UNIVERSIDAD TECNICA NACIONAL

Mantenimiento Industrial II

Anlisis de Aceites

Estudiantes:Germn Jorge Snchez Blanco. No. de Carnet: 206600949 Pedro Soto. No. de Carnet: 206900223

Prof. Luis Enrique Varela

III Cuatrimestre, 2013

IntroduccinEl anlisis de lubricantes en servicio es uno de los componentes vitales del plan de mantenimiento de cualquier equipo crtico. A travs de las conclusiones del anlisis de un lubricante en servicio, el responsable de mantenimiento puede adquirir la informacin precisa sobre las condiciones de funcionamiento, indispensable para su optimizacin y de manera efectiva prevenir fallos no esperados en los equipos, dando como resultado una posible prevencin de impacto econmico para la empresa o compaa.Por lo antes mencionado; reducir el nmero de anomalas y de intervenciones en los equipos son siempre los objetivos de cualquier tipo de Mantenimiento Programado, esta norma se convierte en ley, dada la gran cantidad de mquinas a controlar y la dificultad para el acceso a los elementos de las equipos .El lubricante, por estar en permanente contacto con los diferentes componentes de los equipos, arrastra una informacin que con tcnicas de laboratorio, rboles de diagnstico y bases de datos estadsticos puede aportarnos mucha informacin sobre el estado de dichos componentes y convertirse en una excepcional ayuda para la deteccin prematura de anomalas.

Marco Terico

ESTRATEGIAS DE MANTENIMIENTO Durante muchos aos, el tipo de mantenimiento predominante ha sido el Preventivo, que consiste en la sustitucin o reparacin de componentes a intervalos fijos determinados ya sea en base a recomendaciones del fabricante del equipo o por estadsticas extradas de los historiales. Pero esto no garantiza los niveles de confiabilidad requeridos en la actualidad, al mismo tiempo que lleva a un sobrecosto por sustitucin de partes o lubricantes cuando todava se encuentran aptos para el uso. El Mantenimiento Predictivo se enfoca a los sntomas de falla que se identifican utilizando las distintas tcnicas tales como anlisis de lubricantes, anlisis de vibraciones, y ensayos no destructivos como: radiografas, ultrasonido, termografa, etc. que permiten detectar los sntomas de inicio de falla de la maquinaria. El mayor beneficio de la utilizacin de stas herramientas, es que se logra una alerta temprana que permite planificar una parada para corregir el problema, alcanzando de sta manera una mayor disponibilidad de la maquinaria y una reduccin del nmero de fallas catastrficas. El objetivo de un Programa de Monitoreo de Condicin (MBC) es conocer la situacin de la maquinaria. Las tcnicas de monitoreo miden variables fsicas que son indicadoras de la condicin de la mquina, que son analizadas comparando con el rango de valores normales para evaluar las condiciones de deterioro. El monitoreo de condicin estudia la evolucin de los parmetros seleccionados en el tiempo, con la finalidad de identificar la existencia de tendencias que indiquen la presencia de una falla. En sta medida un Programa de Monitoreo de Condicin puede generar los siguientes beneficios: Detectar condiciones que motivar una falla Detectar problemas en la maquinaria Evitar fallas catastrficas Diagnstico de causa de falla Proyeccin de vida til Para llevar adelante una estrategia de Monitoreo de Condicin se debe evaluar los equipos de acuerdo a su criticidad y como afecta su confiabilidad, disponibilidad, los costos de no disponibilidad, los costos no confiabilidad, y la seguridad a la operativa, de manera de que los costos de aplicacin de la estrategia sean menores a los que se tratan de evitar. Existen casos en que los costos de no disponibilidad y no confiabilidad pueden llegar a justificar el diseo y la utilizacin de un esquema de redundancia de equipos como alternativa para responder ante una eventual falla, sin prdidas de produccin, aumentando de sta manera la confiabilidad del sistema Siempre que el rendimiento de un equipo se mantenga dentro del rango normal, segn los requerimientos operativos, se considera que el activo est cumpliendo su funcin. Cada una de las herramientas que utiliza el Monitoreo de Condicin tendr que ser seleccionada de acuerdo a su capacidad de identificar las causas de falla. Las tcnicas de Monitoreo de Condicin se pueden clasificar en: Inspecciones de la maquinaria Medicin del desempeo Monitoreo de las condiciones dinmicas de la maquinaria Monitoreo de partculas de desgaste El perodo P-F, tal como se puede apreciar en la Figura N 1, es el perodo de tiempo entre el punto donde es detectada la falla potencial y el punto donde se convierte en una falla funcional. El punto P, primer momento en que la causa de falla es detectable por la tcnica utilizada, y F es el punto de falla es decir el momento en que el equipo llega al lmite inferior del rango normal de desempeo.

Resulta ms conveniente la seleccin de la herramienta con la que se obtenga el mayor perodo P-F que permita: Tomar acciones para evitar las consecuencias de la falla Planificar una accin correctiva, de manera de disminuir las prdidas de produccin Tomar acciones para eliminar la causa de falla Todo esto conducir a mejorar la confiabilidad y disponibilidad de las mquinas. La filosofa del Mantenimiento Proactivo, a pesar de utilizar las mismas herramientas que un Programa de Monitoreo de Condicin, se enfoca a las causas y no a los efectos de las mismas, a diferencia del Mantenimiento Predictivo. Al igual, que para el caso del Monitoreo de Condicin debe enfocarse a las mquinas crticas, efectuar un anlisis de modos de falla, consecuencias, sntomas y efectos (FMECA), y determinar los objetivos de control para cada una de ellas, los tipos de anlisis que se efectuarn, y las medidas que deben tomarse para regresar a los valores establecidos. El objetivo del Mantenimiento Proactivo es extender la vida de la maquinaria. Una vez que se han identificado la causa raz que genera el desgaste, se debe eliminar ya que para extender la vida en servicio de los componentes, se deben mantener los parmetros de causa de falla dentro de lmites aceptables. Las estadsticas prueban que aproximadamente el 10% de las causas generan el 90% de las fallas, por ello resulta fundamental no continuar gastando en las consecuencias de las mismas fallas. La maquinaria pesada es decir toda maquinaria mvil diesel hidrulica y diesel elctrica, tal como: maquinaria vial, agrcola, para minera, equipamiento portuario, entre otras que es utilizadas en la construccin, minera, transporte, sector naval y portuario, est conformada por diversas mquinas rotativas, tales como motores diesel, cajas de engranajes, bombas hidrulicas, compresores de aire, entre otros. Las mquinas rotativas tienen asociada una probabilidad de falla que se incrementa a medida que aumenta el nivel de desgaste del sistema. La maquinaria pesada es dependiente de sistemas fluidos, tales como los lubricantes, aceites hidrulicos, refrigerantes, combustibles y aire, los cuales llevan contaminantes dentro del sistema y los transportan. La presencia de contaminacin anormal, en un sistema puede describirse como falla incipiente. Esto significa que aunque la mquina no est experimentando una prdida en su desempeo o degradacin de sus componentes, las condiciones que llevan a la falla y reducen la vida del componente estn presentes, en consecuencia el anlisis de lubricantes es la herramienta fundamental de una Estrategia Proactiva para el caso de flotas de maquinaria pesada.

TIPOS DE LUBRICACIN

El tipo de lubricacin que cada sistema necesita se basa en la relacin de los componentes en movimiento. Hay tres tipos bsicos de lubricacin: limtrofe, hidrodinmica, y mezclada. Para saber qu tipo de lubricacin ocurre en cada caso, necesitamos saber la presin entre los componentes a ser lubricados, la velocidad relativa entre los componentes, la viscosidad del lubricante y otros factores. Desde hace relativamente poco tiempo se ha empezado a hablar de un cuarto tipo de lubricacin: Elasto-hidrodinmica. La Lubricacin LimtrofeOcurre a baja velocidad relativa entre los componentes y cuando no hay una capa completa de lubricante cubriendo las piezas.

Durante lubricacin limtrofe.Hay contacto fsico entre las superficies y hay desgaste. La cantidad de desgaste y friccin entre las superficies depende de un nmero de variables: la calidad de las superficies en contacto, la distancia entre las superficies, la viscosidad del lubricante, la cantidad de lubricante presente, la presin, el esfuerzo impartido a las superficies, y la velocidad de movimiento.La mayor cantidad del desgaste ocurre al prender el motor. Esto sucede por la baja lubricacin limtrofe, ya que el aceite se ha "cado" de las piezas al fondo del crterproduciendo contacto de metal-a-metal. Una vez que arranc el motor, una nueva capa de lubricante es establecida con la ayuda de la bomba de aceite a medida que los componentes adquieren velocidad de operacin.

Lubricacin Hidrodinmica.En algn momento de velocidad crtica la lubricacin limtrofe desaparece y da lugar a la Lubricacin Hidrodinmica.Esto sucede cuando las superficies estn completamente cubiertas con una pelcula de lubricante.Esta condicin existe una vez que una pelcula de lubricante se mantiene entre los componentes y la presin del lubricante crea una "ola" de lubricante delante de la pelcula que impide el contacto entre superficies. Bajo condiciones hidrodinmicas, no hay contacto fsico entre los componentes y no hay desgaste. Si los motores pudieran funcionar bajo condiciones hidrodinmicas todo el tiempo, no habra necesidad de utilizar ingredientes anti-desgaste y de alta presin en las frmulas de lubricantes. Y el desgaste sera mnimo. La propiedad que ms afecta lubricacin hidrodinmica es la viscosidad. La viscosidad debe ser lo suficientemente alta para brindar lubricacin (limtrofe) durante el arranque del motor con el mnimo de desgaste, pero la viscosidad tambin debe ser lo suficientemente baja para reducir al mnimo la"friccin viscosa" del aceite a medida que es bombeada entre los metales (cojinetes) y las bancadas, una vez que llega a convertirse en lubricacin hidrodinmica. Una de las reglas bsicas de lubricacin es que la menor cantidad de friccin innecesaria va a ocurrir con el lubricante de menor viscosidad posible para cada funcin especfica. Esto es que cuanto ms baja la viscosidad, menos energa se desperdicia bombeando el lubricante.Por ejemplo, los que corren los "Dragsters" de NHRA y IHRA en el cuarto de milla en losEstados Unidos (USA) le pone aceite del "SAE 0" "SAE 5", pues reduce la friccin interior del motor, dndoles mxima potencia (pero alto desgaste, ya que la viscosidad es demasiadobaja). Ellos quieren la mayor cantidad de HP, y no les importa si hay desgaste, ya que desarman el motor despus de cada carrera.

La Lubricacin MezcladaEs exactamente eso una mezcla inestable de lubricacin limtrofe e hidrodinmica. Por ejemplo, cuando enciendes el motor (o cuando arranca un componente, si es otro equipo), la velocidad de los componentes aumenta velozmente y por una pequea fraccin de segundo se produce lubricacin mezclada. En otras situaciones, cuando el esfuerzo y la velocidad de los componentes vara ampliamente durante el uso (durante manejo en montaa o en trfico, por ejemplo) la temperatura puede hacer que el lubricante se "queme" ms rpido y que as la lubricacin hidrodinmica sea difcil de adquirir (ya que el lubricante ha perdido el beneficio de ciertos aditivos que se "quemaron"), dejando as el motor trabajando en una condicin de lubricacin mezclada, que producir ms desgaste.Por ejemplo, mucha gente anda en un cambio (velocidad) ms alto que el que deben usar, cosa que causa pocas vueltas de motor, y tal vez menor consumo, pero aumenta el desgaste tremendamente. Cmo es eso? Supongamos que un motor viene en 3ra a 3.000 rpm, o en4ta a 2.000 rpm y que el vehculo se acerca a una pendiente o cuesta, el conductor decide dejarlo en 4ta para subir, el motor empieza a trabajar ms duro (mayor esfuerzo) para subir, la temperatura interior y el esfuerzo interno del motor aumenta, pero las revoluciones (que se reflejan en el tacmetro) del motor no, el aceite se calienta, la friccin aumenta por qu?, porque el motor levanta presin, temperatura y friccin en la subida, y no en la bajada. Al aumentar el esfuerzo, sera lgico aumentar la cantidad de aceite que pasa por cada superficie bajo friccin, pero al dejar el motor en 4ta, las revoluciones siguen siendo 2.000, como en la recta antes de la subida, por ms que el esfuerzo del motor es mucho mayor en la subida y para mantener buena lubricacin se necesitaran ms revoluciones en el motor. Qu se debera de hacer?, bajarle un cambio o velocidad! Se debe aumentar las revoluciones para que la bomba de aceite pueda mandar ms lubricante sobre los componentes bajo mayor friccin!Es ms o menos as:Si se deja la lubricacin constante (al dejarlo en ralent) pero aumentamos el esfuerzo del motor, aumentar el desgaste.Si aumenta el esfuerzo, entonces aumentan las revoluciones del motor (bajndole un cambio de la caja de velocidades) para aumentar la lubricacin, ya que al levantar vueltas, se acelera la bomba de aceite!Esto es un ejemplo de lubricacin hidrodinmica perdiendo efecto y convirtindose en lubricacin mezclada (de alto desgaste de componentes). Lo bueno es que las subidas no son eternas, as que ningn motor trabaja en condiciones de lubricacin mezclada 100% del tiempo, si no, no durara mucho.Lubricacin Elasto-Hidrodinmica (EHL)La lubricacin EHL se presenta en mecanismos en los cuales las rugosidades de las superficies en movimiento relativo trabajan siempre entrelazadas y las crestas permanentemente se estn deformando elsticamente. Bajo estas condiciones de operacin, el control del desgaste adhesivo y el consumo de energa por friccin dependen de la pelculalmite adherida a las rugosidades y de las capas de aceite de la pelcula hidrodinmica que seforma cuando el lubricante es sometido a elevadas presiones, en el momento de la deformacin elstica de las crestas.

Las Pelculas delgadasNo son lo suficientemente gruesas como para mantener una separacin total entre las, superficies en todo momento. Tambin llamadas lubricacin a pelculas mixtas o lmite. Cuando no es prctico o posible el suministro de suficiente cantidad de lubricante, las superficies se mueven bajo condiciones de pelcula lubricante muy finas. Sin embargo, aun, en estos casos, existe suficiente aceite de forma que parte de la carga alcanza a ser soportada por la pelcula lubricante y parte por el contacto metal-metal entre las superficies.

Las Pelculas slidasPermanecen adheridas a las superficies en movimiento casi permanentemente. La forma ms simple de pelcula lubricante ocurre cuando se aplica un lubricante slido de baja friccin a un agente, grasa o aceite y se aplica en forma ms o menos parecida a un lubricante fluido normal. El lubricante slido acta cuando su agente ha sido desplazado o evaporado como en el caso de solventes, permaneciendo en la zona de contacto y realizando su trabajo de lubricacin. Tambin se aplican lubricantes slidos en forma directa, mezclados con resinas o se combinan con algunos elementos de los equipos, conocidos como elementos sectorizados.

IMPACTO DEL DESGASTE SOBRE LOS MECANISMOSLUBRICADOS

El desgaste es sinnimo de improductividad y se define como la prdida de material entre dos superficies que se encuentran en movimiento relativo y que se manifiesta por su funcionamiento errtico, siendo necesario en la mayora de los casos sacar de servicio el equipo rotativo del cual hacen parte esencial, y cambiarle las piezas defectuosas. Las causas del desgaste no siempre se pueden determinar, conllevando a que en muchos casos sea imposible determinarlas an cuando el mecanismo se haya lubricado correctamente. El desgaste, cualquiera que sea su origen, finalmente conduce al contacto metal-metal entre las superficies del mecanismo que se encuentran en movimiento relativo y se define como el deterioro sufrido por ellas a causa de la intensidad de la interaccin de sus rugosidades superficiales; este tipo de desgaste puede llegar a ser crtico haciendo que las piezas de una mquina pierdan sus tolerancias y el mecanismo funcione de una manera errtica que fallen catastrficamente quedando inservibles y causando consecuentemente costosos daos y elevadas prdidas en el sistema productivo de la empresa. En cualquier caso el desgaste de un mecanismo es indeseable pero es imposible evitarlo ya que aun cuando se controlen las causas que lo originan, no ser factible evitar la fatiga del material ya que sta es una propiedad intrnseca de dicho material y conducir a que finalmente el mecanismo se tenga que reemplazar. Si se quiere que las mquinas alcancen sus mayores ndices de productividad es necesario lograr que los componentes que las constituyen se cambien por fatiga y no por alguno de los muchos tipos de desgaste que se pueden presentar durante su explotacin.

Tipos de desgasteLas superficies de los mecanismos lubricados de una mquina se pueden desgastar porcausas que pueden ser intrnsecas al tipo de lubricante utilizado, a su tiempo de servicio, a contaminantes presentes en el aceite cuyo origen puede ser de ellos mismos de fuentes externas, a fallas intempestivas del sistema de lubricacin, a sobrecargas debidas a problemas mecnicos u operacionales, y en algunos pocos casos como resultado de una seleccin incorrecta del equipo rotativo para el tipo de trabajo que va a desarrollar, a un mal diseo al empleo de materiales inadecuados para las condiciones de operacionales de la mquina. Las superficies correctamente lubricadas tambin se desgastan cuando se consume se rompe la pelcula lmite en el caso de la lubricacin lmite y EHL y se conoce como desgaste adhesivo del desprendimiento de dicha pelcula de las rugosidades de las superficies metlicas cuandose tienen condiciones de lubricacin fluida; en este ltimo caso el desgaste es leve y generapartculas metlicas del orden de 1 a 2 m y se denomina desgaste erosivo.Los tipos de desgaste ms comunes en orden de importancia son:- Adhesivo.- Erosivo.- Corrosivo.- Cavitacin.- Corrientes elctricas.- Fatiga superficial.

AdhesivoEs el ms crtico ya que en la mayora de los casos da lugar a la falla catastrfica del mecanismo lubricado quedando inservible y causando altas prdidas en el proceso productivo.Se presenta como resultado del contacto metal-metal entre las superficies del mecanismo lubricado debido al adelgazamiento de la pelcula lubricante en el caso de lubricacin fluida ya sea por la presencia de contaminantes en el aceite (agua, gases, combustibles, etc) a un bajo nivel de aceite, baja viscosidad baja presin en el sistema de lubricacin; un alto nivel de aceite, una alta viscosidad y una alta presin en el sistema de lubricacin tambin pueden dar lugar al desgaste adhesivo debido a que el exceso de friccin fluida en el aceite incrementa la temperatura de operacin, haciendo que las superficies metlicas sometidas a friccin se dilaten y rocen, rompiendo en un momento dado la pelcula lmite. En la lubricacin EHL el desgaste adhesivo se debe al rompimiento de la pelcula lmite formada por el aditivo EP del lubricante utilizado.En el desgaste adhesivo las superficies metlicas de las rugosidades se sueldan al no estar interpuesto un elemento tribolgico que las separe, como por ejemplo, un aceite una grasa en la lubricacin fluida la pelcula lmite formada por los aditivos de Extrema Presin(EP) en la lubricacin EHL; las crestas de las rugosidades aunque tengan la capacidad de deformarse elsticamente no lo pueden hacer debido a que estn soldadas y al seguir actuando la carga transmitida por el mecanismo hace que se fracturen dando lugar al desprendimiento de partculas fragmentos metlicos de diferentes tamaos; la energa liberada incrementa la temperatura de operacin haciendo que las superficies que se encuentran en contacto metal-metal se aproximen an ms conduciendo finalmente a que el mecanismo se agarrote y la mquina se detenga.Cuando una mquina arranca para el desgaste adhesivo, en los mecanismos lubricados es mnimo siempre y cuando la pelcula limite se encuentre en ptimas condiciones, de lo contrario ser crtico, si sta es escasa como resultado de la falta del agotamiento de los aditivos antidesgaste en el lubricante, en el caso de la lubricacin fluida de los aditivosExtrema Presin, en la lubricacin EHL, ya sea porque se est utilizando un lubricante inadecuado porque su vida de servicio ha sobrepasado el tiempo mximo permisible. Este tipo de desgaste en la mayora de los elementos lubricados no se puede eliminar completamente, pero si se puede reducir considerablemente mediante la utilizacin delubricantes que tengan ptimas propiedades de pelcula lmite. Cuando la lubricacin es fluidael lubricante debe contar con aditivos antidesgaste que trabajen en el proceso de arrancada y parada de la mquina y en lubricacin EHL con aditivos de EP que pueden ser cidos grasos, fsforo, azufre, cloro, bisulfuro de molibdeno, grafito, etc., dependiendo de la generacin del aditivo de EP. La nica manera de evitar el desgaste adhesivo en el momento de la puesta en marcha de los mecanismos de un equipo es cuando se utiliza la lubricacin hidrosttica, pero en la prctica sera imposible y antieconmico colocrselo a todas las mquinas. Si se eliminar el desgaste adhesivo en el momento de la puesta en marcha del equipo, la vida disponible (Vd) de los mecanismos que lo constituyen sera mucho mayor que la esperada(Ve).

ErosivoEs la prdida lenta de material en las rugosidades de las dos superficies que se encuentran en movimiento relativo como resultado del impacto de partculas slidas metlicas en suspensin en un aceite que fluye a alta presin de un tamao mucho menor que el mnimo espesor de la pelcula lubricante (ho). Las partculas aunque sean de menor tamao al entrar en la zona de alta presin no siguen un movimiento lineal sino que se desordenan chocando con las rugosidades, es posible que cuando empiezan a chocar no causen desgaste, pero si van fatigando las superficies hasta que finalmente dan lugar al desprendimiento de material; un desgaste erosivo lento siempre estar presente aunque el aceite circule a baja presin ya que ningn aceite es completamente limpio an cuando cumpla con los estndares de limpieza de la Norma ISO 4406 de acuerdo con el tipo de mecanismo lubricado. El desgaste erosivo se puede presentar tambin, ya sea en lubricacin fluida EHL , como resultado del empleo de un aceite de una viscosidad mayor que la requerida debido a que el exceso de capas en la pelcula lubricante barren la capa lmite que se encuentra adherida a las superficies metlicas haciendo que dichas capas las desgasten por erosin. Cuando se tienen condiciones de flujo turbulento en la pelcula lubricante se presenta el desgaste erosivo porque la pelcula lubricante se mueve con respecto a las rugosidades, esto se puede presentar como resultado de la utilizacin de aceites con bajos ndices de Viscosidad que hacen que la viscosidad del aceite se reduzca considerablemente a la temperatura de operacin del equipo, ms cuando sta es alta cuando se presentan elevados incrementos en la temperatura ambiente que hacen que las condiciones de flujo de la pelcula lubricante cambien de laminar a turbulento como resultado del incremento en el Nmero Reynolds por encima de 2000.

CorrosivoPuede ser consecuencia del ataque qumico de los cidos dbiles que se forman en el proceso de degradacin normal del aceite, de la contaminacin de ste con agua con cidos del medio ambiente de los cidos fuertes debidos a la descomposicin del aceite cuando est sometido a altas temperaturas; en el primer caso el desgaste corrosivo es lento mientras que en el segundo es crtico siendo por lo tanto la situacin que ms se debe controlar; tanto los cidos dbiles como los fuertes dan lugar a la formacin de cido sulfrico. El desgaste corrosivo se puede evitar si el aceite se cambia dentro de los intervalos recomendados, para locual si no se conoce, se le analiza al aceite la acidez mediante la prueba del Nmero cidoTotal (TAN) Nmero de Neutralizacin (NN) segn el mtodo ASTM D664; este parmetro bajo ninguna circunstancia puede ser mayor que el mximo permisible de acuerdo con el tipo de mecanismo que est lubricando el aceite. El desgaste corrosivo se manifiesta inicialmente por un color amarillento y luego rojizo de las superficies metlicas, seguido del desprendimiento de pequeas partculas que cada vez aumentan su concentracin hasta que finalmente causan el desgaste por erosin y por abrasin de las superficies sometidas a friccin, por otro lado los pequeos crteres que dejan las partculas que se desprenden al unirse forman grietas que pueden producir finalmente la rotura de la pieza.El desgaste corrosivo cuando se presenta en los materiales ferrosos por la accin del agua seconoce con el nombre de herrumbre y se analiza con la prueba de laboratorio ASTM D665 y en los materiales blancos como el Babbitt con la prueba de corrosin en lmina de cobre, y se evala con la prueba ASTM D130. El desgaste corrosivo es muy frecuente en las coronas de bronce del reductor sinfn-corona cuando se utilizan en su lubricacin aceites con aditivos deExtrema Presin del tipo fsforo, cloro azufre y hay presencia de agua en el aceite. Es muy importante tener en cuenta que aunque el aceite se oxide, los inhibidores de la corrosin presentes en el aceite reducen la concentracin de los cidos disminuyendo la probabilidad de que se presente el desgaste corrosivo en las superficies metlicas.La probabilidad de que se presente el desgaste corrosivo en los motores de combustin interna es bastante alta debido a que durante el proceso de combustin se genera un buen nmero de productos gaseosos como el CO, CO2, H2O, xidos de nitrgeno y de azufre, halgenos, etc., los cuales tienen un carcter muy cido y en presencia de agua se pueden volver bastante corrosivos hacia los metales. Los motores Diesel son particularmente muy sensibles al desgaste corrosivo debido a la presencia de azufre en el combustible el cual durante el proceso de combustin reacciona con el agua que se forma produciendo cido sulfrico que ataca los anillos, pistones, paredes del cilindro y cojinetes de apoyo del cigeal; de manera similar en los componentes ferrosos de los motores a gasolina se puede presentar el desgaste corrosivopor herrumbre debido a los cidos orgnicos y a los cidos clorhdrico y bromhdrico procedentes de los haluros orgnicos (bicloruro y dibromuro de etileno) que se usan junto con el compuesto antidetonante para eliminar los residuos de plomo que quedan cuando se quema gasolina con plomo. Se ha podido comprobar que mientras las paredes del cilindro del motor a gasolina se mantengan por encima de los 180F el desgaste corrosivo es despreciable, pero es significativo a medida que la temperatura va disminuyendo debido a la condensacin de pequeas gotitas de agua cida; por lo tanto es recomendable que un motor a gasolina no se deje funcionando en vaco durante perodos de tiempo prolongados, aunque est situacin es inevitable en circunstancias de pare y arranque como es el caso de las horas pico en las grandes ciudades.El desgaste corrosivo en los motores de combustin interna se controla con los aditivos detergentes-dispersantes del aceite, tales como los fenatos y sulfnatos bsicos. Si seconsidera el pH del aceite para controlar el desgaste corrosivo, ste no debe ser menor de 4,5 en los aceites para motores Diesel y de 6 en los de gasolina; sin embargo en la prctica de la lubricacin automotriz no se utiliza la prueba del pH sino la prueba del Nmero Bsico Total(TBN), segn ASTM D664. Esta caracterstica de los aceites automotores no debe ser inferior a los valores mnimos permisibles de acuerdo con el tipo de motor lubricado. Los aceites actuales para motores de combustin interna controlan muy bien los cidos corrosivos que pueden afectar los componentes internos del motor debido a los altos niveles de calidad API que para los motores a gasolina es el SL y en los Diesel el CI.En los mecanismos que trabajan bajo cargas vibratorias continuas como es el caso de las zarandas se puede presentar un tipo de desgaste que se conoce como desgaste corrosivo porvibracin que causa el desprendimiento de pequeas partculas como resultado de la rotura de la pelcula lubricante y de la presencia de humedad en el ambiente. Este puede ser el caso de los componentes de los telares textiles que trabajan bajo cargas vibratorias continuas y en ambientes donde es necesario mantener determinadas condiciones de humedad relativa. El desgaste corrosivo por vibracin se puede reducir considerablemente evitar si se utilizan lubricantes con aditivos de Extrema Presin, siendo los ms indicados el grafito el bisulfuro de molibdeno.

AbrasivoEs consecuencia de la presencia de partculas slidas metlicas de un tamao igual mayor que el espesor mnimo de la pelcula lubricante y de la misma dureza superior a la de las superficies metlicas del mecanismo lubricado; el desgaste es mayor en la superficie ms blanda. Las partculas slidas como el silicio dan lugar a un considerable desgaste abrasivo debido a la elevada dureza de este material. Cuando las partculas del mismo tamao que el mnimo espesor de la pelcula lubricante se encuentran entre las dos superficies ruedan removiendo la pelcula lmite y desprendiendo material de ambas superficies. Cuando son de mayor tamao se fracturan dando lugar a partculas del mismo tamao que el mnimo espesor de la pelcula lubricante y de un tamao menor que propician el desgaste erosivo de dichas superficies metlicas el abrasivo si la carga que acta sobre el mecanismo se incrementa la viscosidad del aceite se reduce ya sea por contaminacin con agua con aceites de menor viscosidad. Tambin es factible que se incrusten partculas en una de las superficies y acten como una herramienta de corte, removiendo material de la otra.El desgaste abrasivo en un mecanismo se puede controlar filtrando el aceite de tal manera quese mantenga dentro del cdigo de limpieza recomendado por la norma ISO 4406 de acuerdo con el tipo de mecanismo lubricado; esto quiere decir que el nmero de partculas cuyo tamao es mayor que el espesor mnimo de la pelcula lubricante es menor igual que el especificado; no significando esto, ausencia de desgaste abrasivo en el mecanismo, sino que ste estar dentro de los valores mximos permisibles para alcanzar la vida proyectada por el fabricante.En la actualidad no es factible eliminar totalmente el desgaste abrasivo debido a la imposibilidad de contar con aceites completamente limpios.

CavitacinEs el fenmeno que se presenta cuando las burbujas de vapor de agua que se forman en el aceite, al circular ste a travs de una regin donde la presin es menor que su presin de vapor, explotan al llegar nuevamente a una regin de mayor presin como resultado del cambio de estado de vapor a lquido. Si las burbujas explotan cerca de las superficies metlicas darn lugar a presiones localizadas muy altas que ocasionarn picaduras en dichas superficies. La Cavitacin generalmente va acompaada de ruido y vibraciones. El desgastepor Cavitacin se puede evitar incrementando la presin en el sistema utilizando aceites con presiones de vapor bajas a altas temperaturas.

Corrientes elctricasSe presenta por corrientes elctricas, cuyo origen pueden ser corrientes parsitas u otras fuentes externas, que pasan a travs de los mecanismos de un componente equipo lubricado y cuya toma a tierra est defectuosa no la tiene causando en ellos picaduras que los pueden dejar inservibles. Este puede ser el caso de los rodamientos de los motores elctricos y de los cojinetes lisos de turbinas de vapor, gas, hidrulicas, generadores y compresores centrfugos.

Fatiga superficialEs el nico tipo de desgaste que no se puede evitar y el cual finalmente hace que el componente lubricado se tenga que cambiar. Se presenta como resultado de los esfuerzoscclicos que genera la carga al actuar en el punto donde se forma la pelcula lubricante que enel caso de la lubricacin fluida hace que las crestas de las rugosidades traten de aplastarse sin tocarse dando lugar a un ciclo de compresin y de tensin que termina deformando plsticamente las rugosidades causando su rotura, inicindose de esta manera el ojo de fatiga grieta incipiente que da lugar a un incremento localizado del esfuerzo, que cada vez se hace ms crtico por la falta de rea hasta que finalmente la velocidad de propagacin es tan alta que ocasiona la fractura del componente. En el caso de la lubricacin EHL, la fatiga de las rugosidades es ms crtica, debido a que la deformacin de las rugosidades que inicialmente es del tipo elstica termina por ser plstica causando la rotura de dichas rugosidades y por lo tanto el descascarillado de la superficie metlica y la propagacin de grietas internas que finalmente ocasionan la falla del componente por rotura. Entre mayor sea la temperatura de operacin del elemento lubricado, el desgaste por fatiga superficial es ms acelerado debido a la modificacin que sufre la curva esfuerzo-deformacin del material que hace que el punto de fluencia se corra hacia la izquierda y que por lo tanto para la misma condicin de carga, el mecanismo quede trabajando en la zona plstica y no en la elstica.La falla por fatiga superficial se presenta de manera tpica despus de millones de ciclos de deformacin elstica y se acelera cuando se tienen temperaturas de operacin por encima de los 50C, por la aplicacin de esfuerzos de tensin y compresin, que superan los del material del mecanismo, por la presencia de partculas slidas metlicas de un tamao igual al espesor de la pelcula lubricante y que no se adhieren a ninguna de las superficies en movimiento; en este caso la partcula es atrapada instantneamente entre las superficies y origina hendiduras en ella debido a que las superficies se deflectan a lado y lado de la partcula como consecuencia de la carga que soportan, inicindose las grietas, las cuales se esparcen despus de n ciclos de esfuerzos. El desgaste por fatiga superficial aparece ms rpidamente en los elementos que estn sometidos a movimiento de rodadura que por deslizamiento debidoa los mayores esfuerzos que soportan, este es el caso de los rodamientos, flancos de los dientes de los engranajes a la altura del dimetro de paso, y las superficies de las levas, entre otros.

Consecuencias del desgasteLos ms importantes son:- Movimiento errtico de los mecanismos lubricados.- Altos valores de vibracin e incremento en los niveles de ruido.- Elevadas temperaturas de operacin.- Mayor consumo de repuestos por incremento del mantenimiento correctivo.- Reduccin significativa de la produccin por paros de maquinaria.- Mayor consumo de energa para realizar la misma cantidad de trabajo til.- Posibilidades de accidentes ante el peligro de roturas de componentes

MANTENIMIENTO PREDICTIVO POR ANALISIS DE ACEITE El anlisis de aceite como herramienta de mantenimiento, empieza en los aos 50s, en la industria de los ferrocarriles. Al poco tiempo las Fuerzas Armadas de los Estados Unidos lo adoptan y desarrollan como mtodo para detectar tempranamente fallas en equipos complejos, como las turbinas de gas usadas en aviacin. En los ltimos veinte aos, tanto el desarrollo de equipos de laboratorio, como la innovacin en prcticas y conceptos de mantenimiento, han convertido al anlisis de aceites en un mtodo imprescindible para muchsimos tipos de industrias, por los enormes beneficios que aporta. Un moderno Programa de Mantenimiento basado en anlisis de aceite determina tanto la condicin del equipo, como el propio estado del aceite en uso. El aceite lubricante se convierte en un medio de diagnstico de los equipos gracias a que acarrea las partculas de desgaste lejos de las zonas donde se producen. La medicin con espectrometra de dichas partculas provee entonces importante informacin sobre el estado de las partes internas de una mquina o motor. Los datos obtenidos se comparan con mediciones previas y con los lmites permitidos, para determinar si el equipo opera normalmente o si alguna situacin anmala se ha hecho presente. Con esta alerta temprana se pueden tomar las acciones correctivas antes de que daos severos y costosos se produzcan. El anlisis de aceite con espectrometra es muy til en los equipos con sistemas cerrados de lubricacin, tales como turbinas, motores de combustin interna, transmisiones, cajas de engranes, compresores y sistemas hidrulicos. Modos anormales de desgaste, tales como corrosin, abrasin, picaduras metlicas, causan un incremento en la concentracin de los metales de desgaste en el aceite. Por otra parte, la medicin de partculas funciona tambin para detectar elementos contaminantes del aceite, como el silicio, proveniente del polvo, o el sodio de los fluidos refrigerantes, y adems permite medir los elementos que conforman el paquete de aditivos del lubricante, pudiendo detectarse as, eventuales mezclas con aceites incorrectos o la degradacin del aceite en uso. Junto al anlisis de partculas, el anlisis de los parmetros fsicos y qumicos del aceite, nos permite conocer las condiciones del lubricante en s mismo. Cumple el aceite las especificaciones? Tiene la viscosidad correcta? Est contaminado con agua, o combustible? Debe ya cambiarse an est en condiciones de seguir funcionando? En la prctica, una muestra de aceite es tomada del equipo a intervalos determinados y es enviada al laboratorio para su anlisis. En base a las mediciones que realiza el laboratorio, se hace un reporte de diagnstico, con las correspondientes recomendaciones, para ser devuelto al personal responsable del equipo. El reporte puede indicar que la situacin es normal, o alertar sobre un posible problema, o hacer una recomendacin especfica de mantenimiento. Todo el proceso, desde la toma de la muestra hasta la recepcin del reporte debe tomar menos de 48 horas para ser efectivo. En un moderno programa de anlisis de aceite, los datos medidos por el laboratorio tambin permiten elaborar sumarios peridicos de mantenimiento, que nos permite establecer las tendencias del desgaste de componentes, determinar la eficiencia del programa de mantenimiento, detectar problemas recurrentes, e incluso informar sobre el rendimiento de diferentes lubricantes.

DETECCION DE UN LUBRICANTE INCORRECTO

Un problema serio y recurrente es el uso de un lubricante incorrecto. Un programa de anlisis de aceite puede oportunamente detectar tal problema mediante el anlisis del paquete de aditivos y las propiedades fsico-qumicas del lubricante. Errores por mezclas de lubricantes con frecuencia ocurren cuando se rellena para reemplazar el aceite perdido por consumo o fugas. Usualmente una pequea cantidad de aceite incorrecto en un reservorio de gran capacidad presenta pocos problemas inmediatos. Este no es el caso, sin embargo, en cierto tipo de motores diesel. En la siguiente tabla se resume el resultado de la espectrometra realizada en cuatro sucesivas muestras tomadas de un motor diesel de mediana velocidad de una locomotora. Se muestran los resultados de los elementos relevantes, expresados en ppm (partes por milln):

Claramente se ve que despus de las dos primeras muestras, un aceite incorrecto fue utilizado para rellenar el reservorio. Los tres aditivos metlicos (magnesio Mg, fsforo P, y zinc Zn) aparecen en el tercer anlisis y se incrementan en el cuarto, indicando que la composicin del lubricante ha cambiado. En este tipo de motores, lubricantes incorrectos con contenido de zinc en su paquete de aditivos, pueden producir severos problemas de desgaste. Algunos componentes, tales como los cojinetes planos que soportan el cigeal tienen revestimiento de plata Ag, metal que se corroe y desgasta en presencia del zinc. Las consecuencias de la corrosin causada por el zinc se evidencian en el incremento de los contenidos de metales de desgaste: Hierro Fe, Cobre Cu y Plata Ag. La recomendacin basada en el anlisis de aceite fue drenar todo el aceite, limpiar el sistema y rellenar con el lubricante correcto. Esta particular falla no se hubiera detectado tempranamente mediante otros mtodos de monitoreo, tales como anlisis de vibraciones, termografa, ultrasonido o monitoreo de desempeo. Sin el anlisis de aceite el problema de desgaste se habra acelerado y convertido en dao severo de los cojinetes, que hubiera requerido finalmente una reparacin con un costo muy alto.

Mtodos de anlisis para aceites:Contaje de partculas ISO 4406 El contaje de partculas mide la limpieza de un aceite. Las partculas se evalan en cinco categoras de tamaos y se reportan por 1 ml de fluido. Se cuentan todas las partculas incluyendo las de desgaste, y contaminantes de proceso y ambientales. Este test es particularmente importante para sistemas limpios, ej. Hidrulicos, transmisiones, turbinas, compresores. Se ha demostrado que el 70-85% de los fallos de componentes hidrulicos se deben a contaminacin por partculas debiendose el 90% de ellos a desgastes abrasivos

Cdigos de limpieza ISO recomendados

Examen MicroscpicoLas muestras que contienen cantidades anormales de impurezas visibles a simple vista deben ser filtradas. La muestra se filtra a 8 m y son examinadas a travs de un microscopio ptico. El analista es capaz de identificar los contaminantes y partculas de desgaste presentes en el aceite.

Karl FischerEl Karl Fischer nos da una medida muy exacta de la cantidad de humedad, o agua presente en la muestra de aceite. El agua puede entrar al sistema a partir de:Enfriadores o intercambiadores daadosConductos de respiraderosFiltro defectuoso de llenado de aceiteTornillos flojos, abrazaderas, tapas de inspeccin, tapas de filtros , entre otrosEl agua es incompatible con el aceite y conduce a severos fallos de los componentes. Adems de reducir la capacidad lubricante del aceite causa:Corrosin combinndose qumicamente con los productos de la degradacin del aceite.En combinacin con otros contaminantes, forma lodos, obturando los conductos, los filtros, las bombas y las vlvulas.Se combina con aditivos como el calcio, magnesio, cloruros y sulfatos, formando decapados, que aumentan las temperaturas de funcionamiento.Evita la lubricacin correcta de cojinetes con mucha carga formando bolsas deagua y vapor.Emulsiona el aceite, reduciendo su capacidad de transferencia de calor, provocando peligrosos aumento de temperatura en los cojinetes.En sistemas hidrulicos, un aumento de 10C sobre la T normal de funcionamiento reduce la vida del aceite a la mitad

ndice de acidez (T.A.N. y S.A.N.)El ndice de acidez representa la concentracin de compuestos cidos existentes en el lubricante. Se determina con una neutralizacin con una base estandarizada (Hidrxido de Potasio).

ndice de alcalinidad (T.B.N. - Total Base Number)El ndice de alcalinidad representa la cantidad de cido necesario para neutralizar los constituyentes alcalinos presentes en el lubricante

OxidacinEl lubricante durante el servicio est sometido a altas temperaturas y al contacto con oxgeno, compuesto que naturalmente origina la oxidacin.La oxidacin del lubricante es medida a travs de espectrofotometra de infrarrojo, donde las molculas oxidadas presentan una banda perfectamente definida y cuantificable.

Ferro grafa de Lectura DirectaEn este mtodo las partculas existentes en el seno del lubricante son fijadas en un tubo de vidrio por accin de un campo magntico, posicionndose en funcin de sus caractersticas magnticas y dimensiones.

Ferro grafa AnalticaUn anlisis ferro grfico exige la siguiente instrumentacin:En ferro grafo, que prepara el ferro grama.El ferros copio, para medicin y anlisis;El ferros copio consiste en un microscpico dicromtico con cmaras fotogrficas.El ferro grafo permite, normalmente, la preparacin simultnea de dos ferro gramas. La muestra de lubricante es preparada diluyndola con tetrafluoretileno para mejorar la precipitacin y adhesin de las partculas.

Anlisis de metales de desgasteLa combinacin de la espectrofotometra y de la ferro grafa en anlisis de muestras, permite obtener resultados ms fiables que los mtodos tradicionales en lo que respecta a la caracterizacin de las partculas metlicas existentes en el lubricante en servicio

ConclusionesResulta fundamental para que el Plan de Mantenimiento sea exitoso, tanto la seleccin adecuada de las sistemas o componentes a monitorear, como el correcto establecimiento de lmites y objetivos de limpieza.

1. Reduccin de Costos de Mantenimiento: Detectar las fallas en sus etapas tempranas ahorra dinero, pues se evitan reparaciones costosas o prdidas totales de equipos, y se controla la propagacin de daos a otros componentes y equipos conexos.

2. Incremento de la disponibilidad del equipo: Se evitan daos mayores sorpresivos y las consiguientes paradas no programadas.

3. Extensin de los periodos de cambio del aceite: Se reduce tiempo de parada y se ahorra en mano de obra y en materiales.

4. Aumento de la vida til del equipo: Uno de los beneficios colaterales del programa de anlisis de aceite es la mejora en el nivel de limpieza y en las propiedades fsicas del aceite.

5. Se presta mayor atencin al nivel de contaminantes de manera que se optimiza el funcionamiento de los sistemas de filtrado y se mejora la limpieza en el entorno del equipo.

6. Toda vez que el ingreso de contaminantes externos es una de las principales causas de desgaste, aceites ms limpios producen mayores perodos de vida til de los equipos.

Anexos:1. Ejemplos de plantillas por falla y soluciones para anlisis de aceites

Bibliografia:http://www.eolus.es/pdfs_eolus/OP%20_%20CEPSA_EOLUS-61.pdfhttp://www.lubtechnology.com/pdf/soluciones/Analisis%20de%20Aceite.pdfhttp://www.sinais.es/Recursos/Curso-vibraciones/intro/analisis_aceites.html