Por: Eduardo Niño de Rivera
Edición: John Amendola Sr.
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INTRODUCCIÓN:
En la literatura técnica [ver referencias] hay un amplio consenso
respecto a la mejor manera de extraer muestras de aceite de los sistemas de
lubricación. Se dice con frecuencia que los resultados del análisis sólo serán
válidos si se hacen sobre muestras representativas del aceite que hay en el
sistema. Una muestra que no sea representativa puede llevar a conclusiones
erróneas sobre la condición del aceite y de los componentes que lubrica. Si la
muestra está más contaminada que el resto del aceite, por ejemplo, podríamos
concluir que los rodamientos y engranes están en peor condición de aquella en
la que realmente se encuentran. De igual manera, una muestra más limpia que el
resto del aceite puede llevar a la conclusión de que no hay problema con
componentes que en realidad están cercanos a una condición de falla inminente. Además,
se requiere una interpretación adecuada para darle sentido a los datos brutos reportados
en un análisis de aceite.
Ya sea que el personal de la planta tome las muestras o que lo hagan
proveedores externos, las muestras deberán ser tomadas por un técnico con
entrenamiento adecuado para tomarlas o para supervisar la forma en que se toman.
Un análisis de aceite no es una observación directa de La condición de los
engranes, chumaceras o rodamientos, los resultados requieren de corroboración y
de una interpretación adecuada para poderlos usar como herramienta útil de
diagnóstico. Este artículo ofrece orientación práctica sobre la forma correcta
de extraer muestras de aceite representativas y sobre cómo interpretar los
resultados de las pruebas de laboratorio.
FUNCIONES DEL ACEITE LUBRICANTE.
El aceite lubricante tiene tres funciones básicas:
·
Reducir la fricción de deslizamiento y rodaje en
rodamientos, cojinetes, engranes y sellos;
·
Eliminar el calor que se genera en las
superficies en deslizamiento o rodaje; y,
·
Proteger las superficies contra la oxidación y
la corrosión.
El aceite lubricante reduce la fricción formando una película
suficientemente gruesa para evitar que haya contacto directo entre dos
superficies en deslizamiento. Esta condición requiere de una combinación
correcta de la carga que une a las superficies, la velocidad de deslizamiento y
la viscosidad del aceite. Si la película no tiene suficiente grosor, habrá
contacto directo metal con metal, provocando picaduras finas (micropitting) y
rayones, en los que se desprenden partículas de las superficies en contacto.
Aunque en última instancia, estas partículas irán a dar al fondo del depósito
de aceite o serán atrapadas por los filtros o los tapones magnéticos,
permanecerán suspendidos en el aceite por algún tiempo, provocando desgaste
abrasivo o incrustaciones que deterioran aún más rápidamente las superficies
sometidas a las cargas de trabajo.
La fricción reducida de las superficies en deslizamiento o rodaje
debidamente lubricadas contribuye a mantener la temperatura dentro de niveles
aceptables.
Los tres regímenes de lubricación, representados por las imágenes gris
(superficies en deslizamiento) y amarillas (lubricante), se definen de la
siguiente manera:
Régimen I: Lubricación Marginal. Hay contacto significativo entre las
asperezas de las superficies en deslizamiento.
Régimen II: Lubricación de Película Mixta. Solamente hay contacto en
los picos de las asperezas
Régimen II: Lubricación Hidrodinámica. La película de lubricante es
suficientemente gruesa para separar las superficies en deslizamiento por
completo.
Se ha sugerido, sin que se haya podido probar, que los rayones en las
superficies se dan cerca del límite entre los regímenes I y II, se trata de un
acontecimiento instantáneo. El daño a las superficies que lleva a las picaduras
finas (micropitting) ocurre en el límite entre los regímenes II y III. Este es
un daño por fatiga que requiere de carga cíclica.
Si el aceite se deteriora por el tiempo que lleva en servicio, por
contaminación, por oxidación o por condiciones ambientales adversas, pierde su
capacidad para proteger las superficies metálicas contra la corrosión y la
abrasión, dañando, por lo tanto, las superficies que debería proteger.
MONITOREO DE LA CONDICIÓN DEL ACEITE LUBRICANTE
El primer paso para diseñar un programa de monitoreo de la condición
del aceite lubricante es llegar a un acuerdo claro con un laboratorio
debidamente certificado, respecto a la frecuencia del muestreo; los formatos de
los reportes y sus contenidos, incluyendo los diagnósticos y demás información que
entregarán; Los niveles de referencia aceptables para cada valor que se reporte;
y el número, localización, tamaño, especificación de las botellas y el método
de recolección para las muestras.
Los valores aceptables para cada variable deben establecerse de común
acuerdo entre la planta y el laboratorio en base a los requerimientos de cada
máquina.
Los resultados de las pruebas programadas periódicamente y su evolución
en el tiempo deben darnos la siguiente información [1[:
·
La condición actual del aceite;
·
El tiempo transcurrido ente cambios de aceite;
·
La presencia de partículas metálicas como
indicadores de desgaste en rodamientos, cojinetes y engranes; y,
·
Las tendencias en la frecuencia de cambio de
aceite y en la composición de las partículas metálicas y de otros contaminantes
mezclados en el aceite.
Cuando se dan condiciones anómalas de operación, como incremento en la
temperatura, el ruido o las vibraciones, puede ser necesario realizar pruebas
fuera del programa establecido, para determinar la condición en que se
encuentran los engranes y rodamiento.
Un programa de pruebas bien diseñado es una forma económica de
determinar si las características del aceite y los niveles de contaminación están
dentro de los valores aceptables [1] en cuanto a:
·
Viscosidad del aceite a 40°C (también es útil
tomarla a 100°C, representativo a las condiciones de operación);
·
Limpieza;
·
Contenido de agua; y,
·
Metales y otras sustancias mezcladas en el
aceite.
Si estas mediciones están dentro de los límites aceptables y no hay
otras señas de deterioro o daño en los componentes, el reductor de velocidad
puede seguir en operación
Un sólo resultado fuera de los límites aceptables no necesariamente
implica que algo está mal con el reductor, el problema puede estar en la
muestra en sí, de manera que antes de tomar decisiones trascendentales o
costosas, es conveniente irse paso a paso para evaluar la condición real de los
componentes y para determinar la causa básica del deterioro o de una falla:
·
Comparar el dato anómalo con datos de las otras
muestras obtenidas al mismo tiempo;
·
Tomar nuevas muestras para verificar los
resultados;
·
Revisar los reportes del sistema de monitoreo de
condición (temperatura, ruido y vibraciones);
·
Realizar pruebas más detalladas;
·
Hacer una inspección directa de los rodamientos
y engranes; y,
·
Realizar un análisis detallado sobre las causas
de falla en engranes y rodamientos.
Aún si todas las mediciones están dentro de los límites aceptables, es
importante seguir su evolución en el tiempo. Es necesario, entonces, comparar
los últimos resultados con los reportados anteriormente, ya que cualquier
tendencia a la alza en una o más variables podría ser un indicador de que los
componentes se están deteriorando. La detección temprana del deterioro de los
componentes mecánicos nos da oportunidad de hacer correcciones mientras el
reductor de velocidad todavía está en condición se continuar en operación,
evitando una falla catastrófica y/o un paro no programado.
Además de ser económico, este método es la base de un buen diagnóstico
y de decisiones sensatas.
DÓNDE TOMAR LAS MUESTRAS
El aceite que hay en el sistema no es una mezcla homogénea, esto
significa que las muestras tomadas en diferentes puntos nos darán fragmentos de
información que pueden unirse para darnos un panorama más completo. En la
medida de los posible, se debe EVITAR TOMAR MUESTRAS DE zonas que claramente no
son representativas del aceite que llega a rodamientos y engranes:
· Del fondo del depósito, en donde se asientan los
residuos metálicos en mayor concentración que en el resto del aceite;
· Después de que el aceite ha pasado por filtros
que eliminan sustancias contaminantes y residuos metálicos derivados del
desgaste de las superficies de carga; o
· Después de que un cambio de aceite.
En depósitos, lo ideal es tomar muestras a la mitad de la profundidad
del nivel de aceite y a cuando menos 50 mm de las paredes del tanque y de los
elementos giratorios sumergidos en el aceite.
En sistemas con circulación de aceite también se pueden tomar muestras
en las tuberías de retorno, antes de que el aceite pase por los filtros. Las
muestras tomadas en los codos, donde el flujo es turbulento, son más
representativas que las tomadas a través de las paredes de tubería recta con
flujo laminar.
Es necesario ser consistente. Las muestras de aceite deben extraerse
del mismo lugar y en momentos similares, es decir, 30 minutos después de parar
el equipo. Si el sistema permite acceso durante la operación, las muestras
deben tomarse una vez que el sistema a alcanzado una condición estable de
operación, en que la temperatura de la unidad se ha estabilizado.
CÓMO DEBEN TOMARSE LAS MUESTRAS
Las muestras deben estar libres de contaminación externa:
·
Usar botellas, tubos y otras herramientas que
estarán en contacto con el aceite, nuevas, limpias y totalmente secas;
·
Limpiar orificios, válvulas y tapones antes
abrirlos o conectarlos;
·
De ser posible, evitar usar los mismos tubos y
mangueras para sacar muestras diferentes;
·
Drene y limpie herramientas y equipo antes de
reutilizarlo para tomar una muestra nueva;
·
Drene el aceite estancado en tubos y mangueras
antes de tomar las muestras; e,
·
Identifique adecuadamente las muestras (equipo,
punto en que se tomaron, fecha y hora).
Use Botellas y recipientes que cumplan con las especificaciones
acordadas con el laboratorio (material, forma y tamaño)
CONSISTENCIA EN EL TIEMPO
Los orificios y válvulas permanentes (A) permiten una toma consistente
de muestras a través del tiempo. estos orificios y válvulas pueden quedar
convenientemente colocados en las líneas de retorno o en la caja para tomar
muestras representativas conforme a los planteamientos arriba indicados. Si la
caja no tiene puertos convenientemente localizados, el problema podría
solucionarse con un tubo doblado para que la toma de aceite se realice en el
lugar deseado, o se pueden adaptar nevos orificios en posiciones adecuadas de
la caja caja
En los sistemas con circulación de aceite se pueden tomar muestras en
las líneas de retorno, de preferencia en los codos, en que el flujo es
turbulento (B). Se debe evitar tomar las muestras a través de las paredes de
tubería recta con flujo laminar (D) o después de que el aceite ha pasado por un
filtro (E). Se requieren bombas de vacío para extraer muestra de tuberías de baja presión.
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B
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|
C
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D
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|
E
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También se pueden tomar muestras de los depósitos mediante bombas de vacío,
introduciendo tubos rígidos o de plástico a través de los orificios de llenado
o de ventilación (C). Desde el exterior de la caja, es difícil controlar la
posición exacta del extremo de un tubo flexible, por lo que se debe tener mucho
cuidado para evitar que las muestras se tomen del fondo del depósito o cerca de
las paredes de la caja. Para tener mayor control y consistencia, el tubo
flexible puede adherirse a una varilla rígida que permita colocarlo
aproximadamente en la misma posición cada vez que se tomen las muestras.
EN RESUMEN:
LAS TRES CLAVES PARA QUE EL ANÁLISIS DE ACEITE SEA ÚTIL
1.- LAS MUESTRAS. La calidad de las muestras es factor determinante en
la confiabilidad de los resultados:
·
Las muestras deben ser representativas del
aceite que hay en el sistema:
·
No debe permitirse la contaminación de las
muestras durante su recolección; y,
·
El muestreo debe ser consistente a través del
tiempo;
|
B
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|
C
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D
|
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E
|
·
El laboratorio que haga las pruebas debe estar
certificado;
·
Los reportes deben contener datos relevantes; y,
·
Los límites aceptables para cada variable deben
fijarse conforme a los requerimientos de cada máquina
3.- INTERPRETACIÓN.
·
Si todas las variables están dentro de los
límites aceptables y no haya otras evidencias de condiciones anómalas, el
redactor de velocidad podrá continuar en operación;
·
Una sola lectura fuera de los límites
establecidos debe ser corroborada antes de tomar nuevas medidas;
·
El análisis de aceite es una observación
indirecta útil para orientar las decisiones inmediatas pero los resultados
deben ser respaldados por la observación de otras variables, como la
temperatura, el ruido y las vibraciones, antes de comprometerse con decisiones
trascendentales o costosas; y
·
Las tendencias a la alza en los valores
reportados a través del tiempo son indicadores del deterioro inicial de los
componentes mecánicos. Se pueden evitar reparaciones costosas y paros
inesperados si se atienden las causas básicas del deterioro mientras el
reductor de velocidad todavía está en condiciones aceptables para la operación.
CONCLUSIÓN:
La importancia del análisis de aceite va más allá de indicar si está en
condición apta para cumplir con su función como lubricante, el aceite capta líquidos
o solidos que pueden venir del exterior o pueden generarse dentro del reductor
de velocidad por el deterioro de retenes, sellos, rodamientos, chumaceras,
engranes y hasta la misma caja. Más aún, las discrepancias en los datos y las
tendencias en el tiempo de las variables reportadas son señal de deterioro
incipiente en los componentes mecánicos. El análisis de aceite es, por tanto,
un buen indicador del estado de salud del reductor de velocidad. Sin embargo,
este análisis no es una observación directa de la condición real de los
componentes; es útil y económico como observación no-invasiva que puede darnos
confianza para continuar operando mientras las mediciones permanezcan dentro de
límites aceptables y no haya otras señales de problemas en el reductor de
velocidad, o puede dar aviso preventivo de condiciones anómalas en desarrollo. Sin
embargo, antes de emprender acciones trascendentes o costosas, debemos
confirmar los diagnósticos mediante otros métodos de monitoreo de condición o
mediante la observación directa de los componentes.
Referenciase
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