Estadísticas y Absolutas.Una administración eficiente del análisis de aceite está basada en una combinación de

ambos tipos de alarmas. Se puede visualizar que cada fabricante establece diferencias en cuanto a sus criterios para definir una operación considerada como normal. La siguiente ilustración es un ejemplo de la combinación entre los dos criterios de límites.

El límite condenatorio es la alarma absoluta. La tendencia estadística considera la variabilidad del muestreo, contaminación, relleno de aceite, etc.

¿Que determina la desviación estándar.?A partir de este punto, las señales de una falla comenzarán. Este es el tiempo de

detección temprana de fallas que permite tomar acciones antes que los problemas ocurran.Pasando este punto, nos acercamos a los límites de advertencia, donde se deberán

tomar acciones como cambios de aceite, filtración o inspección de la unidad, según sea requerido.El establecimiento de límites estadísticos que proporcionen una advertencia a tiempo, sin

falsas alarmas, no es una tarea sencilla. Varios factores como el cambio de aceite o la adición de rellenos, cambios de filtros, técnica de muestreo, etc. podrán hacer variar los resultados. Sin embargo, si los pasos fundamentales son empleados, se puede tener una buena administración del programa de análisis de aceite y de la lubricación.

Conozca su equipo.Muchos Ingenieros y Técnicos no conocen su equipo desde el punto de vista de la

lubricación. Información importante como la metalurgia de las partes que tienen contacto con los lubricantes, condiciones de carga de los equipos y ambiente de operación, son consideraciones por demás importantes y contribuyen a la solución de problemas que se presentan con el análisis del aceite. Consultar los manuales de los equipos o consultar a quien instaló la maquinaria. Mantener la información a la mano en los archivos correspondientes y proporcionar la información al laboratorio de análisis de aceite.

Siga las especificaciones del equipo.Muchos fabricantes de equipo, han publicado especificaciones para los lubricantes y su

mantenimiento. Si el fabricante ha determinado algunos límites de advertencia en sus especificaciones, poner esos límites en su sistema de administración de análisis de aceite y compártirlos con el laboratorio. Ahora ya tiene límites absolutos y se puede mantener dentro de las especificaciones de garantía de su proveedor, así como permitirá a el laboratorio contar con los límites para ese componente en particular y sus recomendaciones serán mas acertadas de acuerdo a sus especificaciones.

Evalúe su Lubricante.Los programas de análisis de aceites, frecuentemente encuentran lubricantes incorrectos,

mezcla de productos o de grados de aceite que tienen fatales consecuencias en los equipos. Se debe solicitar al proveedor de lubricantes que proporcione información técnica de sus productos, consultar además estos productos con el proveedor del equipo original y discutir las diferencias. Si acaso hubiera necesidad debe reunirse con ambos proveedores para aclarar la situación. Enviar



muestras de aceite nuevo al laboratorio, para obtener la “Línea de Base”, que permitirá comparar las condiciones en las que arranca el aceite y poder comparar como se va degradando con el tiempo y establecer líneas de tendencia adecuadas.

Comprenda las Pruebas del Aceite.Comprender el significado de las pruebas que se le hacen al aceite, permitirá dar el valor

exacto y la intención de cada una de ellas cuando deba interpretarse los resultados y efectuar los análisis de tendencias. Se debe tener en consideración que la variabilidad de los resultados es un factor normal, dada la calibración de aparatos, técnico que desarrolla la prueba y otros factores. En la viscosidad, la variación será de solamente 0,5%, en contraste, el TBN puede tener una variación del 15%. (Un valor de TBN 7, podrá representar realmente entre 5,97 y 8,05). En caso de una duda muy seria, debe consultar con el laboratorio acerca de su confiabilidad y repetibilidad y solicitar una nueva prueba.

Tome sus muestras cuidadosamente.Un muestreo deficiente es la causa de que los programas de análisis de aceite fracasen o

que den señales falsas y se le vaya perdiendo credibilidad. Siga las guías establecidas en procedimientos de “Muestreo de Aceites” y tome las muestras de la misma manera y en el mismo punto cada vez. Si usted no reporta y registra los cambios de aceite, los rellenos, cambios de filtros, etc. no podrá dar un seguimiento a la información y le será muy difícil el establecer tendencias. Resultados en los que “mágicamente” desaparecen el desgaste, la contaminación, el agua, etc. son ejemplos de condiciones de operación y mantenimiento no controladas.

Registre el tiempo de operación.Las tendencias estadísticas, no son válidas científicamente si no se incluye el tiempo de

operación. Una alarma estadística para metales de desgaste y contaminantes es para señalar una alerta cuando se detecta un incremento de 10 ppm en un período de 100 horas de operación en los resultados del análisis espectrométrico. Los usuarios de motores, generalmente registran el tiempo de operación para determinar los intervalos de cambio de aceite y reparaciones programadas en base a horas de operación. La tendencia en este tipo de operación, normalmente es muy completa y con límites muy bien establecidos. Sin embargo para maquinaria rotatoria los usuarios generalmente no tienen horómetros instalados en los equipos y en algunos equipo, los aceites no se han cambiado desde que el equipo fue instalado por primera vez y las unidades trabajan continuamente (24 horas). Los muestreos basados en períodos de tiempo fijos, son un método efectivo para esos casos, especialmente cuando se desarrollan en intervalos regulares. Evite el muestreo al azar y en todos los casos lleve una bitácora de las fechas de muestreo.

Establezca Líneas de Base.Tomar una muestra de cada componente de los equipos que no tienen historia anterior,

es una excelente idea, que le dará información acerca de las condiciones actuales y de desgaste de la maquinaria, ya que en ese momento le será difícil establecer límites sin la información pertinente. Un análisis mensual por los tres primeros meses, podrá establecer una buena tendencia de desgaste del equipo, de acuerdo con la información acumulada.

Conclusión.Establecer alarmas o límites condenatorios o límites de advertencia, requiere alguna

investigación y sentido común. Es posible definir buenos detonadores de advertencia, desarrollando una combinación de las dos técnicas de alarmas comentadas y los pasos de preparación necesarios que mejorarán su entendimiento y conocimiento del análisis de aceite. De



esta manera estará mejorando su programa de lubricación y por consecuencia su Programa de Mantenimiento.

Obteniendo el máximo del Programa de Análisis de Aceite

El análisis de Fluidos (aceites) aplicado al mantenimiento de los equipos, es en realidad un proceso de información diseñado para proporcionar al administrador de mantenimiento datos de toma de decisiones. Esta información consiste de dos cosas: resultados de las pruebas y una evaluación profesional de esos resultados.

La analogía frecuentemente utilizada para el análisis de aceite es la de la “prueba de sangre”. Parece ser perfectamente razonable, pero es una analogía incompletamente definida. Hay un proceso secundario, la evaluación, generalmente se desarrolla en el mismo techo que la prueba. La evaluación es la interpretación de una opinión o consejo, basado en los datos de la prueba y, si se encuentra disponible, datos de pruebas anteriores del mismo sistema o de sistemas similares. La analogía médica puede ser ahora expandida en esas dos fases adicionando el doctor a la definición. Cuando somos examinados, nuestro doctor tomará una muestra de sangre y la enviará al laboratorio. Una vez que reciba los resultados del análisis entonces podrá darnos una opinión médica o consejo, que estaremos libres de aceptar o rechazar. El doctor es en este caso, el evaluador.

Pero hay algo que se está olvidando en esta ecuación de analogía: la aportación del paciente de su propia condición: “me siento muy bien”, tengo fuertes dolores de cabeza por la noche, me duelen los hombres ….,” etc. Por supuesto que el doctor no podrá darnos su mejor opinión, a menos que tenga una idea del punto de partida del paciente. La aportación del paciente se relaciona directamente en el campo de las pruebas de fluidos a la aportación del personal en contacto con el equipo: operadores, tomadores de muestra, mecánicos, supervisores, representantes del fabricante del equipo, representantes de las las compañías de lubricantes. Etc. Esta gente tiene oportunidades potenciales de impartir conocimiento al evaluador, quien a pesar de que tiene la experiencia, puede que nunca haya observado directamente el equipo del que está dando su opinión.

Personal de terreno, se convierte de esa manera en una extensión de sus ojos y oídos para el evaluador. A menos que el evaluador sea también quien toma la muestra y un mecánico con experiencia y conocimientos, es muy poco probable que este pueda adquirir suficiente información sin la ayuda de otros. A continuación se presentan algunos aspectos importantes de la responsabilidad de quien toma la muestra:

INFORMACIÓN PRIMARIA: Aspectos que no deben ser omitidos al enviar una muestra. Si la unidad está siendo muestreada por primera vez, proporcione la información básica.

1.- TIPO DE UNIDAD: siendo muestreada. Ej. Motor diesel, compresor, hidráulico. Esta es la información mínima para tener una oportunidad de procesar la muestra efectivamente. Tome nota que este tipo de información básica, está potencialmente llena de oportunidades para un diagnóstico incorrecto. Los aceites hidráulicos por ejemplo, vienen en diferentes configuraciones: bombas de pistones, paletas y engranes. Cada uno de estos tipos de sistemas tienen características diferentes. ¿Cómo puede esperarse de un evaluador que proporcione un juicio adecuado si no conoce de donde viene la sangre; de un chimpancé, un elefante o un humano?.

2.- EL FLUIDO en el sistema. Esto es como preguntarle al paciente que proporcione su tipo de sangre antes de la prueba, pero esta es la forma que el proceso trabaja. Si el personal de la prueba no conoce el producto que se analiza, pueden fallar en calibrar su equipo con la referencia adecuada causando potenciales fallas en la información generada. Actualmente hay muchos sistemas expertos que minimizan esos casos, pero muchos de los sistemas no poseen esa sofisticación para capturar esas posibilidades. Por lo tanto, ¿por qué hacer de esto un juego de adivinanzas?, finalmente usted es el paciente y tiene mucho más que perder.



3.- LA APLICACIÓN en que la unidad se encuentra operando. Debe ser obvio que un sistema hidráulico expuesto a polvo, y otros elementos de una aplicación fuera de carretera tiene un ambiente totalmente diferente que el de uno que opera en un ambiente relativamente limpio como el de una planta de manufactura. Similarmente un motor diesel que trabaja en un generador, en un modo de operación constante en cuanto a carga y ciclos de trabajo, contrasta con la aplicación de un motor de un autobús de servicio público donde los ciclos de servicio no son los mas adecuados para el mejor desempeño del componente.

Una vez que la unidad ha sido registrada o muestreada con anterioridad.: A menos que disponga de código de barras, proporcione una identificación completa y

consistente del componente en la etiqueta del envase de muestra. Tome en cuenta que cualquier modificación que se haga en la información puede conducir a la generación de historias adicionales para ese componente, cuando en realidad los resultados de esa prueba deberían ser agregados a un registro anterior.

Registre exactamente el tiempo del aceite desde la última vez que fue cambiado. Establezca las tasas de contaminación y desgaste, ya que no podrá ser completamente evaluado sin esta información.

Registre exactamente el tiempo desde que la unidad inició a trabajar, o desde su última reparación completa, unidades nuevas tienden a producir mayores cantidades de metales y valores de contaminación por varias razones como asentamiento, proceso de conformado. Opuestamente, unidades viejas, tienden a variar su comportamiento desde “mejores” tasas de desgaste (por un exceso en el consumo de aceite) a tasas de desgaste acelerado (el inicio del fin de la vida del componente).

Proporcione la fecha en la que la muestra fue tomada, algún día usted deseará tener sus unidades en una base de datos y apreciará tener las muestras en un orden cronológico para sus requerimientos de análisis estadístico.

Todo lo anterior es obviamente intuitivo para el lector. Entonces; ¿por qué es presentado en este tiempo de madurez en el proceso del análisis de aceite?. Por que no ha sido implementado completamente en las comunidades de toma de muestra. Porque, tal vez, la mitad de las muestras procesadas para análisis no contienen la información en alguna clase de base consistente. Es el equivalente de ir al doctor para una revisión general, pero en vez de decirle como se siente, le dice: “Es para lo que vengo, para que Usted me diga”. Probablemente usted también omitió información clave al momento de llenar sus cuestionarios en el registro antes de pasar con el doctor. Garantizar la salud de un equipo no se compara con la urgencia de la salud humana, pero esto se relaciona con el dinero y su utilización. Es por esto que el proceso de análisis de fluidos existe, entonces, ¿por qué no maximizar su retorno de inversión?

INFORMACIÓN ESPECÍFICA DEL EVENTO.Una información típica del evento que se analiza, hace que la decisión por la selección

de pruebas o la evaluación sea más efectiva. Ejemplos de condición que pueden disparar ese tipo de pruebas incluyen: Consumo anormal de lubricante como se mencionó anteriormente, el relleno con aceite nuevo diluye los valores de metales y contaminantes. Esta información puede ser “normalizada “ si la información del consumo de aceite está disponible.Macro observaciones acerca de la operación del equipo: Ruidos anormales – engranes ruidosos, rechinado, cambio en el asentamiento de los

engranes, golpeteo de pistón o metales, etc. Falta de fuerza –principalmente para motores Humo – cantidad, color, cuándo se observa en el ciclo de trabajo Fugas de aceite – por sellos o empaques Condición del filtro según se observe a simple vista al ser removido. Cambios en desempeño, como nivel de potencia, calidad, etc.

Aceptando por cierta la queja anterio,r de que la mayoría de la gente que efectúa muestreo, no proporciona la información primaria de las muestras de aceite en una base



consistente, es fácil adivinar que para la información secundaria es aún mayor la carencia. La parte más desafortunada de este problema es que la carencia de información primaria, aunque importante, no es cercanamente tan importante y de consecuencias como la falta de información secundaria en aquellas unidades que experimentan problemas. Cuando uno toma la decisión de interrumpir una pieza de un equipo del servicio y desarrollar procedimientos de diagnóstico y mantenimiento, especialmente los que incluyen la inspección visual vía el desarmado, es necesario tener mucha confianza al tomar la decisión. Mientras que tener una lista con “todo incluido” es muy difícil, la importancia de los puntos mencionados arriba debe quedar clara.

Esto entonces conduce al eslabón final en la cadena de información.

INFORMACIÓN COLATERAL DE DIAGNÓSTICO.Completando el proceso, información de diagnóstico colateral puede ser crítica en la

última recomendación de la condición del aceite y la máquina. Diagnósticos o mantenimiento efectuado desde la muestra anterior, incluyendo lo

detectado o las acciones correctivas efectuadas sean estas resultado de acciones programadas o como resultado de una observación excepcional o por el mismo análisis de aceite.

Otras observaciones de monitoreo de condición como análisis de vibración, termografía, evaluación de corriente en motores eléctricos, etc.

Reemplazo de partes o reparación completa y si es posible, una descripción de las condiciones visuales de al unidad y sus partes respectivas desde su reparación anterior.

Una vez más, es obvio que esa información puede únicamente servir para mejorar grandemente la exactitud de los resultados de la prueba, tanto para la muestra específica que se tiene en la mano, como para diagnósticos futuros cuando se presenten situaciones similares.

LA LÍNEA DE PARTIDA.Uno nunca podrá tener exceso de información cuando se evalúan los resultados de una

muestra de aceite. El proceso es una asociación de información interactiva y dinámica, opuesto a la comunicación de una sola línea. Aquellos que envían muestras a laboratorio tienen la responsabilidad de proporcionar toda la información relevante como sea posible, particularmente cuando esa información es excepcional o importante y si deseamos obtener mejores resultados y recomendaciones.

Normalización de Valores del reporte de análisis de aceite

El criterio de frecuencia de muestra para cada equipo, debe ser establecido, tomando en cuenta el tipo de falla y el tiempo entre su inicio y su fase de falla crítica. En general, el intervalo de toma de muestra debe ser lo suficientemente corto para permitir que al menos dos muestras sean tomadas entre el tiempo de inicio y falla total del componente de la máquina. En la práctica, puede haber una considerable diferencia entre el intervalo de muestra estándar y el intervalo real. La adición de aceite de relleno a los sistemas, también diluye la concentración de partículas en el aceite, y puede enmascarar los resultados. Como norma para reducir este efecto, se recomienda que las adiciones se efectúen frecuentemente y en cantidades bajas (<10%).

Al momento de graficar la tendencia de desgaste de los componentes, es necesario calcular la “normalización” de los valores. Esto es; llevar el resultado a los valores que tendría suponiendo que no hubiera habido relleno de aceite o que la muestra fuera tomada al intervalo normal. No se puede hacer equivalente el desgaste de un equipo con un intervalo estándar de muestra de 150 horas con el desgaste obtenido después de 225 horas (o incluso a las 75 horas) o el resultado en una máquina con un bajo consumo de aceite comparado con una a la que se le rellena continuamente.



La solución es proporcionada por un cálculo matemático que puede compensar las variaciones en los intervalos de muestra y razonables rellenos de aceite. El procedimiento es simple cuando el intervalo de muestra es entre 0,5 y 1,5 veces el intervalo estándar, una fórmula convencional puede proporcionar información muy aproximada. En el caso de que la muestra sea tomada por intervalos más cortos que 0,5 veces el intervalo estándar o mayores a 1,5 veces, es necesario efectuar el cálculo por regresión lineal o un modelo matemático similar para obtener el valor de la “muestra perdida” al intervalo estándar.

Normalización a horas estándar para muestras tomadas a 0,5 o 1,5 veces.

donde:Ra = resultado actual.Ha = horas actuales.Hs = horas estándar.

Ejemplo:



Análisis de Aceite para el nuevo milenio

Hace algunos 2.500 años, una invención única vio la luz en la antigua Grecia. Este aparato hacía la función de una bomba, elevando el agua de arroyos a los acueductos, que llevaban el agua de los campos a las ciudades. Muy parecido a una rueda de agua, este artificio llamado la "Noria", es aún utilizado en varias partes del mundo. Es fácil especular que quizás la Noria marcó el inicio de la era moderna de la maquinaria en la que los lubricantes fueron aplicados por primera vez para controlar la fricción y el desgaste.

Muchas cosas han cambiado desde los años de la Noria, pero la necesidad de controlar la fricción y el desgaste aún permanecen fijos como un imperativo de la ingeniería. Los fluidos lubricantes aún efectúan el pesado trabajo de separar las piezas, tal como lo hicieran en aquel entonces. Con la llegada del nuevo milenio, y el avance de la ciencia de la lubricación y del análisis de aceite, ¿Qué podemos visualizar en el futuro?. Con certeza, podemos anticipar cambios a una velocidad mayor. La calidad y el desempeño de los lubricantes serán mejores, pero aún mayores serán los cambios en las tecnologías y prácticas del análisis de aceites.

¿Serán estos cambios evolucionarios o revolucionarios? La historia nos lo dirá. Sin embargo, los indicadores sugieren que podríamos estar en el momento del gran salto, mientras tanto, el análisis de aceite se mueve a grandes pasos para alcanzar a sus hermanas mayores la medicina, comercio electrónico y el campo de la computación. Actualmente estamos viendo sólo el inicio, incluyendo varias aplicaciones que están dirigidas al mercado automotriz. El impulso y economía de este sector, harán que los grandes presupuestos de inversión sean dirigidos a la investigación de nuevos componentes electrónicos y sensores integrados a bajos costos. Por otra parte, recientes casos de estudio nos cuentan de los ahorros impresionantes derivados del análisis de aceite, que han liberado un gran interés en el sector industrial.

Antes que nada, el análisis de aceites tendrá un fuerte impulso en el campo del mantenimiento de la industria en general. Todas estas expectativas conducen a muchas preguntas de quienes buscan las oportunidades del futuro, tales como: ¿de qué manera se desplegará?, ¿quién será afectado?, ¿qué tecnologías serán requeridas y cuáles servicios serán explotados?. A continuación presentamos nuestra visión personal, de cómo cambiará el análisis de aceites usados en el campo y cuando se espera que esos cambios tengan efecto.

El Rol del Laboratorio Comercial.Los laboratorios comerciales no seguirán el camino de los dinosaurios como muchos han

especulado. Sin embargo, debido al número creciente de compañías en el mundo, grandes y pequeñas que promueven el análisis de aceite en sitio, el rol de los laboratorios comerciales dará un giro. Primero, veremos un gran número de muestras para análisis de rutina siendo enviadas a laboratorios externos mientras más usuarios se den cuenta de las grandes oportunidades que esto representa. Posteriormente el volumen se reducirá, pero las utilidades seguirán siendo altas dado que los laboratorios ofrecerán servicios especializados, enfatizando instrumentación única, conocimiento y capacidades. Es probable que un mayor porcentaje de las muestras actualmente analizadas por los laboratorios comerciales sean a futuro procesadas por instrumentos portátiles en sitio. El rol del laboratorio comercial, es esos casos será para efectuar pruebas por excepción en el proceso de investigación de alguna causa de falla, una vez que el laboratorio en sitio ha encontrado un resultado anormal.

Los laboratorios especializados crecerán en número y en importancia. Ellos prosperarán, debido a la variedad de industria y las aplicaciones industriales. Algunos laboratorios de prestigio, podrán vencer el problema de la calidad y proporcionar resultados rápidos. Otros avanzarán en habilidades de interpretación y en el conocimiento de la Tribología y el análisis de falla. Los laboratorios que sirven a clientes cautivos y se mantienen al tanto de la tecnología, se mantendrán también en mercados especializados, debido a la información propietaria que ellos poseen de las formulaciones de lubricantes y metalurgia de la maquinaria.



Laboratorios en Sitio e Instrumentos Portátiles.Este segmento emergente del análisis de aceite ha experimentado un impresionante

crecimiento desde fines de los ochentas. Los instrumentos en sitio y laboratorios pequeños proporcionan flexibilidad y conveniencia cuando se requiere de una información inmediata. A diferencia de los laboratorios comerciales, el análisis de aceites en sitio típicamente no puede efectuar todas las pruebas que algunas situaciones complejas requieren. Sin embargo, los aparatos portátiles son tecnologías importantes que permiten ofrecer información crítica a tiempo, como contaminación de fluidos y análisis de partículas de desgaste.

Debido a su facilidad de uso y los beneficios que proporcionan. Los contadores automáticos de partículas han sido los instrumentos más glamorosos de los noventas. Su popularidad está destinada a continuar con la misma intensidad en el nuevo milenio. También muy populares han sido los viscosímetros en sitio, que ayudan a alertar a los usuarios de lubricantes degradados y contaminados, así como la aplicación de aceites no adecuados. Una nueva categoría de instrumentos está ganando importancia, conocida genéricamente como monitores de degradación. Estos instrumentos usan la espectroscopía y la voltametría o espectroscopía infrarroja para detectar cambios en el aceite base y la química de aditivos. Otras novedades anticipadas incluyen nuevos sensores para monitoreo de humedad, analizadores de partículas de desgaste en línea y espectrómetros compactos. Con todos estos nuevos juguetes, los técnicos en planta deberán mejorar sus habilidades para poder aprovechar las grandes oportunidades que se les ofrecen.

Software y sistemas expertos.Difícilmente hay un área más aplicable a las computadoras que el análisis de aceite. Los

programas especializados de cómputo para el análisis de aceite han estado disponibles por más de dos décadas. Mientras los usuarios incrementan la frecuencia del muestreo y agregan pruebas más penetrantes y sofisticadas a los análisis, la necesidad de administrar, organizar, descifrar, presentar y alertar automáticamente nunca ha sido mayor. Esta tarea ha ido creciendo en los años recientes por la necesidad de incorporar otras tecnologías de mantenimiento basado en condición. Por consiguiente, ahora vemos a los programadores de software alinearse a programas con múltiples utilerías para análisis de aceite combinados con vibración. No se distingue el fin en el horizonte. Las compañías de lubricantes, fabricantes de equipo, fabricantes de instrumentos y laboratorios han comenzado a colaborar con los proveedores del software para el desarrollo de los productos para formar la punta de lanza de la tecnología. Y, la diferencia entre el software de administración de datos y sistemas expertos ha venido reduciéndose. Al tratar de anticipar lo que está por venir, nos damos cuenta que los sistemas basados en reglas de inteligencia y los sistemas de aprendizaje actuales se encuentran aún en un nivel infantil. El camino por venir puede ser largo y tortuoso. Los autores del conocimiento tienen la enorme tarea de ensamblar años de experiencia y auto-aprender conocimientos en complicados algoritmos y árboles de falla. Cuando los efectos de la integración de la tecnología ej. Vibración, Termografía, etc., sean factorizados en las tareas, estos programas tomarán proporciones masivas.

¿Faltará algo por hacer?Programas de evaluación y sistemas expertos se encuentran actualmente disponibles en

algunos programas de cómputo de prueba. Además, algunos laboratorios y grandes usuarios tienen sistemas expertos para algunas aplicaciones y tipos de aceites. Aún no sabemos cuál será el impacto de la Internet en el abasto, proveedores de servicios, administración de información en línea y software basado en el conocimiento. Por lo tanto, para convertir esta visión en una realidad, la industria deberá proporcionar la inversión necesaria para soportar el desarrollo de estos ambiciosos programas.



Educación en Análisis de Aceite y Pruebas de competencia.Pasarán algunas décadas antes de que las computadoras y el software inteligente

reemplacen a los técnicos de análisis de aceite a nivel de planta. No es poco razonable especular que las tecnologías basadas en computación nunca tomarán este trabajo. La principal razón, es el entorno cambiante de las organizaciones industriales y la creciente complejidad de la maquinaria. Los programas y sistemas expertos no puede esperarse que sean tan adaptables y versátiles. Por lo tanto, se crea una demanda para el gurú del análisis de aceite en sitio que conoce el equipo, el aceite, la aplicación, historia y ambiente de trabajo.

¿De dónde vendrán esos gurús y cuál será su descripción de puesto y habilidades claves? ¿Cómo se prepararán los profesionales del análisis de aceite para las oportunidades que les esperan? Actualmente no hay carreras escolares o escuelas vocacionales que ofrezcan la especialidad de análisis de aceites. Esto puede cambiar. Hay muy pocas Universidades que ofrecen estudios de Tribología y lubricación. Esto significa que una nueva categoría de proveedores de servicios de educación emergerá ofreciendo una variedad de herramientas de aprendizaje y cursos en mantenimiento y análisis de aceite. El entrenamiento en red y basado en computadoras es algo inevitable y se convertirá en Universidades virtuales en una escala global mientras con el tiempo avanzan en popularidad y uso general.

Actualmente las organizaciones de mantenimiento están asignando mayor tiempo al entrenamiento. En efecto, muchas compañías líderes están requiriendo que hasta el 10% del tiempo de las horas laborables sean destinadas a programas de entrenamiento. Se dice que el conocimiento se duplica cada cuatro años, ¿Se incrementará éste en 15 – 20% en una década desde ahora?

El mensaje en la organizaciones de Clase Mundial es cada vez mas fuerte “No estés solamente entrenado en Mantenimiento Preventivo, Entrénate en Mantenimiento Proactivo”. En efecto, la falta de habilidades técnicas y conocimiento puede costarle a las compañías más utilidades que cualquier otro factor. Los administradores han aprendido que la habilidad de identificar, detectar y corregir los problemas a la “primera vez” es un valor importante competitivamente y un imperativo en el mantenimiento. No es aceptable tener gente en la nómina que “no sabe qué está haciendo”.

Otros movimientos y tendencias. Mientras que la carrera de la computación avanza, también lo hace la tecnología de detección de falla del análisis de aceite. Las computadoras irán acopladas a sensores integrados en puntos estratégicos del equipo crítico y utilizarán inteligencia artificial en el análisis de las enormes cantidades de información que se van generando. Los laboratorios de análisis de aceite mejorarán significativamente la calidad de sus servicios así como su espectro de pruebas. Licencias y cuerpos de acreditación servirán a la comunidad de laboratorios de aceite usado en la misma manera que esos programas han sido estructurados en los campos de la medicina y otros campos científicos. La mayoría de los laboratorios se integrarán a la certificación ISO 9002, Guía 25 y pruebas agresivas SPC.

La imagen del análisis de aceites y Tribología se está dirigiendo a un paso de cambio también. Y ocurre actualmente de muchas maneras. Por ejemplo, el pasado septiembre, Fortune Magazine publicó un artículo de Tribología ofreciendo un amplio espacio a un campo en la ciencia que ha sido largamente ignorado por los ejecutivos corporativos. El nuevo programa de certificación de la STLE (Sociedad de Tribología e Ingenieros en Lubricación) para profesionales del análisis de aceites OMA (Analista de Monitoreo de Aceites), establece las credenciales necesarias de validación y reconocimiento a quienes trabajan en ese campo. Se estima que más de 50 millones de muestras de aceite son analizadas cada año en los Estados Unidos y que hay aproximadamente 220 laboratorios que ofrecen servicios de análisis comerciales. Es difícil estimar el número de laboratorios pequeños internos, pero podrían estar por el orden de 500, ¡sólo en Estados Unidos!. El análisis de aceites y la Tribología tendrán muchos cambios por el ajuste de los programas de mantenimiento en la industria en respuesta a la competencia extranjera y presiones de los accionistas para mejorar las utilidades. El departamento de mantenimiento ha demostrado que produce grandes utilidades si es administrado proactivamente. ¿Hacia dónde va o qué tan lejos llegará? Es muy difícil de adivinar. Pero la necesidad de entregar eficientemente confiabilidad de la maquinaria y la erradicación de las condiciones que llevan a la interrupción del negocio es evidentemente muy real. Será un viaje fascinante mientras el mantenimiento se mueve



de las llaves de tuercas y expertos en reparar, hacia instrumentos y tecnologías relevantes, operados por equipos de individuos que generan valor recolectando y respondiendo a la información.


Fundamentos de tribolog a y lubricaci n (2)

Engineering

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