analisis de aceites. explícitoexplícito 20% tácitotácito 80% genera competencias más difícil...

ANALISIS DE ACEITES

COSTO DEADQUISICION

COSTO DEUSO

COSTO TOTAL = COSTO DE ADQUISICION+COSTO DE USO.

ExplícitoExplícitoExplícitoExplícito

20%20%

TácitoTácitoTácitoTácito

80%80%

Genera competencias

Más difícil de expresar

Más difícil de capturar

Más difícil de transferir

Alta ventaja competitiva

Contribuye a la eficiencia

Mas fácil de compartir y almacenar

Mas fácil de reproducir

En el mundo moderno, el concepto de Confiabilidad adquiere gran trascendencia.Confiabilidad es la "capacidad de un ítem de desempeñar una función requerida, en condiciones establecidas”. Habremos logrado la Confiabilidad requerida cuando el "ítem" hace lo que queremos que haga. Al decir "ítem" podemos referirnos a una máquina, a una planta industrial, a un proceso, a un rodado, a un sistema y también a una persona. La Confiabilidad impacta directamente sobre los Resultados de la Empresa, debiendo aplicarse no sólo a máquinas o equipos aislados sino a la totalidad de los procesos que integran la cadena de valor de la Organización.

CONFIABILIDADUna Estrategia de Negocios diferente

La Cultura de la Confiabilidad Operacional

• “La Ingeniería de la Confiabilidad” se destaca como el marco teórico en el cual conviven las metodologías y técnicas necesarias para la optimización del uso de los activos físicos.


• “La Confiabilidad Operacional” incluye procesos de mejoramiento continuo, nuevas tecnologías, metodologías y herramientas de diagnóstico, con el objetivo de mejorar la Productividad Industrial


Estrategias básicas de implementación de la Confiabilidad Operacional;

Presenta los elementos y las políticas para generar una nueva cultura,

Que permita trabajar en equipo, Con el objeto de optimizar los programas, Minimizar los costos totales de operación y

mantenimiento Aumentar la competitividad de la organización. Analiza aspectos relacionados con el uso eficiente de

la información Criterios para mejorar la confiabilidad de la gestión de

los activos físicos y del Talento Humano.

Gestión de la Confiabilidad operacional

Es importante puntualizar que en un programa de optimización de la confiabilidad operacional de un sistema, es necesario el análisis sistemático de los cuatro parámetros operacionales:

– Confiabilidad humana– Confiabilidad de los procesos– Mantenibilidad de los equipos– Confiabilidad de los equipos

La variación en conjunto o individual que pueda sufrir cada uno de los cuatro parámetros, afectara el comportamiento global de la Confiabilidad operacional de un sistema.

“La Confiabilidad operacional se define como una serie de procesos de mejora

continua, que involucra en forma sistémica, avanzadas herramientas de

diagnostico, metodologías de análisis y nuevas tecnologías, para optimizar la

planificación y gestión de la Producción Industrial”

ANALISIS DE LA CAUSA RAIZ, ESTRATEGIA DE CONFIABILIDAD OPERACIONAL

ANALISIS DE LA CAUSA RAIZ, ESTRATEGIA DE CONFIABILIDAD OPERACIONAL

“La Confiabilidad Operacional lleva implícita la capacidad de la empresa,

para cumplir su función o el propósito que se espera de ella, dentro de sus

límites de diseño y bajo un específico contexto operacional”

ESTRATEGIAS DE LA CONFIABILIDAD OPERACIONAL

• Mantenimiento preventivo planeado (PPM)• Mantenimiento basado en condición (CBM)• Mantenimiento productivo total (TPM)• Mantenimiento centrado en confiabilidad (MCC)• Optimización de mantenimiento preventivo (PMO)• Mantenimiento basado en el negocio (BBM)• Prevención de mantenimiento (MP)• Modelos mixtos de confiabilidad (RMM)• Optimización integral de mantenimiento (MIO)

Herramientas de la confiabilidad operacionalAC Análisis de criticidad

ACR Análisis Causa Raíz

ACRB Análisis Costos Riesgo Beneficio

AMFE Análisis Modos de Fallas y Efectos

IBR Inspección basada en Riesgo

MCC Mantención Centrada en Confiabilidad

UT Tiempo Operativo entre Fallas

TBF Tiempo entre Fallas (Time Between Failures)

DT Tiempo no Operativo entre Fallas (Down Time))

TTR Tiempo necesario para Reparar (Time too Repair)

TO Tiempo fuera de Control (Time out)

MTTR Tiempo medio para reparar

MTBF Tiempo Medio entre Fallas (Mean time Between Failures)

MUT Tiempo medio de Funcionamiento entre Fallas (Mean up Time)

MTO Tiempo medio Fuera de control (Mean out time)

Análisis de criticidad

(CA):

Análisis de Modos de Fallas y Efectos (AMFE) (FMEA):

Análisis de la Causa Raíz (ACR (RCFA)):

Inspección Basada en Riesgos (RBI):

Análisis Costo – Riesgo – Beneficio (BRCA

Costo de Ciclo de Vida (LCC):

Análisis de criticidad (CA): Es una técnica que permite jerarquizar sistemas, equipos e instalaciones, en función de su impacto global, con el fin de facilitar la toma de decisiones.

Análisis de Modos de Fallas y Efectos (AMFE) (FMEA): Es una metodología que permite determinar los modos de fallas de los componentes de un sistema, el impacto y la frecuencia con que ocurren.

Análisis de la Causa Raíz (ACR (RCFA)): Es una técnica sistemática que se aplica con el objetivo de determinar las causas que originan las fallas, sus impactos y frecuencia de aparición, para poder mitigarlas o eliminarlas.

Inspección Basada en Riesgos (RBI): Es una técnica que permite definir la probabilidad de falla de un equipo o sistema, y la consecuencia que las fallas pueden generar sobre la gente, el ambiente y los procesos.

Análisis Costo – Riesgo – Beneficio (BRCA): Es una metodología que permite establecer una combinación óptima entre los costos de hacer una actividad y los logros y beneficios que la actividad genera, considerando el riesgo que involucra la realización o no de tal acción.

Costo de Ciclo de Vida (LCC): El análisis LCC es una metodología que permite elegir entre opciones de inversión o acciones de incremento de la confiabilidad con base en su efecto en el costo total del ciclo de vida de un activo nuevo o en servicio.

CONFIABILIDAD HUMANA

Involucramiento, propiedad alineamiento

CONFIABILIDAD DEL DISEÑO

(Mantenibilidad)Mejor selección de

equipos y componentes, diseño

adecuado

CONFIABILIDAD EN PROCESO

Operaciones entre parámetros,

entendimiento del proceso y

procedimientos

CONFIABILIDAD EN PROCESO

Operaciones entre parámetros,

entendimiento del proceso y

procedimientos

CONFIABILIDAD DE EQUIPOS

Estrategia para mantener, efectividad en los

trabajos

CONFIABILIDAD

OPERACIONAL


CONFIABILIDAD HUMANA:

La confiabilidad humana que involucra “la parte blanda” de la empresa, es decir, la estructura organizacional de todo el personal, tipo de gerencia, cultura de la empresa, sistemas administrativos, etc.

Los procesos confiables demandan de personal capacitado, calificado y motivado para ejecutar las operaciones. Se debe hacer de su personal la herramienta vital de su producción

Confiabilidad Humana

Se requiere de un alto Compromiso de la Gerencia para liderar los procesos de capacitación, motivación e incentivación de los equipos de trabajo, generación de nuevas actitudes, seguridad, desarrollo y reconocimiento, para lograr un alto involucramiento de los talentos humanos.

NUESTRO PAR DE CONFIABILIDAD

Dimensión Actitudes (Eje “Y”). Dimensión Conocimiento y Expertice (Eje “X”)

ACTITUD

APTITUD

Querer Hacer

Competencias Personales

Saber Hacer

Competencias Técnicas

Capacitación

Caso a casoNo Pertenece

Pertenencia

OPTIMO

Para que el aprendizaje individual sea provechoso debe ir acompañado del aprendizaje corporativo, que representa el Capital Intelectual estructurado de la Organización.

El primero es propiedad de la gente y reside en la memoria de cada uno; el segundo siempre es propiedad de la empresa y reside en un sistema o en la memoria corporativa, donde el uso creativo de la tecnología informática y sus diversas posibilidades de comunicación (Internet, Intranet, Extranet, Videoconferencias), integran el factor decisivo para gerenciar el conocimiento.

“Errar es humano. Ocultar los errores es

imperdonable. No aprender de ellos no tiene

justificación”

El Error Humano:

Todo los seres humanos en mayor o menor grado están sujetos a cometer errores. “Es de humanos equivocarse”, es una frase muy frecuente que no debe volverse norma; los procesos de capacitación, entrenamiento y formación de habilidades técnicas, buscan minimizar los riegos de errores humanos, y esto constituye uno de los objetivos primordiales de la Confiabilidad Humana.

Cuando se considera la interacción entre las personas y los sistemas productivos, los errores humanos se pueden clasificar en cuatro categorías

1. Factores Antropométricos: Son los relacionados con el tamaño y la resistencia física del operario que va a realizar una tarea, cuando no puede acomodarse físicamente a las condiciones del sistema o el equipo; estos errores no constituyen la causa del problema, en la mayoría de los casos son el efecto de una falla del sistema, que requiere una modificación o rediseño .

2. Factores sensoriales: Se relacionan con la pericia con que las personas usan los sentidos para ver lo que esta ocurriendo en su entorno. Tienen que ver con aspectos como buena visibilidad o nivel de ruido, que requieren para mitigarlos de una acción correctiva

3. Factores Fisiológicos: Se refiere a las tensiones medioambientales que afectan el desempeño humano, pues generan fatiga. Para reducirlos se deben efectuar cambios en el clima organizacional, o en los procesos a realizar

4. Factores Psicológicos: Se refieren a los aspectos internos que tienen raíz en lo psíquico de las personas. Pueden generar errores intencionales o no intencionales y en la mayoría de los casos requieren de tratamiento especializado.


CONFIABILIDAD DE PROCESO

Confiabilidad de Procesos que engloba todo lo concerniente a procedimientos, procesos y operaciones.

Todo proceso debe estar regido por rutinas de operación segura y “ventanas operativas” conocidas por el personal y controladas por el personal de supervisión.

Los equipos deben tener procedimientos de cuidado básico y procedimientos de operación segura.

Confiabilidad de los Procesos.

Implica la operación de equipos entre parámetros, o por debajo de la capacidad de diseño, es decir sin generar sobrecarga a los equipos, y el correcto entendimiento de los procesos y procedimientos.


CONFIABILIDAD DE LOS DISEÑOS DE EQUIPOS

Confiabilidad de los diseños de Equipos que se orienta hacia la confiabilidad desde su diseño, es decir, involucra el tipo de diseño, cambios del tipo de material, la forma y procedimientos del ensamblaje. El objetivo fundamental de incluir los aspectos de confiabilidad desde el diseño, esta relacionado con el aumento del tiempo promedio operativo (TPO)

Confiabilidad de equipos

Determinada por las Estrategias de Mantenimiento, la efectividad del Mantenimiento.

Se puede medir a través del indicador TMEF: Tiempo Medio Entre Fallas.


CONFIABILIDAD DE LOS PROCESOS DE MANTENIMIENTO

La confiabilidad de los procesos de mantenimiento (Mantenibilidad) que se enfoca hacia el mantenimiento de los activos, las habilidades básicas que puede desarrollar el personal, la efectividad y calidad del mantenimiento con el objetivo de optimizar (disminuir) el Tiempo promedio para reparar (TPPR)

Mantenibilidad de equipos

Es la probabilidad de que un equipo pueda ser restaurado a su estado operacional en un período de tiempo determinado.Depende de la fase de diseño de los equipos (Confiabilidad inherente de diseño), de la confiabilidad de los equipos de trabajo. Se puede medir a través del indicador TMPR: Tiempo Medio Para Reparar.

Objetivo del proceso de confiabilidad operacional

“Integrar una serie de técnicas de confiabilidad: análisis de modos de fallas y efectos de fallas, análisis de causa raíz, modelaje de la confiabilidad, evaluación de costos riesgos y beneficio y análisis de costos del ciclo de vida, con el propósito de identificar los eventos de fallas, simular comportamientos históricos de fallas y cuantificar la confiabilidad de los activos, para poder pronosticar la ocurrencia de las fallas y disminuir la incertidumbre en el proceso de toma de decisiones relacionadas con los aspectos que afectan la continuidad operacional de los activos”

Mantenimiento proactivo

¿Cuál estrategia de Mantenimiento?

Mantenimiento ReactivoRespuesta a la falla operativa

Par

ada

Par

ada

Par

ada

Meses

Tres paradas largas para reparaciones mayores


Mantenimiento Preventivo ProgramadoLas reparaciones y las inspecciones son programadas antes

de la falla (requiere “adivinar” en muchos de los casos)

Par

ada

Par

ada

Par

ada

Meses

Par

ada

Par

ada

Parada de mantenimiento mayor

Paradas cortas para inspecciones menores y reparaciones

Mortalidad

infantil

Mortalidad

infantil


Mantenimiento PredictivoLos síntomas de falla son monitoreados y las reparaciones

son efectuadas antes de la falla del equipo

Par

ada

Par

ada

Par

ada

Meses

Problemas detectados antes de la falla


Mantenimiento ProactivoMonitoreo de las causas de falla Menos problemas a

detectar

Par

ada

Meses

Menos problemas que detectar y reparar

Filosofías del Mantenimiento:Mantenimiento de crisis (correctivo – reactivo) Programado en respuesta a las fallas operativas Programado de acuerdo a tendencias históricas, o datos de

confiabilidad Basado en intervalos de operación, Ejemplo: horas,

kilómetros, ciclos No basado en la condición de la maquina Condiciones supuestas

Mantenimiento Predictivo: Monitoreo del progreso de la falla utilizando ensayos no

destructivos La reparación de la maquina es programada antes de que

ocurra una avería catastrófica

Filosofías del Mantenimiento:

Mantenimiento proactivo: Identificación e eliminación de las causas de las fallas Control de las condiciones para evitar el desgaste de la

maquina y la degradación de sus componentes Monitoreo de las condiciones Acciones de remedio para desviar tendencias y mejorar las

condiciones de operación, Ejemplo: Anticiparse a la primera señal de falla, y no en respuesta a ella.

Mantenimiento reactivo Reparar o reponer los componentes una vez que han

fallado Es aceptable cuando:

No hay problemas de seguridad, de operación o grandes consecuencias de costos.

Debe determinarse cuales equipos no son críticos y un procedimiento de reparación ordenado y efectivo

Ventajas Bajo costo en equipos no críticos

Desventajas Puede ser mal aplicado en equipos críticos Baja calidad Impacto en la producción Conflicto de trabajo repuestos

Mantenimiento preventivo Reparación o reemplazo programado de componentes

Limpieza Buenas practicas de operación Cambios de partes

Requerimientos Rutinas diarias Conocimiento del equipo y de las consecuencias de las fallas Conocimiento de la historia de la falla de los equipos Sistema para analizar la historia y ajustar el programa

Ventajas Detección de problemas a tiempo Reparaciones planeadas a tiempo Reducción de paradas no programadas

Desventajas Costoso o inútil

Mantenimiento Predictivo

Monitoreo de la condición del equipo mientras se encuentra trabajando

Las acciones recomendadas son en función de:

Importancia del equipo Limites de deterioro del equipo Impacto del deterioro del equipo Análisis de la tendencia Predice la futura falla y el tiempo en que se

puede dar.

Herramientas del mantenimiento predictivo

Análisis de partículas Análisis de vibraciones

Permanente (online) Periódica

Termografía Análisis de amperaje Monitoreo de contaminantes Inspección por ultrasonido Verificación de metales y aleaciones Video de alta velocidad Calibración automática instrumentos Análisis de motores Análisis de aceites

TECNICAS MODERNAS DE MANTENIMIENTO

Mantenimiento basado en la condición del equipo

Mantenimiento Proactivo

Causa Raíz de la Falla

Monitoreo de contaminantes

Alineación y balanceo

Monitoreo e viscosidad y acidez

Extensión de la vida útil de la maquina

Mantenimiento Predictivo

Síntomas de fallas y faltas

Análisis de partículas

Análisis de vibraciones

Temperatura

Análisis de corrientes en motores

Detección temprana de fallas y faltas

Estrategia

¿Qué busca?

Ejemplo de tecnologías utilizadas

Beneficios esperados


• El monitoreo de la condición de un equipo es parte rutinaria de los programas de mantenimiento.

• El monitoreo de la condición de los equipos NO significa simplemente tomar muestras, extraer y evaluar la información y recomendar reparaciones, cuando ocurre alguna excepción

• Este tipo de mantenimiento puede ser poco efectivo y muy caro si no se planea efectivamente.


Programa efectivo y económico de

MBCUso de tecnología

relevante

Dirigido al proceso de falla

Enfocado a equipos críticos

Llevado a cabo en operaciones

conocidas y comprendidas

Estudio intensivo

de la operación,

mantenimiento e

información de

fallas de los

equipos más

importantes de la

Planta

Planificación del MBC

Factores a considerar: Costo – Beneficio (Inversión v/s Ahorro) Métodos de mantenimiento utilizados por la organización Los modos de falla de los equipos críticos, sus efectos y

síntomas relevantes (AMFE). Las tecnologías de monitoreo que se utilizaran para

obtener los indicadores de falla y perfiles de información Elección del sistema a utilizar para almacenar y

administrar la información masiva, generada por los modernos equipos de monitoreo.

Politicas operacionales, regulaciones, contratos, etc. Que pudieran afectar negativamente la eficiencia del programa.

Entrenamiento del personal involucrado en el programa.

Objetivos del MBC:

Seguridad

BeneficiosConfiabilidad

Disponibilidad

Seguridad:

• La seguridad de la operación del equipo mecánico es un elemento clave a considerar por los planificadores del mantenimiento.

• Independientemente del procedimiento utilizado, un adecuado programa de monitoreo debe ser utilizado para detectar problemas que pudieran afectar la seguridad del equipo en operación.

Disponibilidad:

• Un factor clave para los programadores del mantenimiento es la disponibilidad del equipo para producción o uso.

• Una alta disponibilidad, se puede obtener con un buen plan de mantenimiento.

• El monitoreo del equipo puede reducir las paradas no programadas.

Confiabilidad:• La confiabilidad del equipo debe ser muy importante

para los programadores de mantenimiento.• “No tenemos fallas o problemas de Confiabilidad” es una

frace normalmente escuchada en Mantenimiento.• La ausencia de fallas no necesariamente indica una alta

confiabilidad. Puede ser simplemente consecuencia de un alto consumo de mano de obra y de repuestos.

• Una alta disponibilidad no implica necesariamente a una alta disponibilidad, pero ésta siempre asegura alta disponibilidad y seguridad.

Alta Disponibilidad Alta confiabilidadAlta Disponibilidad Alta confiabilidad

Beneficios:• Los ahorros económicos derivados del monitoreo de la

condición son derivados de la detección temprana de problemas y de una adecuada acción de mantenimiento.

• En el largo plazo, los cambios que mejoran la Confiabilidad extienden la vida de los equipos o remedian las causas raíz de las fallas, y generan grandes beneficios.

• El análisis periódico y la determinación de la confiabilidad del proceso y de los componentes es conocida como “Monitoreo por Confiabilidad”.

• Los mayores beneficios en costos son logrados mediante el Monitoreo de Condición y el monitoreo por Confiabilidad.

Análisis de Modos de Fallas (AMFE)

El conocimiento de los modos de fallas de los equipos críticos de la planta es esencial para establecer el mantenimiento adecuado

Tipo de falla Efecto en el equipo Síntomas de inicio, estado intermedio y

próximos a fallar Intervalos desde el inicio hasta la falla Con que frecuencia ocurren Costo en términos de mantenimiento y

producción.

Análisis de Modos de Fallas (AMFE)El análisis de modos de falla es una herramienta valiosaHaga las siguientes preguntas:

¿Cuál es el desempeño esperado del componente o equipo?¿Cómo puede dejar de cumplir las expectativas de desempeño?Que causa cada falla funcional?¿Qué pasa cuando ocurre una falla?¿Cómo afecta la falla?¿Qué debería hacerse?Cuales son las fallas funcionalesQue debemos hacer para prevenirlas?¿Cuál es el impacto?¿Qué nos debe importar de su impacto?

¿Qué? ¿Por qué?

Análisis de Modos de Fallas (AMFE)

Asociar las consecuencias de la falla a una adecuada intervención del mantenimientoHaga la siguiente pregunta

¿Qué acción especifica podría prevenir la falla? ¿Qué deberá hacerse si no se localiza una acción

especifica? ¿Cómo podemos evitar que esto siga sucediendo? ¿Cómo podemos eliminar el problema que causa la falla?

El Plan de mantenimientoResumen de las tareas de mantenimientoIntervalos iniciales de las tareas¿Quién hace cada tarea?

¿Qué Acción?

SISTEMAS Y METODOS DE LUBRICACIÓN

Una mayor productividad de los equipos se logra si se reduce al máximo la fricción de sus diferentes mecanismos.

Hoy en día, la lubricación no se considera una ciencia aislada, sino que esta íntimamente relacionada

“con la fricción, con el desgaste, con los materiales empleados en la fabricación de los equipos, con su diseño, con su operación y con la calidad de su mantenimiento”:

Todo esto se resume en lo que se conoce como “tribología” , ciencia relacionada con la fricción y a todos los fenómenos que limitan la vida de los equipos.

MONITOTOREO TRIBOLOGICO

““La vida útil de un equipo solo se La vida útil de un equipo solo se puede lograr si este se involucra puede lograr si este se involucra dentro de un sistema tribologico, dentro de un sistema tribologico,

donde los protagonistas principales donde los protagonistas principales son el fabricante del equipo y el son el fabricante del equipo y el

usuario.”usuario.”


El fabricante debe haber construido el equipo de acuerdo con un diseño óptimo y con materiales que garanticen un desgaste mínimo.

El usuario debe optimizar al máximo la calidad del mantenimiento, garantizar una operación normal del equipo, para lo cual se necesita implementar un control de calidad a todos los repuestos y partes que se adquieran y debe convertir la lubricación en el programa bandera del mantenimiento.


“Se puede decir que se tiene implementado un sistema tribologico en las empresas cuando a lo menos el 90 % de los equipos alcanzan su vida de diseño.”

MONITOREO TRIBOLOGICO

TRIBOLOGÍA: La tribología es la ciencia que estudia la Fricción y la Lubricación en relación con los fenómenos de Desgaste.

La tribología relaciona la Lubricación con los problemas de mantención de máquinas, almacenamiento y aplicación de lubricantes minimización de las pérdidas de energía por fricción y protección del medio ambiente.

El objetivo principal de la tribología, es contribuir a reducir la fricción, mantener una alta disponibilidad de las instalaciones productivas, a bajo costo, con seguridad y respetando el medio ambiente y los ecosistemas.


Todo esto se resume en lo que se conoce como tribología, ciencia relacionada en principio solo con la fricción.

(Tribos = Fricción, logos = Tratado) y en la

actualidad extendida a todos los fenómenos que limitan la vida de los equipos.

TRIBOLOGÍA APLICADA

Como factor fundamental en el diseño de maquinaria y en la formulación de lubricantes, la tribología debería ser aplicada lógicamente también al mantenimiento.

Proporciona una perspectiva de la causa y efecto de la integridad mecánica no disponible mediante el análisis de aceites.

Orienta el mantenimiento hacia el control y manejo de los factores causales de fricción y desgaste en lugar de la reparación de sus efectos.

Tres generaciones de los lubricantes

Primera generación:Lubricación químicaMejora la superficie de modo reactivo

Los aceites convencionales con aditivo EP (azufre y fósforo) forman una capa de sales metálicas sobre la superficie y, en presencia de presión, se produce una reacción química que evita agarrotamiento de las superficies por corrosión química.La película construida se renueva constantemente pero, causa desgaste continuo e incontrolado además oxidación del lubricante mismo.


Segunda generaciónLubricación por partículas sólidas (lubricación límite)Mejora de la superficie de un modo pasivo

Lubricante conteniendo grafito, bisúlfuro de molibdeno (MoS2) u otras partículas sólidas, solas o en combinación bajo cargas, forman una capa protectora con un bajo coeficiente de fricción.Las rugosidades del metal son rellenadas parcialmente para aumentar la superficie de apoyo. Pero aún quedan crestas sin protección.El material es muy resistente a las cargas pero, no puede filtrarse ni centrifugarse y siempre hay riesgo de sedimentación por peso especifico


Tercera generaciónLubricación por deformación plástica

Se desarrolló una nueva tecnología, cuyo efecto no es ni abrasivo ni de relleno.En los puntos sujetos a elevadas presiones y concentración de energía, aditivos órgano metálicos que actúan sinérgicamente, sé difusan dentro de las asperezas.Esto permite la modificación de la estructura de los metales (vía condición eutectica baja el punto de fusión de los mismos) que fluyen plásticamente bajo la presión existente, concluyendo en un suavizamiento de las superficies portantes.

Situación actual de los lubricantes

La situación actual: Los aceites usualmente aplicados en estas condiciones no cumplen con los requerimientos del equipo, debido a que su funcionamiento (el de los lubricantes EP con Azufre y Fósforo como aditivos) es por corrosión química de las crestas en choque, es decir, aumentan la superficie de contacto a través de un sacrificio de material, continuo e incontrolado, por lo tanto, por un lado estamos mejorando el deslizamiento y por otro, aceleramos el proceso de desgaste y acortamos la vida útil de los elementos.

Situación actual de los lubricantes

Debido a esto es normal que encontremos en análisis espectrométricos, una elevada cantidad de metales, (producidos por corrosión química) quedando estos en suspensión en el aceite tornándolo perjudicial para una buena lubricidad.

Esto significa que cuando más severa sea la condición de trabajo, mayor, y más rápido sucede el desgaste, acortando los periodos de recambio del aceite y la intervención del equipo.

ACEITES LUBRICANTES

Es toda sustancia liquida de origen animal, vegetal, mineral o sintética que permite separar dos superficies en movimiento

relativo, reduciendo el desgaste, refrigerándolas evacuando contaminantes y

protegiéndolas del medio circundante.

Aceites Orgánicos

Son del tipo animal y vegetal. Se descomponen con facilidad con calor y bajas temperaturas se oxidan, formando gomas,. La mayoría de estos aceites se emplean como aditivos de los aceites minerales, para darles propiedades de untuosidad, El extremo oleoso presenta igual esta característica, lo cual permite formular los aceites compound (compuestos), que presentan buenas propiedades de Extrema Presión (EP) a temperaturas por debajo del 50 ºC y una lubricación adicional o de emergencia en caso de suministro inadecuado de lubricante.

Aceites minerales

Son derivados del petróleo, constituidos por una estructura de moléculas complejas que contienen entre 20 y 70 átomos de carbono por molécula.

Un aceite lubricante esta constituido por una base lubricante y un paquete de aditivos químicos le confiere nuevas propiedades y le mejora otras que ya tenga.

Con relativa frecuencia, los fabricantes de equipos utilizan el término aceite mineral como un lubricante sin aditivos.

Fabricación de los aceites lubricantes

Comprende: Mezcla de bases lubricantes del mismo

tipo (dos máximos) para obtener las viscosidades y calidades requeridas.

Aditivación, según las necesidades de aplicación y servicio.

Bases Lubricantes

Son las que determinan la mayor parte de las características del aceite, tales como: viscosidad, índice de viscosidad, resistencia a la oxidación, punto de inflamación y de fluidez, etc.

De acuerdo con el tipo de crudo, la base lubricante puede ser: parafínica, nafténica o aromática.

Bases Parafínicas

Contienen porcentajes de hidrocarburos parafínicos del 75% o mayores. son relativamente estables a altas temperaturas, pero por el alto contenido de parafina que poseen, no funcionan satisfactoriamente a bajas temperaturas.

Sus características más importantes son:

Alto índice de viscosidad (IV).

Baja oxidación. Baja volatilidad

Bajo poder disolvente

Forma carbones duros cuando se descompone.

Alto punto de congelación

Bases Nafténicas.

Contienen porcentajes de hidrocarburos nafténicos del 70% o mayores. Se caracterizan por la formula CnH2n y frecuentemente poseen una elevada proporción de asfalto. A altas temperaturas son menos estables que las parafinas, contienen una mínima cantidad de parafina; por lo tanto, no forman ceras a bajas temperaturas y permanecen en estado líquido. Las moléculas forman ciclos de cinco y de seis átomos.

Sus características más importantes son:

Bajo índice de viscosidad (IV). Alto poder disolvente natural. Contiene un elevado

porcentaje de compuestos aromáticos, lo cual permite que puedan disolver ciertos tipos de cauchos.

Reducida tendencia a la formación de carbón. Cuando se queman, el carbón residual es blando y escaso.

Bajo punto de fluidez. Como prácticamente carecen de ceras, las hace particularmente indicadas para condiciones de bajas temperaturas.

Alta volatilidad.

Bases Aromáticas

Estas bases no se utilizan en la fabricación de aceites lubricantes, debido a que no presentan prácticamente ninguna característica que amerite su implementación. Su viscosidad disminuye rápidamente con la temperatura y presentan tendencia con la formación de gomas a altas temperaturas. Su estructura molecular esta constituida por ciclos de doble ligadura, parecidas a las del benceno.

Bases Aromáticas

Sus características mas importantes son:

Índice de viscosidad muy bajo.Alta volatilidadSe oxidan fácilmenteTendencia formar gomas y resinasSe emulsionan fácilmente con agua.

Propiedades físicas del aceite básico

.

Propiedad Por qué es tan importante

Como se determina Número ASTM

Viscosidad

Define el grado viscosidad del aceite

básico

Viscosímetro de flujo capilar por gravedad

D-445

Índice de viscosidad

Define la relación entre la temperatura y la

viscosidad

Variación de la viscosidad entre 40 ºC y 100 ºC

indexada D-2270

Densidad Define la densidad de un aceite con respecto

al agua

Hidrómetria

D-1298

Punto de inflamación

Define la propiedad de inflamación y volatilidad

a alta temperatura

Temperatura a la que se inflama la superficie

D-92/D-93

Punto de congelamiento

Define el comportamiento de un

aceite a bajas temperaturas

Flujo por gravedad en un recipiente de prueba,

temperatura a la que se alcanza una viscosidad de

22000 cSt

D-97/IP15

Propiedades del aceite mineral

.

Tipo Parafínicos Naftenicos

Petróleo crudo Continente medio

Mar del norte

Medio oriente

América del sur

Regiones costeras de EEUA

% Parafínicos 45 - 60 15 – 25

% Naftenicos 20 - 30 65 – 75

% Ceras 1 - 10 Trazas

Índice de viscosidad 95 - 105 30 – 70

Punto de congelación Congelación por ceras Menor congelación por visc.

Punto de inflamación Mayor que el Naftenicos Menor que el Parafínicos

Solvencia de los aditivos Pobre a regular Buena

Aplicaciones Aceite de motor

Fluidos hidráulicos

Aceite de turbina

Aceite de engranajes

Aceite de rodamientos

Aceites refrigerantes

Aceites de compresores

Aceites básicos hidro - refinados

Nuevo proceso de refinación que elimina completamente los componentes indeseados del hidrocarburo (nitrógeno, oxígeno, azufre y metales pesados).

Produce lubricantes básicos 99,999 % puros (Los refinados por solventes logran un 95 % máximo, según el proceso).

Aceites básicos hidro - refinados

Los lubricantes básicos resultantes del proceso son transparentes debido a la ausencia de contaminantes.

Este proceso permite refinar cualquier tipo de crudo (petróleo), sin importar su contenido de azufre o saturados.

La refinación por solvente requiere de cierta calidad de petróleo para poder producir lubricantes de buena calidad, en forma económica.

Aceites hidráulicos hidro - refinadosPrueba Básico refinado

por solventeBásico hidro

refinado

Saturados 85 – 90 % > 99 %

Aromáticos 9 – 15 % < 1 %

Polares 0 – 1 % 0,0 %

Azufre 0,05 – 0,11 % 0,001 %

Nitrógeno 10 – 20 ppm < 2 ppm

Color D 1500 0,5 – 1,0 < 0,5

Se considera que en el año 2005 el 80 % de los lubricantes serán elaborados con este tipo de básicos

Aceites básicos hidro - refinadosPrincipales beneficios: Desempeño muy similar al de los sintéticos. Extraordinaria estabilidad a la oxidación. Mejor estabilidad de la viscosidad. Mejor arranque a bajas temperaturas. Menor formación de carbón o depósitos. Menor volatilidad. Posibilidad de prolongar el tiempo de cambio. Posible ahorro de combustible y energía. Mejor respuesta a los aditivos (que los sintéticos) =

Aceite mejor formulado y balanceado. No dependen de la disponibilidad de crudos.

Los lubricantes sintéticos son fluidos hechos por el hombre como plásticos líquidos

Moléculas diseñadas científicamente.Las moléculas tienen una estructura idéntica.Las propiedades del fluido son muy predecibles.Hechos por polimerización.

Las moléculas pequeñas, se

combinan químicamente

Para formar moléculas más largas (síntesis)

Comparación molecular de los aceites sintéticos

Mineral PropiedadesSintético

Millones de combinaciones

Varia considerablemente

Contiene aromáticos,

nitrógeno, azufre, ceras

Repetición de moléculas

Constante

Muy bueno

Estructura Molecular

Pureza

Tamaño de la Molécula

(peso)

Como se comparan las propiedades de un aceite sintético

Viscosd. Densidad IV Punto de Punto de

a 40 °C inflamac. Congelac.

Sintético:

Polialfaolefinas (PAO) 18.12 0,87 126 221 °C -79 °C

Ester dibasico ácido 19,6 0,955 176 232 -51

Poliol éster 15,0 0,975 135 232 -51

Poliglicol 50 1,01 150 177 -55

Ester fosforado 6,7 1,02 90 220 -80

Mas Mayor Mayor Menor

Mineral: pesado

A 7,8 0,842 98 156 °C -15 °C

B 19 0,86 103 200 -15

C 30 0,87 105 208 -9

Propiedades de los lubricantes sintéticos Propiedades Su significado

Mayor punto de inflamación Mejor resistencia al fuego y estabilidad térmica

Menor punto de congelación Mejor bombeabilidad y lubricación a bajas temperaturas

Resistencia al fuego Buenos para operaciones hidráulicas de alto riesgo

Estabilidad a la oxidación Extensión de los intervalos de cambio, resiste condiciones severas

Alto índice de viscosidad Funciona como un aceite multigrado

Menor fricción Reducción en los costos de consumo de energía

Detergen cía natural Ayuda a mantener las superficies libres de depósitos

Mayor resistencia al corte No hay pérdidas de la viscosidad como en los aceites multigrado minerales

Alto costo Un aceite sintético puede costar de 4 a 15 veces mas que el mineral

Toxicidad Los ésteres fosfatados pueden ser un riesgo toxico

Disposición peligrosa Los ésteres fosfatados son mas caros de disponer

Compatibilidad con sellos Algunos sellos pueden encogerse o alargarse con los aceite sintéticos

Estabilidad hidrolitica Los aceites de base éster se pueden degradar en presencia del agua

Incompatibilidad Algunos no se pueden mezclar con otros fluidos (incompatibles)

Po

sib

les

Ven

taja

sP

osi

ble

s D

esve

nta

jas

Costos L ND ND H VH H VH M M M VH H M

Compatibilidad con sellos L A ND AA BA BA BA A BA BA AA AA AA

Comp. Con aceites mineral -- E ND AA ND BA BA BA A A BA BA E

Estabilidad a la corrosión E ND E AA AA A AA A BA BA BA A E

Estabilidad a la oxidación BA ND ND AA E AA AA AA AA A E E AA

Rango de viscosidad L ND H M M H H H M M H VH H

Punto de inflamación M AA E E E E E A AA A E E AA

Punto de congelación A AA VL VL H VL AA M L L L VL L

Rango de temperatura BA A AA AA A E AA A AA A E E AA

Ace

ites

Min

eral

es

Dia

lqui

l ben

ceno

s

Aro

mát

icos

alq

uila

dos

Hid

roca

rbur

os s

inté

ticos

Hid

roca

rbur

os c

lora

dos

Sili

cato

s de

ést

er

Est

eres

fos

fata

dos

Pol

iglic

oles

Pol

iole

ster

es

Die

ster

es

Per

fluor

opol

iete

res

Sili

cona

s

Pol

ialfa

olef

inas

E : Excepcional

AA : Arriba del promedio

A : Promedio

BA : Abajo del promedio

VL : Muy alto

L : Bajo

M : Medio

H : Alto

VH : Muy alto

ND : No disponible

Cuadro comparativo de sintéticos

RELACIÓN ENTRE LAS ASOCIACIONES TÉCNICAS DE LA INDUSTRIA EN EL DESARROLLO DE NUEVAS ESPECIFICACIONES DE CALIDAD PARA LUBRICANTES

SAE

Asociación de Ingenieros Automotrices

Define la Necesidad

APIAPI

Instituto Americano del Petróleo

Desarrolla el Lenguaje al Consumidor

ASTM

Sociedad Americana de Pruebas y Materiales

Define los Métodos de Prueba y Objetivos de

calidad

PÉRDIDAS DE UTILIDAD

PÉRDIDAS DE UTILIDAD

ACCIDENTES

( 15 % )

DEGRADACIÓN DE SUPERFICIE

( 70 % )

ABSOLESCENCIA

( 15 % )

DESGASTE MECÁNICO

( 50 %)

CORROSIÓN

( 20 % )

ADHESIÓNFATIGAABRASIÓN

Lo que el análisis del aceite esta diciendo:

Detección de la causa raíz: Cuando algo esta ocurriendo y puede llevar a condiciones de causa de falla.

Detección del inicio de la falla: Cuando existe una falla en la etapa temprana, que de otra manera pasaría desapercibida.

Lo que el análisis del aceite esta diciendo:

Diagnostico del problema: ¿cuál es la naturaleza del problema que se ha estado observando?. ¿De donde proviene?. ¿Cuan tan severo es?. ¿Puede arreglarse?.

Progreso de la falla: La máquina está prácticamente descompuesta y requiere ser reparada o reemplazada.

Autopsia (después de la falla): ¿Qué ocasionó la falla de la máquina?. ¿Podría haber sido evitada?

Lo que usted monitorea:

Detección de la causa raíz: Partículas, agua, viscosidad, temperatura, aditivos, oxidación, TAN, TBN, hollín, glicol, etc.

Detección del inicio de la falla: Densidad de desgaste, conteo de partículas, agua, análisis de elementos, viscosidad, ferrografía analítica.

Lo que usted monitorea:

Diagnostico del problema: Análisis de partículas, análisis de elementos, agua, conteo de partículas, temperatura, viscosidad, ferrografía analítica, análisis de vibraciones.

Progreso de la falla: Análisis de elementos, ferrografía analítica, análisis de vibraciones, temperatura.

Autopsia (después de la falla): Ferrografía analítica, densidad ferrosa, análisis de elementos.

FUNCIONES DEL ACEITE LUBRICANTE

Controlar la fricción Separar las superficies en movimiento

Controlar el desgaste Reducir el desgaste abrasivo

Controlar la corrosión Proteger la superficie de las sustancias corrosivas

Controlar la temperatura Absorbe y transfiere calor

Controlar la contaminación Transporta partículas y otros contaminantes a los filtros y

separadores

Transmitir potencia En circuitos hidráulicos, transmite fuerza y

movimiento

FUNCIONES COMUNES A TODOS LOS LUBRICANTES

DEBEN NO DEBENENFRIAR EVAPORARSE

LIMPIAR ATACAR SELLOS O FILTROS

PROTEGER DE LA GENERAR ESPUMACORROSIÓN

SELLAR RETENER HUMEDAD

DETENER LA HERRUMBRE CAMBIAR SU VISCOSIDAD

REDUCIR EL DESGASTE

Cómo se puede reducir la fricción y el desgaste

Alisando o puliendo las superficies. Substituyendo el deslizamiento por

rodamiento Mediante un lubricante

Tipos de deslizamiento

Deslizamiento en seco: Aún las superficies que parecen más tersas y pulidas, cuando se miran a través de un microscopio se notan que están formadas por pequeñísimos picos y grietas que interfieren entre si cuando se deslizan una contra otra, ofreciendo una gran resistencia al movimiento y ocasionalmente un considerable desgaste


Deslizamiento con lubricante:Pero si las superficies están separadas por una película de aceite, los picos y crestas no se tocan entre si y se evita en gran parte la fricción y el desgaste.Sin embargo siempre existe cierta fricción ocasionada por la resistencia del mismo fluido a ser cortado y que llamamos fricción fluida


Rodamiento:

Cuando una esfera rueda por una superficie, tanto la esfera como la superficie se deforman y ofrecen una superficie de contacto sumamente reducida pero un tanto mayor cuando así lo sea la carga que actúa sobre la esfera, por lo que la resistencia al movimiento, o sea el rozamiento, se ve afectado y así bajo ciertas condiciones, si no existe lubricación ocurrirá un desgaste apreciable

En general existen dos tipos de películas

Película fluida: Son aquellas formadas por una alimentación de lubricante suficiente para mantener las superficies separadas una de otra y evitar contacto metálico.

Película delgada: Como su nombre lo indica, es una película sumamente delgada que se forma sobre las superficies que se están lubricando. Estas películas pueden estar formadas por aceite, grasas o algún lubricante sólido como el grafito o bisulfuro de molibdeno. Se utilizan en aquellas partes en donde por razones de diseño o alguna otra causa no es posible administrar una película fluida. En estos casos siempre ocurre algo de contacto metálico

Factores que afectan la selección del lubricante

Velocidad: La velocidad tiende a producir una cuña de aceite que

protege los mecanismos, siempre que la velocidad relativa de las superficies en movimiento sea elevada, habrá una mayor facilidad para formarse la cuña de aceite y por lo tanto, un aceite ligero será suficiente, además que habrá menor fricción fluida y menor perdida de potencia.

Cuando la velocidad es muy baja, la deficiencia en la formación de la cuña de aceite deberá ser suplida mediante un aceite muy viscoso si bien no alcanza a formar cuña de aceite, su misma viscosidad presenta dificultad a ser exprimido y protegerá las superficies.


Carga: Resulta lógico que cuando existe una carga pesada que tiende a juntar dos superficies en movimiento, una mayor viscosidad del lubricante soportara mejor la acción de exprimido que esa carga pesada ejerce.

Por el contrario, si lleva una carga pequeña en un elemento pequeño será indispensable un aceite de baja viscosidad para permitir el libre movimiento de las partes y menor pérdida de potencia por fricción fluida.


Temperatura: La temperatura influye directamente modificando la viscosidad de los aceites. Todo lubricante al ser calentado sufre un adelgazamiento

REGLA PRACTICA PARA LA SELECCIÓN APROXIMADA DE LA VISCOSIDAD DE UN ACEITE

FACTORES VISCOSIDAD

BAJA MEDIA ALTA

VELOCIDAD ALTA MEDIA BAJA

CARGA BAJA MEDIA ALTA

TEMPERATURA NORMAL MEDIA ALTA


Clasificación de la viscosidad en función del grado ISO:

Baja : ISO 32 – 68

Media : ISO 100 – 220

Alta : ISO 320 - 680


Clasificación de la velocidad:

Baja : 0 – 450 r.p.m.

Media : 540 – 900 r.p.m.

Alta : Por encima de 900 r.p.m.


Clasificación de la temperatura de operación:

Normal : 10 ºC – 35 ºC

Media : 35 ºC – 59 ºC

Alta : por encima de 59 ºC

NORMAS DE CLASIFICACIÓN

Clasificación de viscosidad “SAE” para aceites de motor

Grado de viscosidad

“SAE”

Viscosidad (1) (Cp) @

Temperatura ºC máxima

Temperatura (2) (Cp) ºC límite de bombeo máximo

Viscosidad (3) mínima

(cSt) @ 100 ºC máxima

0W 3250 @ 30 -35 3,8 ---------

5W 3500 @ 30 -30 3,8 --------

10W 3500 @ 30 -25 4,1 --------

15W 3500 @ 30 -20 5,6 --------

20W 4500 @ 30 -15 5,6 -------

25W 6000 @ 30 -10 9,3 --------

20 -------- --------- 5,6 < 9,3

30 -------- --------- 9,3 < 12,5

40 --------- --------- 12,5 < 16,3

50 -------- --------- 16,3 < 21,9

60 -------- --------- 21,9 < 36,1

Clasificación de viscosidad “SAE” para aceites de motor

Grado SAE Temperatura máx. Para

viscosidad de 15.000 (Cp)

Viscosidad a 100 ºC en cSt

Mínimo Máximo

75 W - 40 ºC 4,1 -------

80 W - 26 ºC 7,0 -------

85 W - 12 ºC 11,0 --------

90 -------- 13,5 24,0

140 --------- 24,0 41,0

250 -------- 41,0 -------

EJEMPLOS:1. Aceite A :

10,3 cSt a 100 ºC SAE 3050.000 Cp a (-18 ºC) No tiene a -18 ºC

2. Aceite B:5,4 cSt a 100 ºC No es aceite para

climas tropicales8.300 Cp a (-18 ºC) SAE 20W

3. Aceite C10,3 cSt a 100 ºC SAE 308.000 Cp a (-18 ºC) SAE 20W

Para transmisiones: Los aceites SAE 75W y SAE 80W trabajan a bajas temperaturas; Los aceites SAE 140 y SAE 250 son aceites especiales para servicios pesados.

CLASIFICACIÓN DE LOS ACEITES DE MOTOR

.

O°C

O°F

-20 -10 O +10 +20 +30

-4 5 14 23 32 41 50 59 68 77 86

SAE 10 W SAE 30

SAE 40SAE 20W20

SAE 10W30

SAE 15W30

SAE 15W40

INDICE DE VISCOSIDAD. METODO ASTM D-2270

El índice de viscosidad (IV) de un aceite es un número empírico y se evalúa solamente para aceites nuevos; en aceites usados puede dar un valor incorrecto de la estabilidad del aceite. Sin embargo si se analiza, un incremento o una disminución pueden indicar contaminación con otro producto. Si disminuye, puede ser un indicio de la baja resistencia a la cizalladura de los aditivos mejoradores de IV.

Esto es común que se presente en ciertos aceites para transmisiones automáticas y en aceites automotores, principalmente multígrados. En unos pocos casos, la oxidación causa un incremento en el IV del aceite usado.

¿Qué es la Contaminación?

Cualquier material

extraño al fluido o

componente, dañino para

su rendimiento

La causa de la falla individual más importante:

Contaminante Maquina Aceite

Partícula

Desgaste abrasivo

Fatiga de la superficie

Fricción por partículas de aditivos

Oxidación catalítica

Agua

Herrumbre

Perdida de la resistencia de película

Oxidación catalítica

Lavado de los aditivos

Aireación

Cavitación


Formación de barniz

Oxidación

Falla térmica

Espuma

Calor


Formación de barniz

Baja viscosidad

Oxidación

ContaminaciónDaño causado a:

Contaminación – Segunda categoría de análisis de aceite

El análisis de contaminación de fluido apunta a la principal causa de desgaste y falla del lubricante, y constituye la estrategia central de un programa de mantenimiento Proactivo:Sólidos (partículas)Humedad (agua)AireRadiaciónCalorAnticongelanteCombustible

ContaminanteCambios en la

química del aceiteCambio en las propiedades

físicas del aceite

Químicamente atacan las

superficies de la maquinaria

Mecánicamente destruyen la

superficie de la maquinaria

SólidosOxidación

Agotamiento de aditivos

Efecto de la viscosidad

Barniz adherente Abrasión

Fatiga de la superficie

AguaOxidación


Efecto de la viscosidad

Destrucción acida

Herrumbre

Cavitación

Rayado

Combustible


Aromáticos

Bajo punto de inflamación

Baja viscosidad

Incremento de presión de vapor

Acido sulfúrico Pérdida de la resistencia de

película

Anticongelante Glicol

Oxidación

Lodos

Incremento de la viscosidad

Herrumbre y corrosión

Perdida de la resistencia de

película

Aire Oxidación Oxidación Incremento de la acidez

Cavitación

CalorDegradación

térmica

Oxidación

Incremento de la viscosidad

Barniz

Acidez

Perdida de la resistencia de

película

Cadena de Falla

ASPECTOS BÁSICOS SOBRE LA CONTAMINACIÓN.

La contaminación es la causa de la mayoría de las fallas debido al lubricante:

La experiencia de los diseñadores y usuarios de sistemas de aceite lubricante e hidráulico ha demostrado que más del 75 % de las fallas en los sistemas son el resultado directo de la contaminación.

1.- Partículas de:Cieno (0 – 5 um)Virutas (5 um+)

Tipos de Contaminación

2. Agua(Libre y Disuelta)

3. Aire

Cieno

TIPOS Y FUENTES DE LA CONTAMINACIÓN

Contaminación por Partículas:Tipos:

La contaminación por partículas se clasifica, generalmente, en “cieno” y “virutas. El cieno se puede definir como la acumulación de partículas de menos de 5 micrones a lo largo del tiempo. Este tipo de contaminación también produce fallas del sistema con el tiempo.

TIPOS Y FUENTES DE LA CONTAMINACIÓN

Las virutas, por su parte, son partículas de 5 micrones (+) que pueden producir una falla catastrófica inmediata. Ambos se pueden clasificar, a su vez, en:

Contaminación por partículas: Causa y Efecto del desgaste

Causa(Inducción de falla)

AbrasiónErosiónSedimentaciónFatiga de la superficieDentado

Efecto(Producción de

partículas)

AbrasiónCavitaciónAdhesiónCorrosiónDesalineaciónAceite incorrecto

Proactivo

Predictivo

“La confiabilidad y la mantención son una función del control de la contaminación, y el

control de la contaminación conduce a una vida mas larga”

“General Electric”

“La contaminación es la causa simple mas importante del

mal funcionamiento del lubricante y un subsecuente

desgaste excesivo de las partes” “Mobil Oil”

El Agua como Contaminante:

El azote de los aceites lubricantes

El agua es el segundo contaminante mas destructivo

Las mejores Practicas:

Restringir su ingreso Reconocer su presencia Analizar su estado y concentración Eliminarla

“Frecuentemente el agua es ignorada como una causa primaria de falla”

Contaminación por agua – Efecto en la maquinaria

Corrosión

Perdida de resistencia de película

Cavitación

Atascamiento y taponado de filtro

El agua en el aceite da a los ácidos un gran potencial destructivo

El agua en los contactos elasto – hidrodinamicos (Ejemplo: rodamientos) hace que la película falle

La vaporización flash del agua en los contactos hidrodinamicos causa falla de rodamientos

El agua causa una filtración pobre y el atascamiento de válvulas

El agua es la causa principal de la cavitación de bombas hidráulicas (cavitación vaporosa)

Problema relacionado con el agua

Qué está pasando

Corrosión de superficie de componentes

Degradación del fluido, pérdida película Lubricante.

Precipitación de aditivos

Oxidación del aceite

Incremento de la acidez (TAN).

Cambio de la viscosidad

Deterioro de las propiedades físico (oxido) químicas (PH)

del fluido lubricante.

Problemas relacionados con la

Contaminación por Agua

Contaminación con agua:Origen del desgaste acelerado de la maquinaria

Rodamientos de rodillo

Los rodamientos pueden perder el 75 % de su vida antes de que el aceite esté nebuloso

Cojinetes

Sin agua v/s 1 %, de agua se traduce en mas de 10 veces la extensión de vida

Bombas Hidráulicas

100 ppm. De agua v/s 500 ppm. De agua se traduce en mas de 100 veces de extensión de vida

“La presencia del agua en los aceites lubricantes puede reducir la vida de los rodamientos a uno por

ciento o menos, dependiendo de la cantidad presente”“SKF”

Contaminación por agua: Efecto en el aceite base

Problemas relacionados con el agua Qué está pasando

Hidrólisis y Oxidación

Aireación

Efecto en la viscosidad

Efectos dieléctricos

El agua promueve cambios químicos y físicos en el aceite base: Formación de ácidosEspesamiento del aceiteBarnizLodo

El agua fomenta los problemas der Aireación:EspumaEntrada de aire

El agua conduce a emulsiones estables, mayor viscosidad y propiedades no Newtonianas

El agua reduce las propiedades aislantes del aceite

Contaminación por agua: Efecto en los aditivos

Aditivo atacado Modo de ataque Resultado

Hidrólisis (reacción

química con el agua)

Lavado por agua

Antioxidante (fenoles)

Inhibidores de oxidación

Agentes demulsificantes

Detergente y dispersante

sedimentos (Floculación)ÁcidosMortalidad de aditivos

LodosSedimentosMortalidad de aditivosBacteriasPobre separación de agua/aceite

Contaminación por agua: Efecto en los aditivos

Aditivo atacado

Modo de ataque

Resultado

Borato EP

ZDDP

Incremento de la constante

dieléctrica (el aceite se convierte en un

conductor eléctrico)

Hidrolisis

Perdida de desempeño del aditivo

Sulfuro de hidrogeno Ácido sulfúrico

Aceite contaminado con agua: Estados de coexistencia

Aceite Disuelta(ppm)

Emulsionada(ppm)

Libre(ppm)

Aceite hidráulico nuevo

0 - 200 200 - 1000 >1000

Aceite hidráulico envejecido

0 - 600 600 - 5000 >5000

Aceite nuevo R&O 0 - 150 150 - 500 >500

Aceite envejecido R&O

0 - 500 500 - 1000 >1000

Aceite de motor nuevo

0 - 2000 2000 - 5000 >5000

Agua disuelta: Las moléculas de agua están dispersas una por una en todo el aceite. Como humedad.

Agua emulsionada: Glóbulos microscópicos de agua están dispersos en una suspensión estable en el aceite. Como niebla.

Agua libre: Cuando el agua se mezcla con el aceite, rápidamente se asienta en el fondo del tanque / deposito. Como lluvia

R&O = aceite inhibido contra herrumbre y oxidación ISO 32

Para minimizar los efectos corrosivos del agua libre, mantener el aceite bajo el nivel

de saturación de agua por cuanto sea posible.

Típicos niveles de saturación de aceite

Hidráulico : 200-400 ppm (0.02-0.04%)Lubricación : 200-750 ppm (0.02-0.075%)Transformadores : 30-50 ppm (0.003%-0.005%)

Niveles de Saturación

Partículas Agua N° ÁcidosNeutros

Vida Fluido(Horas)

Ninguno

Ninguno

Fierro

Fierro

Cobre

Cobre

Si

No

Si

No

No

Si

0.17

0.90

0.65

8.10

0.89

11.20

3500+

3500+

3500+

400

3000

100

Efectos del agua & Partículas (catalizadores) sobre la Oxidación del aceite

Nú

mer

o d

e Á

cid

os

(TA

N)

Solo Solo AguaAgua

Fierro & Agua

Cobre & Agua

Cobre

Fierro

Limpio & Seco

Horas

12.0

10.0

1.0

0.8

0.6

0.4

1000 2000 3000

0.2

0.0

Contaminación y Descomposición del aceite

Concentración de Agua

Relación de Vida

Lubricante : SAE 20

25 ppm

100 ppm

400 ppm

2.59

1.00

0.52

Reference: Timken Company

Efectos del agua sobre la vida en Fatiga de los Rodamientos

Métodos para remover Agua

Coalescencia Solo agua Libre, Lento, Simple

Centrifugado Sólo Agua Libre, caro, alto mantenimiento

Absorción Agua Libre y algo en disolución, simple, operación en

línea. Deshidratación por Vacío

Agua Libre y Disuelta, proceso de altos volúmenes, bajo costo mantención

Contaminación por agua:

El agua puede presentarse en estado libre o en disolución. El agua libre, o emulsionada, es la está por encima del punto de saturación de un fluido especifico. En este punto, el fluido ya no puede contener o disolver más agua. El agua libre, generalmente, se manifiesta como una decoloración “lechosa” del fluido.

Contaminación por agua:

Prevención:

Por lo general, el exceso de agua puede eliminarse del sistema. Las mismas medidas preventivas que se toman para minimizar el ingreso de partículas contaminantes al sistema se pueden tomar para evitar la contaminación por agua. No obstante, una vez que se detecta la presencia de agua excesiva, se puede eliminar mediante uno de estos métodos:

Absorción:

Esto se logra con elementos filtrantes diseñados expresamente para eliminar el agua libre. Por lo general, consisten en un material tipo laminante que transforma el agua libre en un gel que queda atrapado dentro del elemento. Estos elementos se colocan en las carcazas de filtros estándar y se utilizan para casos de poca cantidad de agua.

Centrifugación:

Separa el agua del aceite por movimiento giratorio. Este método también es efectivo para eliminar agua libre, pero en casos de grandes cantidades.

Deshidratación al vació:

Separa el agua del aceite a través de un proceso de secado y vacío. Este método también se utiliza para grandes cantidades de agua, y es efectivo tanto para agua libre, como para agua en estado de disolución.

Contaminación por aire:

Tipos.El aire puede estar presente en un sistema líquido, ya sea en estado disuelto o arrastrado (no disuelto, o libre). El aire disuelto puede no ocasionar problemas, siempre que se mantenga en solución. Cuando un líquido contiene aire no disuelto, puede ocasionar problemas al pasar por el componente del sistema.

Contaminación del aire: Estados de coexistencia

Estado Riesgo para el aceite/Maquinaria

DISUELTO: Niveles normales de 10 % para aceites minerales. No hay nebulosidad

Altos niveles de aire disuelto del aceite a presión aceleran el agotamiento de los aditivos y la oxidación

ATRAPADO: Burbujas de aire microscópicas inestable en el aceite. Hay nebulosidad

Compresibilidad del aceite. Pobre transferencia de calor. Falla de la resistencia de película. Oxidación, Cavitación, Barniz

LIBRE: Bolsas de aire atrapadas en zonas muertas, regiones altas y tuberías

Compresibilidad hidráulica, corrosión, perdida de los controles del sistema.

ESPUMA: Tanques altamente aireados y superficies de los contenedores (>30% de aire)

Compresibilidad hidráulica, corrosión. Perdida de los controles del sistema

El aire es la principal fuente de oxigeno en la degradación

oxidativa de un aceite

Bajo cualquier forma, el aire representa una fuente potencial de oxidación en los líquidos. Esto acelera la corrosión de las partes metálicas, en particular si también hay presencia de agua. También puede ocasionar la oxidación de los aditivos

Daños.

Ambos procesos producen óxidos que promueven la formación de partículas, o forman un fango en el líquido. El desgaste y la interferencia aumentan si no se previene la formación, o eliminación, los restos de oxidación.

Contaminación por calor: El alto precio de la alta temperatura del aceite

Temperatura actual del

aceite

Temperatura para duplicar la vida del aceite

149 °C135 °C121 °C107 °C93 °C79 °C65 °C52 °C

141 °C127 °C113 °C99 °C85 °C71 °C57 °C43 °C

Aceite que opera en caliente

Ventajas:Buena separación del aguaMenor tendencia a la espumaMenor tendencia a la aereaciónMejor velocidad de sedimentación de particulasVaporización del aguaVaporización del combustible

Desventajas:Agotamiento de aditivosOxidaciónDegradación termicaBarniz - carbonización

Contaminación por calor: El alto precio de la alta temperatura del aceite

Aceite que opera en caliente

Ventajas:

Buena separación del aguaMenor tendencia a la espumaMenor tendencia a la aireaciónMejor velocidad de sedimentación de partículasVaporización del aguaVaporización del combustible

Desventajas:

Agotamiento de aditivosOxidaciónDegradación termicaBarniz – carbonizaciónHidrólisisPerdida de resistencia de

película (adelgazamiento de la viscosidad)

Volatilización del aceite base y los aditivos

Incremento de la corrosiónFalla de sellosCosto del aceite sintético

Causas de la oxidación:

Temperatura °C N° relativo de cambios de aceite

80 12

70 6

60 4

50 3

40 2

% Aire Acides (TAN)

0 0,1

3 0,15

6 0,25

9 0,5

12 0,6

Catalizador metálico

Acides (TAN)

Ninguno 0,17

Hierro 0,65

Cobre 0,89

Cobre y agua

11,2

Agua:

El agua en el aceite puede incrementar la velocidad de oxidación en mas de 10 veces.

Partículas Metálicas

Aire

Temperatura

Catalizadores metálicos y oxidación del aceite

Cuando el aceite entra en contacto con metales como el cobre y el acero, la oxidación del aceite se acelera

Efecto catalítico relativo de los metales en la oxidación del

aceite

Cobre 100

Plomo 75

Acero 60

Hierro 45

Zinc 25

Estaño 8

Aluminio 4

Superficies metálicas:

• Partículas de desgaste

• Partículas de corrosión, especialmente herrumbre.

• Metales disueltos

• Efecto catalítico reducido por los aditivos, Ejemplo: Desactivadotes de metales, inhibidores de herrumbre y dispersantes

Notas sobre el monitoreo del TAN

El TAN pierde precisión en el rango de 0,1 a 0,5, donde muchos aceites mas lo necesitan

Para los aceites minerales, TAN > 4 debe ser considerado altamente corrosivo

En aceites a altas temperaturas, los ácidos de la oxidación pueden evaporarse o polimerizarse, dando como resultado la perdida de los síntomas de oxidación.

El agua es frecuentemente la causa de la formación de ácidos. Cuando el agua se mezcla con aceite, le proporciona a los ácidos el máximo potencial corrosivo.

El TAN mide la concentración de acido, no la potencia del mismo

Los aditivos EP y de aceites de motor pueden interferir con el TAN

Efecto en el sistema por viscosidad inadecuada:

Viscosidad muy alta:

• Generación de calor, oxidación, barnices, lodos.

• Cavitación

• Flujo inadecuado a los rodamientos, etc.

• Batido de aceité en los cojinetes

• Perdida por consumo de energía

• Pobres características antiespumantes y demulsificantes

• Pobres características de bombeo a bajas temperaturas.

Viscosidad muy baja:

• Perdida de película del aceite, lubricación limite, desgaste excesivo

• Alta fricción mecánica, perdidas de energía

• Alta fricción mecánica, generación de calor, oxidación

• Fugas internas y externas

• Incremento de la sensibilidad del sistema a la contaminación por partículas

• Rotura de la película a altas temperaturas, baja velocidad y/o alta carga.

¿A qué temperatura debe ser medida y graficada la viscosidad?

¿40 °C?La mejor para detección temprana de oxidación del aceite y falla térmica (Ej. Volatilidad)La mejor para detección de la influencia del agua en la viscosidad, contaminación por combustible y refrigeranteLa mejor para detectar el uso de aceites equivocadosLa mejor para monitoreo de campo de bajo costo

¿100 °C?La mejor para detectar la ruptura del mejorador de IVLa mejor para temperaturas de operación altas

¿Ambas?Lo mejor para identificar cambios en el índice de viscosidadLo mejor para aplicaciones donde existen múltiples objetivos

Cómo establecer limites de viscosidad

Limite Aceites de motor

Aceites industriales

Aceites industriales en

ambientes severos

Critico (superior)

+20 % +10 % +7 %

Precaución (superior

+10 % +5 % +4 %

Precaución (inferior)

-5 % -5 % -5 %

CriticoInferior

-10 % -10 % -10 %

Características de los aditivos polaresPolaridad de los aditivos:

La atracción direccional natural de las moléculas de los aditivos a otros materiales polares en contacto con el aceite.

Cosas que son Polares:

Agua, esponja, vidrio, tierra, superficies metálicas, pulpa de madera.

Cosas que no son Polares:

Teflón, aceite básico mineral, ceras, repelentes al agua

Mecanismo Polar Qué ocurre AditivosEnvolvimiento de partículas

Emulsión de agua

Mojado del metal

Los aditivos envuelven la superficie de la partícula

La cabeza polar del aditivo se fija a la microgota de humedad

Los aditivos cubren la superficie del metal

Desactivadores de metales, detergentes y dispersantes

Agentes emulsificantes

Inhibidores de corrosión antidesgastes, aditivos EP, agentes de oleosidad

Comparación de opciones de muestreo para los estanques o depósitos

OPCIÓN 1Muestreo con

manguera

Opción 2Muestreo fuera

de línea

Opción 3Muestreo en el

tapón de drenaje

Opción 4Muestreo con

conector

Costo y dificultad de instalación del

dispositivo

Dificultad para obtener la muestra

Riesgo de muestra demasiado limpia

Riego de muestra demasiado sucia

Calidad general de la muestra

Bajo

Algo difícil

Medio

Alto

Pobre

Medio

Algo difícil

Bajo

Bajo

Excelente

Bajo

Fácil

Bajo

Alto

pobre

Alto

Fácil

Bajo

Bajo

Excelente

Recomendado

Resumen: “Mejores Prácticas” de muestreo de aceites

Información certera:Maquina operando en aplicaciónMuestreo en zona viva “en marcha”Antes de los filtros, después de los componentes de la maquinariaVálvulas y dispositivos de muestra lavados y botellas limpiasMuestreo a una frecuencia apropiadaRegistro de horas del aceiteMuestras enviadas inmediatamente al laboratorio

Información “basura”Muestreo en sistemas fríosMuestreo en puntos de drenaje. Cambio en puntos y métodos de muestreoRuta de muestreo suciaMuestreo después del cambio de aceiteContaminación de dispositivos de muestreo con otros aceiteDemora de días o semanas para mandar la muestra al laboratorio

El éxito del análisis de aceite depende del establecimiento correcto de los limites

La mayor parte de la información de tendencia utiliza únicamente limites superiores.

Un limite es como un fusible que alerta sobre una condición anormal.

Los limites varían considerablemente según el tipo de maquina, el tipo de aceite, la aplicación y las metas de confiabilidad.

Hace falta un razonamiento cuidadoso para establecer cada limite y para elegir el tipo de limite. El proceso puede ser simplificado enormemente con un programa de análisis de aceite

Vis

cosi

dad

Tiempo

2° Límite superior (critico)

1° Límite superior (Precaución)

2° Límite inferior (critico)

1° Límite inferior (Precaución)

Algunos limites son más ProactivosTipo Descripción Aplicaciones típicas

Limites basados en objetivos

Limites de envejecimiento

Las metas proactivas y de confiabilidad definen limites y objetivos

Los limites son establecidos cerca del fin de la vida útil

Conteo de partículas, humedad, viscosidad, glicol, dilución por combustible, TAN, TBN

Viscosidad, FTIR (oxidación, nitración, sulfatación, aditivos), elementos de aditivos, TAN y TBN

Val

or

TEF (tiempo entre fallas

Val

or

Tiempo

Aditivos

Viscosidad

International Stándar Organization

• Paises a nivel mundial entregan información– Seguridad– Calidad– Especificaciones de fabricación

• Estandarizar productos

SISTEMA ISO

Los aceites Industriales se clasifican según las Normas Internacionales para la Estandarización (ISO), vigente desde 1975, pero puestas en práctica a partir de 1979. Antes de implementarlas, los fabricantes de aceites especificaban sus productos con un nombre y un número, el cual no daba ninguna información acerca de su viscosidad.Por lo tanto, era frecuente encontrar aceites especificados de la siguiente manera:Tellus 41; Teresso 72, Macoma 45, Turbina 81, etc

SISTEMA ISOEl sistema ISO clasifica los aceites Industriales en Centistokes a 40° C.Este sistema permite además una mayor facilidad en cuanto al manejo de los lubricantes porque evita la posibilidad de una mala utilización de los aceites por parte del usuario.Además, facilita hallar el equivalente casi inmediatamente, puesto que el nombre del aceite debe ir acompañado de un número que indica la viscosidad en el sistema ISO.Por Ejemplo un aceite catalogado como ISO 68 indica que se trata de un aceite con una viscosidad de 68 cSt, a 40° C

CARACTERÍSTICA DEL SISTEMA ISO

Algunos aspectos importantes que es necesario tener en cuenta con la clasificación ISO son:

Únicamente clasifica los aceites Industriales.Clasifica los aceites en cSt a 40° CÚnicamente se relaciona con la viscosidad del

aceite y no tiene nada que ver con su calidad.El grado ISO aparece al final del nombre del

aceite cualquiera sea su marca.

Reporte Niveles de Limpieza

Conveniente formato para reporte de conteo de partículas.Grafica tamaño partículas vs. Concentración partículas.

Codificación simplificada (ISO 4406)Ajuste a 3 tamaños de partículas:

Número Total de partículas > 2µm Número Total de partículas > 5µmNúmero Total de partículas > 15µm

Códigos de Limpieza ISO

Código de Limpieza ISO 4406

2um/5um/15um

Expresa la cantidad de Contaminante en un ml. de fluido

El conteo de partículas es el doble a cada nivel


¿Cuánto es la diferencia de un código ISO 18/15 a un ISO 21/17 en un sistema?

Una bomba de 32 GPM que trabaja 8 horas por día por 200 días al año

?


¿Cuánto es la diferencia de un código ISO 18/15 a un ISO 21/17 en un sistema?

ISO 18/15 24 kg/año

ISO 21/17 192 kg/año

ISO 16/13 2 kg/año

Codigo ISO Cant. Suciedad anual


Muy Sucio Sucio Limpio Muy Limpio

24 21 18 16

19 17 15 13

5 Microns

15 Microns

160,000 20,000 2,500 640

5,000 1,300 320 80

ISO 4406

1

10

100

1,000

10,000

100,000P

artí

cula

s/m

L >

tam

año

642 5 15

Antiguo ISO 4406 tamaño yconteo microscopio, µm

14 Nuevo APC (Conteo Partícula Automático) µm (c) ISO 11171 (FDIS).Tamaño partículas

Códigos ISO

Muestra 1:19/17/13

Muestra 2:13/12/09

Muestra 2

Muestra 1

13

2222

12

1514

1716

201918

21

111098

2324

Número Rango ISO

Particle Concentration(Particles per Milliliter)

Range Number

40,000 - 80,000 2320,000 - 40,000 2210,000 - 20,000 215,000 - 10,000 202,500 - 5,000 191,300 - 2,500 18640 - 1,300 17320 - 640 16160 - 320 1580 - 160 1440 - 80 1320 - 40 1210 - 20 11

Conteo Partículas Aceite nuevo de Barril

22

20

18

Código de Limpieza ISO :22 / 20 / 18

Conteo de Partículas con filtración Pall 3 > 200

14

13

11

Código de Limpieza ISO:14 / 13 / 11

858585

41

12

Típico Nivel de Limpieza

Sistema nuevo con contaminación inicial

23/22/20


Aceite nuevo de Barril22/20/18


Filtración de un sistema hidráulico20/18/16


Sistema con 3 >200 Filtración a

tolerancias de filtración 14/13/11

NORMAS DE LIMPIEZA DE FLUIDOS:

ADITIVOS

ADITIVOS

Los aditivos son substancias químicas que se añaden a las bases lubricantes, con el fin de darle o mejorarle determinadas propiedades que tenga y así obtener aceites lubricantes con cualidades especificas.

La calidad de un lubricante depende no solo del tipo de base del lubricante y de los procesos de refinación, sino también de la calidad y tipo de aditivos utilizados.

CARACTERÍSTICAS DE LOS ADITIVOS

Las más importantes son:Disminuir la velocidad a la cual ocurren

ciertas reacciones, como por ejemplo la oxidación que resulta indeseable en el aceite durante su periodo de servicio.

Proteger la superficie lubricada de la agresión de ciertos contaminantes.

Mejorar las propiedades físico-químicas del lubricante o proporcionarle otras nuevas.

ASPECTOS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA CON LOS ACEITES

ADITIVADOS

Un aceite especifico, con determinados aditivos, no se deben mezclar con otros de diferente marca, aunque tenga las mismas especificaciones porque en muchos casos se presentan incompatibilidades entre los diferentes aditivos.

ASPECTOS QUE SE DEBEN TENER EN CUENTA CON LOS ACEITES ADITIVADOS

Nunca se deben añadir aditivos a un aceite que está en servicio, con el fin de mejorarle algunas de sus propiedades.

Esto es totalmente incorrecto porque no se pueden corregir anomalías en la formulación de un aceite.

Un aceite que no protege adecuadamente un mecanismo es porque ha sido mal formulado o mal seleccionado.

Los aditivos únicamente se pueden mezclar con la base lubricante, de acuerdo con la formulación del aceite previamente establecida y sólo durante su proceso de fabricación

Qué son los aditivos:

• Compuestos orgánicos e inorgánicos disueltos o suspendidos (como sólidos) en el aceite.

• Pueden representar entre 0,1 % y el 30 % del volumen de un aceite formulado.

• El monitoreo de la salud de los aditivos es una meta importante en el análisis del aceite

Función de los aditivos:

Mejorar las propiedades existentes

del aceite básico

Suprimir propiedades indeseables del aceite

básico

Impartir nuevas propiedades del aceite

básico

Antioxidante

Inhibidores de corrosión

Agentes antiespumantes

Agentes demulsionantes

Depresores del punto de congelación

Mejoradores del índice de viscosidad (IV)

Aditivos EP o antidesgaste (AD)

Detergente

Desactivadores de metales

Agentes de adhesividad.

Maquina Aditivos comunes utilizadosPorcentaje

del volumen de aceite

Motores Antioxidante, inhibidor de corrosión. Detergente – Dispersante, antidesgaste, antiespumante, mejorador de alcalinidad

10 – 30 %

Turbinas de vapor, compresores

Antioxidante, inhibidor de corrosión, demulsificante

0,5 – 5 %

Engranajes espiral, cónicos o hipodales

Antidesgaste, antioxidante, antiespumante, algunas veces inhibidor de corrosión, extrema presión

1 – 10 %

Engranajes sin fin

Extrema presión, antioxidante, inhibidor de corrosión, ácidos grasos

3 – 10 %

Sistemas hidráulicos

Antioxidante, antidesgaste, antiespumante, inhibidor de corrosión, depresor del punto de congelación, mejorador del índice de viscosidad

2 – 10 %

CALCULO DE PARA ENGRANAJES

λ: Espesor especifico de la película lubricante “adimensional”

Reductor de velocidad: λ > 1,5 Rodamientos λ > 2,5 Cojinetes lisos λ > 4.0

Es un factor de seguridad para prevenir el contacto metálico entre las rugosidades cuando por algún motivo el lubricante pierde su viscosidad

CALCULO DE PARA ENGRANAJES

Al determinar el valor de λ, se puede presentar el caso de que sea menor que 1 (uno). Este valor puede dar lugar a que se presente el PITTING o desgaste de los dientes, aunque en la practica se han presentado casos donde los piñones han funcionado sin problema alguno (lubricación EHL).

Sin embargo como medida preventiva y que ofrece un buen margen de seguridad, cuando se calcule por el grafico y el resultado sea menor que 1 (uno), se toma 1,5 y se selección adicionalmente un lubricante del tipo COMPOUND o EP (según el caso)

VERIFICACION DEL TIPO DE LUBRICANTE EP:

Una vez que se ha determinado bajo que condiciones de lubricación trabaja el mecanismo se selecciona el tipo de lubricante.

Si el tipo de lubricación es EHL, se debe verificar que el lubricante que se va a utilizar tenga los aditivos EP de acuerdo a la generación requerida, lo cual se hace verificando en la Prueba de desgaste de 4 bolas según el método ASTM, cuál es la capacidad de carga, en Kgf, del aditivo EP que contiene el lubricante. Este dato se consulta en la ficha técnica del lubricante que aparece en el catálogo del fabricante del lubricante.

CAPACIDAD DE CARGA DE LOS ADITIVOS EP

La capacidad de carga del lubricante, de acuerdo con la generación de aditivos EP que contenga

N° GENERACION DE ADITIVOS EP

CAPACIDAD DE CARGA

01 1ra Generación Hasta 350 kgf.

02 2da Generación Mayor de 350 kgf y hasta 750 kgf

03 3ra Generación Mayor de 750 kgf y hasta 1300 kgf

TIPO DE PELICULA LUBRICANTE DEPENDIENDO DEL VALOR DE

Nº MecanismoTipo de Película Lubricante

Lubricación EHLLubricación

Fluida1ra

Generación2da

Generación3ra

Generación

01 Rodamiento 2,50 0,70 < 2,50

0,20 < 0,70

0,07 < 0,20

02 Cojinetes lisos

2,00 0,70 < 2,00

0,20 < 0,70

0,07 < 0,20

03 Engranajes 1,50 0,70 < 1,50

0,20 < 0,70

0,07 < 0,20

Nota: (1) Para valores del factor de seguridad de la película lubricante menores de 0,07, el tipo de lubricación necesariamente debe ser hidrostática

Características de los aditivos polares:

Polaridad de los aditivos:La atracción direccional natural de las moléculas de los aditivos a otros materiales polares en contacto con el aceite

Cosas que son polares:Agua, esponja, vidrio, tierra, superficies metálicas, pulpa de madera

Cosas que no son polares:Teflón, aceite básico mineral, ceras, repelente al agua

Mecanismo polar Qué ocurre Aditivos

Envolvimiento de partículas

Los aditivos envuelven la superficie de la partícula

Desactivadores de metales detergentes y dispersante

Emulsión de agua La cabeza polar del aditivo se fija a la micro gota de humedad

Agentes emulsionantes

Mojado de metal Los aditivos cubren la superficie del metal

Inhibidores de corrosión antidesgaste, aditivos EP, agentes de oleosidad

Cómo los antioxidantes alteran la vida del aceite:

Vida natural del aceite sin ayuda

Vida del aceite mejorada por el antioxidante; la oxidación

es retardada por los antioxidantes

El crecimiento de la oxidación no puede ser prevenido, solo retardado por los antioxidantes

Crecim

iento de la

oxidación

Crecim

iento re

tardado de la

oxidación

Con el avance de la oxidación:

• Se producen moléculas de cadenas largas, que conducen lodos, lacas y barnices.

• Se producen ácidos que originan la corrosión

Dos caminos de la oxidación

Dispersante: Maximización de suspensión de las partículas

Descripción

Los aditivos polares son usados para dispersar lodos y partículas de hollín, con el propósito de prevenir la aglomeración, sedimentación y depósitos. El aditivo envuelve las partículas y las mantiene finalmente divididas

Materiales usados

Succinimidas y otros compuestos orgánicos

Buena dispersión: Las partículas permanecen pequeñas (aprox. 0,5 micras), finalmente divididas y completamente dispersas en el aceite. Largo tiempo en suspensión.

Pobre dispersión: Fallas severas del aceite. Punto de drenaje. Las partículas previamente dispersas y las nuevas se aglomeran aprox. 5 micras), falla la suspensión y se pegan a las superficies de la maquina

Falla del dispersante: Alta carga de hollín, agua en el aceite, anticongelante (glicol) en el aceite, combustible en el aceite, agotamiento de los aditivos

Detergentes: Guerreros contra los depósitos y la corrosión

Los detergentes trabajan en la zona de combate de las maquinas (ejemplo en el motor: anillos, cilindros, pistones y válvulas) para mantener las superficies libres de depósitos, especialmente en las ranuras de los anillos. Los detergentes son también compuestos básicos utilizados para neutralizar ácidos peligrosos generados por la combustión.

Funciones:1.Control de depósitos2.Neutralización de ácidos

Inhibidores de la corrosión:

Los inhibidores de herrumbre: forman una película polar adherente a las superficies de acero y hierro.

La película repele el agua, lo que inhibe la formación de herrumbre.

Inhibidores de herrumbre comunes:

• Motores: Sulfonatos (básicos)

• Turbinas e hidráulicos: derivados del acido fosfórico y ácidos grasos de cadena larga.

Los inhibidores de corrosión: protegen los cojinetes a base de cobre, estaño y plomo, neutralizando los ácidos y sellando las superficies del contacto con el agua y ácidos corrosivos.

Inhibidores de corrosión comunes:

Detergentes básicos, dispersante suspensores de agua y compuestos quelados de imidazol, benzotriazol y ZDDP

H2OLos dispersantes son agentes

emulsionantes efectivos para el agua y compuestos ácidos

Ácidos

Los detergentes básicos neutralizan los ácidos

Los aditivos quelados forman una barrera protectora entre el acido / agua y la superficie del

cojinete

La Herrumbre es la oxidación de cualquier metal, llamamos oxidación cuando un átomo pierde electrones, las herrumbres generalmente son producidas por una especie de bacterias llamadas Quimiosintéticas( bacterias del Fe) porque ellas oxidan sustancias inorgánicas para obtener energía, las herrumbres de un metal se deben a la oxidación del mismo por contacto directo con el O2 atmosférico, o bien, por el accionar de estas cepas bacterianas.

Agentes antiespumantes:Espuma estable: La baja tensión superficial permite a las burbujas mantenerse separadas y suspenderse en el aceite (Problemas de aireación)

La silicona debilita las burbujas y se rompen: A tensión superficial, las burbujas de aire se mantienen grandes y emergen rápidamente (Buen control de aire y antiespumante)

• Algunos aditivos ayudan a mantener la tensión superficial alta, haciendo que las burbujas de aire entrantes se rompan. Las burbujas grandes suben rápidamente y se colapsan más fácilmente en la superficie.

• Los antiespumantes utilizan siliconas para debilitar las burbujas en la superficie , permitiendo que se rompan fácilmente.

• Algunos compuestos utilizan metil siliconas y polímetros orgánicos. La mezcla típica es de 5 a 10 ppm.

Tipos de películas lubricantes:

Película por viscosidad del aceite

Película por suspensión sólida

Película química

Lubricación hidrodinámica

Lubricación elasto hidrodinámica

Boratos

Bisulfuro de molibdeno

Grafito

Agentes de oleosidad – ácidos grasos

Dialquil ditiofosfato de zinc (AD)

Tricresil fosfatos (AD)

Azufre Fósforo (EP)

Película gruesaPelícula delgada

La película de lubricación mantiene las superficies separadas

Los aditivos antidesgaste y modificadores de fricción forman películas de lubricación química y sólidas

Descripción:

Agentes de oleosidad:

Altamente polar, orgánico aditivo protector del metal. Forma una película adherente dúctil; una alfombra microscópica. Bajo carga da como resultado un jabón metálico. No es efectivo a temperaturas de contacto superiores a los 65 °C

Aditivos comunes:

Ácidos grasos animales o vegetales.

Descripción:

Agentes aditivos antidesgaste (AD)

Aditivo polar de protección de superficies metálicas, usualmente producidos por sales de zinc, fósforos y azufre. Forma películas dúctiles de tipo ceniza a temperaturas de contacto moderadas a altas (de 65 a 110 °C). Ligero desgaste por reacción química controlada.

Aditivos comunes:

Dialquil ditiofosfato de zinc, (ZDDP) y tricril fosfato (TCP)

Descripción:

Aditivos Extrema Presión (EP)

(1) Aditivo químicamente agresivo a base de azufre y fósforo. Forma una película adherente que se transforma en un jabón metálico dúctil bajo altas cargas /temperatura de contacto).

(2) Suspensiones microscópicos de lubricante sólidos en el aceite básico. Los sólidos forman películas protectoras resistentes al desgaste.

Aditivos comunes:

(1) Azufre fósforo (EP)

(2) Boratos, MoS2 , grafito

Lubricación de contacto deslizante:Película de aceite hidrodinámica:• El espesor de la película depende de la velocidad, viscosidad y

carga (5 – 200 micrones).

• A bajas velocidades, operación de partida y parada, existen condiciones de película delgada (contacto metal – metal).

• Las partículas y la contaminación por humedad degradan la película lubricante.

• Ejemplos de aplicaciones; incluyen reductores tipo sinfín – corona, cojinetes, contacto de pistón – camisa, ejes deslizantes y contactos laterales.

Factores que incrementan el espesor de la película de aceité:

Aumento de la velocidad, enfriamiento del aceite, reducción de la carga.

Factores que reducen el espesor de la película de aceité:

Marcha pulsante, calentamiento del aceite, incremento de la carga

Lubricación de contacto rodante

Rodamientos, arboles de levas, contactos de engranajes en su línea de paso

Lubricación Elastohidrodinamica

Los elementos rodantes y la pista se deforman elásticamente para agrandar la superficie de contactoLa película de aceite generalmente es menor a 1 micrónLas altas presiones de contacto (hasta de 500000 psi) convierten el aceite en sólidosLa contaminación por partículas y humedad degrada la película lubricante

Lubricación límite

• Tiene lugar siempre que un mecanismo se pone en movimiento, debido a que las condiciones de velocidad, carga, temperatura (viscosidad) o método de aplicación del lubricante no son favorables para la formación de una película fluida.

• En este momento hay solo una mínima cantidad de lubricante sobre las superficies metálicas, la cual permite que se presente la máxima interacción entre las rugosidades de ambas superficies.

• Bajo condiciones normales de operación, el régimen de lubricación de película limite debe desaparecer completamente, de lo contrario, el lubricante ha sido mal seleccionado o se ha contaminado.

Lubricación límite:• La película de lubricante es tan fina que existe un

contacto parcial metal-metal. La acción resultante no se explica por la hidrodinámica.

• Puede pasarse de lubricación hidrodinámica a límite por caída de la velocidad, aumento de la carga o disminución del caudal de aceite.

• En este tipo de lubricación (de película delgada, imperfecta o parcial) mas que la viscosidad del lubricante es más importante la composición química.

• Al proyectar un cojinete hidrodinámico hay que tener en cuenta que en el arranque puede funcionar en condiciones de lubricación límite.

Lubricación hidrostática• Consiste en bombear aceite entre dos

superficies estacionarias (normalmente un eje y un cojinete liso) altamente cargadas con el fin de separarlas evitando así que se presente el desgaste adhesivo en el momento en que una de ellas (ó las dos) se ponga en movimiento.

• Este tipo de lubricación se puede considerar como una lubricación hidrodinámica artificial a baja velocidad en la cual el aceite utilizado no requiere aditivos de Extrema Presión; Estos cojinetes reciben el nombre de cojinetes hidrostáticos.

Lubricación hidrostática• Una vez que el mecanismo alcanza su velocidad

nominal de operación la bomba sigue suministrando el flujo de aceite requerido para mantener separadas las dos superficies. Este tipo de lubricación requiere que el sistema de lubricación, cuente con una bomba auxiliar, ya que si la bomba que está trabajando sale de servicio, y no se cuenta con bomba auxiliar, el cojinete hidrostático fallaría catastróficamente.

• Adicionalmente, la mayoría de estos sistemas, tienen un depósito de aceite elevado, a una determinada altura, y con un gas a una determinada presión, para que en caso de que falle la bomba auxiliar, garantice el suministro de aceite durante el tiempo de parada del eje.

Lubricación hidrodinámica:

• Se presenta cuando por la acción del movimiento relativo entre dos superficies lubricadas se crea una película lubricante lo suficientemente gruesa como para impedir todo contacto metal – metal.

• Esto significa que el espesor mínimo de la película lubricante es algo superior a la suma promedio de las rugosidades de ambas superficies y que la resistencia al movimiento viene dada solo por la fricción entre las capas del lubricante, siendo este lubricante el que soporta totalmente la carga.

• En este caso, las condiciones de la lubricación serán optimas y el mecanismo podrá funcionar sin desgaste.

Lubricación hidrodinámica:

• Las superficies están separadas por una película de lubricante que proporciona estabilidad.

• No se basa en introducir lubricante a presión (puede hacerse), exige un caudal de aceite, la presión se genera por movimiento relativo.

• Se habla también de lubricación de película gruesa, fluida, completa o perfecta.

Factores que afectan la selección del lubricante.

Velocidad.-• La velocidad tiende a producir la cuña de aceite que

protege los mecanismos, también la existencia de la lubricación fluida es tanto mayor cuanto mayor es la viscosidad o cuerpo del lubricante; consiguientemente, siempre que la velocidad relativa de las superficies en movimiento sea elevada, habrá una mayor facilidad para formarse la cuña de aceite y por lo tanto, un aceite ligero será suficiente, además que habrá menor fricción fluida y menor pérdida de potencia.


• Por otra parte cuando la velocidad es muy baja, la deficiencia en la formación de la cuña de aceite deberá ser suplida mediante un aceite muy viscoso, o dicho de otras palabras, de cuerpo pesado el cual si bien no alcanza a formar cuña de aceite, su misma viscosidad presenta dificultad a ser exprimido y protegerá las superficies.


• Por el contrario, un huelgo demasiado pequeño no solamente no permite la formación de la cuña de aceite, sino que además impide la circulación de lubricante en cantidad suficiente para verificar su efecto refrigerante, trayendo como consecuencia el sobrecalentamiento de las partes lubricadas y la falla consiguiente de las mismas


Carga.-• Resulta lógico que cuando existe una carga pesada que

tiende a juntar dos superficies en movimiento, una mayor viscosidad del lubricante soportará mejor la acción de exprimido que esa carga pesada ejerce. Por el contrario, si se trata de un cojinete muy pequeño que lleva una carga muy pequeña será indispensable un aceite de muy baja viscosidad para permitir el libre movimiento de las partes y menor pérdida de potencia por fricción fluida.


Temperatura.-• La temperatura influye directamente modificando la

viscosidad de los aceites. Todo lubricante al ser calentado sufre un adelgazamiento o disminución de viscosidad; el enfriamiento obviamente produce el efecto contrario. De acuerdo con esto, al seleccionar un lubricante deberá tenerse en cuenta la temperatura ambiente o de operación del lugar en que va a trabajar y así, si el ambiente es caliente, se deberá emplear un aceite muy viscoso, no obstante que la velocidad sea alta y la carga ligera, pues la temperatura se encargara de dar al aceite la fluidez necesaria.


• Inversamente, en el caso de una parte que va a trabajar en fríos excesivos deberá lubricarse con aceite de muy baja viscosidad no obstante que la velocidad sea relativamente baja y la carga algo pesada, pues la temperatura se encargara de aumentar la viscosidad del lubricante y hacerlo capaz de soportar las otras condiciones de trabajo.

• Naturalmente que siempre deberá haber un balance entre los factores Velocidad, Carga, Temperatura, para determinar la viscosidad adecuada de cada caso en particular.

Lubricación estable• La diferencia entre la lubricación limite y la

hidrodinámica se observa en la grafica del cambio del coeficiente de rozamiento en función de la característica del coeficiente:

• Esta grafica es importante porque define la estabilidad de un lubricante y ayuda a comprender los lubricaciones hidrodinámicas y limite

)(P

n

Estabilidad de la lubricación. Curva de Stribeck.

• Entre 1900 y 1902 Stribeck realiza experimentos sistemáticos para medir f en cojinetes en función de la velocidad de giro n, de la carga por unidad de área proyectada P y de la viscosidad. Son la base de la teoría de Sommerfeld.

• La curva de Stribeck aunque hay algunas dudas de que Stribeck la usara exactamente en la forma que se presenta aquí representa las características generales de superficies lubricadas en movimiento relativo entre sí. La expresión (n* µ / P) es conocida como el número de Sommerfeld. En la Fig se mantienen constantes n y P para representar la relación existente entre la viscosidad del fluido, µ, y el coeficiente de rozamiento, f.

El gráfico puede dividirse en tres zonas

• Zona I: lubricación hidrodinámica y elastohidrodinámica. Las superficies del cojinete están perfectamente separadas con un película gruesa de fluido: no hay contacto directo entre las superficies que deslizan y por tanto prácticamente no hay desgaste. A medida que la viscosidad disminuye, decrece la película hasta el punto C.

• Zona II: lubricación mixta o elastohidrodinámica parcial.• Zona III: lubricación límite

De la gráfica se puede deducir:

• Estando en la zona I, a medida que la viscosidad disminuye también decrece el espesor de la película hasta el punto C. Una mayor disminución de la viscosidad hace que pasemos al punto B en el que se produce contacto ocasional entre las dos superficies debido a que la película es de muy pequeño espesor: el rozamiento en B y C es prácticamente igual, aunque en B la viscosidad del fluido es menor la resistencia al desplazamiento se debe en este caso al contacto entre las asperidades.


• Si en el punto B reducimos ligeramente la viscosidad rápidamente crece el coeficiente de rozamiento hasta el punto A.

• A partir de este punto la mayor parte de la carga es soportada por las asperidades y por tanto un reducción mayor de la viscosidad tiene muy poca influencia en el coeficiente de rozamiento.


• El punto C es el punto ideal de funcionamiento delimita además la zona estable de la inestable puesto que proporciona un rozamiento mínimo con prácticamente desgaste nulo. En la práctica se prefiere trabajar ligeramente a la derecha de C para tener un margen de seguridad.

Co

efi

cie

nte

de

Fri

cci

ón

f

Característica del cojinete )(P

n

Película delgada

(inestable

Película gruesa (estable

A

B

C

• Si se analiza a la derecha de la recta BA, y además que ocurre un aumento de la temperatura del lubricante.

• Esto da origen a una reducción de la viscosidad por tanto a un valor menor de

• El coeficiente El coeficiente de fricción disminuye, no se genera tanto de calor por el rozamiento del lubricante y en consecuencia, su temperatura desciende. Luego la región situada a la derecha de la recta BA define la lubricación estable porque las variaciones se corrigen por si sola.

)(P

n

• A la izquierda de la línea BA, una disminución de la viscosidad, aumentaría la fricción, se eleva la temperatura y la viscosidad se reduce aun más.

• El resultado seria lubricación estable.

• Además una viscosidad pequeña, luego un valor pequeño de significa que la película de lubricante

es muy delgada y que habrá mayor posibilidad de

que exista cierto contacto directo o de metal – metal y por consiguiente mayor fricción, de modo que el punte C representa lo que es probablemente el principio del contacto directo al disminuir el valor de

)(P

n

)(P

n

analisis de aceites. explícitoexplícito 20% tácitotácito 80% genera competencias más difícil...

Documents