ANALISIS DE ACEITES COMO ESTRATEGIA DEL MATENIMIENTO PREDICTIVO PROACTIVO

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INTRODUCCION• FUNDAMENTOS DE LUBRICACION• FUNCION DE LOS LUBRICANTES• ACEITE BASE• TIPOS DE LUBRICACION• ADITIVOS Y SUS FUNCIONES

TIPOS DE MANTENIMIENTO• FORMAS DE MANTENIMIENTO• MANTENIMIENTO CORRECTIVO• MANTENIMIENTO PREDICTIVO• MANTENIMIENTO PROACTIVO• COSTOS DE LOS MANTENIMIENTOS

PROPIEDADES DE LOS ACEITES• VISCOSIDAD• INDICE DE VISCOSIDAD• OXIDACION NITRACION SULFATACION• ELEMENTOS METALICOS EN LOS ACEITES• CONTAMINANTES EN LOS ACEITES• MUSTREO DE ACEITES

 ANALISIS DE ACEITES• ANALISIS DE ACEITE EN

CAMPO• ANALISIS DE ACEITE EN

LABORATORIO• ANALISIS DE VISCOSIDAD• ANALISIS DE INDICE DE

VISCOSIDAD• ANALISIS DE AN Y BN• ESPECTROSCOPIA DE

ELEMENTOS• CONTEO DE PARTICULAS• ANALISIS DE FT-IR• ANALISIS DE AGUA

INTRODUCCION

• Que es la fricción?• Cuando una superficie se desliza sobre otra, siempre hay

resistencia al movimiento. Esta fuerza de resistencia, o fricción, depende de la naturaleza de las dos superficies en contacto.

• Qué causa la fricción?• La fricción es el resultado de la rugosidad de las superficies. Bajo

microscopio electrónico, aún las superficies aparentemente más lisas, muestran muchas rugosidades o asperezas.

• Consecuencias• trabajo adicional, calor, gasto de energía, desgaste y por tanto

reduce la vida de la máquina.

• ¿Qué es la lubricación?• Es la formación de una película adherente entre dos superficies

rugosas. La principal función de un lubricante es proveer una película para separar las superficies y hacer el movimiento más fácil.

• ¿Cómo la lubricación reduce la fricción?• A medida que una de las superficies se mueva sobre la otra, las

capas externas del lubricante permanecen adheridas a las superficies mientras que las capas internas son forzadas a deslizarse una sobre otra

• Consecuencia• Debido a que la lubricación disminuye la fricción, ésta ahorra

energía y reduce él desgaste

• Cuando ocurre la mejor lubricación?• Las mejores condiciones de lubricación ocurren cuando una

película de lubricante gruesa se forma y es suficiente para separar las superficies móviles y soportar la carga sobre ellas. Esta es llamada lubricación hidrodinámica

• Que otras funciones tienen los lubricantes?

• Lubricación• La principal función de un lubricante es simplemente hacer más

fácil que una superficie se deslice sobre otra. Esto reduce la fricción, el desgaste y ahorra energía.

• Refrigeración• Cualquier material que reduzca la fricción actuará como un

refrigerante, simplemente, porque reduce la cantidad de calor generada cuando dos superficies rozan una contra otra. Muchas máquinas bien lubricadas aún generan cantidades considerables de calor, sin embargo, este calor en exceso debe ser removido si se quiere que la máquina funcione eficientemente. Los lubricantes son frecuentemente usados para prevenir él sobrecalentamiento, transfiriendo calor de las áreas más calientes a las áreas más frías.

• Protección contra la corrosión• Obviamente, un lubricante no debe causar corrosión. Idealmente,

debe proteger activamente las superficies que lubrica inhibiendo cualquier daño que pueda ser causado por el agua, ácidos u otros agentes dañinos que contaminen el sistema.

Los lubricantes deben proteger contra la corrosión en dos formas diferentes. Deben cubrir la superficie y proveer una barrera física contra el ataque.

Además, muchos lubricantes reaccionan con los químicos corrosivos para neutralizarlos.

• Mantenimiento de la limpieza• La eficiencia con la cual una máquina opera es reducida sí su

mecanismo sé contamina con polvo y arena o los productos del desgaste y la corrosión. Estas partículas sólidas pueden incrementar el desgaste, promover más corrosión y pueden bloquear las tuberías de alimentación y los filtros. Los lubricantes ayudan a mantener las máquinas limpias y operando eficientemente, lavando los contaminantes de los mecanismos lubricados. Algunos lubricantes, como los de motor, contienen además aditivos que suspenden las partículas y dispersan los contaminantes solubles en el aceite. Esto detiene la acumulación y depósito sobre las superficies de trabajo lubricadas.

• Otras funciones de los lubricantes• Los lubricantes utilizados para aplicaciones particulares pueden

requerir otras funciones además de las descritas anteriormente. Por ejemplo:

• Sellado: El aceite utilizado en motores de combustión interna debe preveer un sellado efectivo entre los anillos del pistón y las paredes del cilindro. El sellado es también importante en la lubricación de bombas y compresores.

• Transmisión de Potencia: Los aceites hidráulicos son usados para la transmisión y control de la potencia al igual que la lubricación de trabajo del sistema hidráulico.

• Aislamiento: Los aceites de aislamiento son utilizados en los transformadores eléctricos e interruptores de potencia.

• Líquidos• Muchos líquidos diferentes pueden ser utilizados como lubricantes, pero

los más ampliamente utilizados son los basados en aceites minerales derivados del petróleo crudo.

Otros aceites utilizados como lubricantes incluyen los aceites naturales (aceites animales o vegetales) y los aceites sintéticos.

Los aceites naturales pueden ser excelentes lubricantes, pero tienden a degradarse más rápido en uso que los aceites minerales. En el pasado, fueron poco utilizados para aplicaciones de ingeniería por sí solos, aunque algunas veces fueron usados en combinaciones con los aceites minerales.

Los aceites sintéticos son fabricados mediante procesos químicos y tienden a ser costosos. Son especialmente usados cuando alguna propiedad en particular es esencial, tal como la resistencia a las temperaturas extremas requeridas por los aceites de motores de aviación.

TIPOS DE LUBRICANTES

A temperaturas normales de operación, los aceites fluyen libremente, de tal forma que pueden ser fácilmente alimentados hacia o desde las partes móviles de la máquina para proveer una lubricación efectiva y extraer él calor y las partículas de desgaste.

Por otro lado, debido a que son líquidos, los lubricantes se pueden salir del sitio que necesita ser lubricado, y no formar el sellado contra el sucio y la humedad.

• Grasas

• Una grasa es un lubricante semifluido generalmente elaborado de aceite mineral y un agente espesante (tradicionalmente jabón o arcilla), que permite retener el lubricante en los sitios donde se aplica. Las grasas protegen efectivamente a las superficies de la contaminación externa, sin embargo, debido a que no fluyen tan libremente como los aceites, son menos refrigerantes que éstos y más difíciles de aplicar a una máquina cuando está en operación.

• Sólidos

• Los materiales utilizados como lubricantes sólidos son grafito, bisulfuro de molibdeno y politetrafluoroetileno (PTFE o Teflón). Estos compuestos son utilizados en menor escala que los aceites y grasas, pero son invaluables para aplicaciones especiales en condiciones donde los aceites y las grasas no pueden ser toleradas. Ellos pueden, por ejemplo, ser usados en condiciones extremas de temperatura y de ambientes de reactivos químicos. Las patas telescópicas del Módulo Lunar del Apolo fueron lubricadas con bisulfuro de molibdeno.

• Gases• El aire y otros gases pueden ser empleados como lubricantes,

pero son generalmente usados para propósitos especiales. Los cojinetes lubricados con aire pueden operar a altas velocidades, pero deben tener bajas cargas. Tales cojinetes se utilizan en las fresas de los dentistas.

• Viscosidad• La definición más simple de viscosidad es la resistencia a fluir. Bajo las

mismas condiciones de temperatura y presión un líquido con una viscosidad baja, como él agua, fluirá más rápidamente que líquido con alta viscosidad como una jalea.

• La viscosidad puede ser definida en términos de un modelo simple, en el cual una película fina de líquido es colocada entre dos superficies planas paralelas. Las moléculas del líquido son consideradas como esferas que pueden rodar en capas entre las superficies a lo largo de ellas. La viscosidad del líquido es esencialmente una medida de la fricción entre dos moléculas mientras se mueven unas sobre las otras. Depende de las fuerzas entre las moléculas y por lo tanto están influenciadas por su estructura molecular.

• Suponga que la superficie inferior se mantiene estacionaria, y la superior es movida a lo largo a una velocidad constante. Las moléculas cerca a la superficie en movimiento tenderán a adherirse y a moverse con ella, las capas interiores se moverán igualmente pero más despacio, y las del fondo no se moverán. Este movimiento ordenado de las moléculas es definido como flujo viscoso y la diferencia en la velocidad de cada capa es conocida como la rata de corte.

PROPIEDADES IMPORTANTES DE LOS LUBRICANTES

• La viscosidad es definida como la tensión de corte (que es la fuerza causante del movimiento de las capas) dividida por la rata de corte.

• Esta definición de viscosidad es la viscosidad absoluta o dinámica, y es usada por los ingenieros en cálculos de diseño de cojinetes. Es medida con una unidad conocida como centipoise (cP).

• Los fabricantes de lubricantes y los usuarios normalmente encuentran más conveniente utilizar la definición alternativa, la viscosidad cinemática.

• Esta es la viscosidad dinámica dividida por la densidad del lubricante y está medida en unidades conocidas como centistokes (cSt).

• El agua a temperatura ambiente tiene una viscosidad cinemática cercana a 1 cSt y la viscosidad de la mayoría de los aceites lubricantes a su temperatura de operación oscila en el rango de 10 – 1000 cSt

• Indice de Viscosidad• La selección de un lubricante adecuado requiere no solo conocer

su viscosidad, sino también, entender la forma como ésta cambia con la temperatura.

• El índice de viscosidad de un lubricante describe el efecto de la temperatura en su viscosidad. Los aceites con una viscosidad muy sensible a los cambios de la temperatura se dice que tienen un bajo índice de viscosidad, los aceites de alto índice de viscosidad son menos afectados por los cambios de temperatura.

• Flujo a baja temperatura• Cuando las máquinas están operando en condiciones frías es

importante que los aceites usados para lubricarlas retengan la habilidad para fluir a bajas temperaturas. La temperatura más baja a la cual un aceite fluirá, es conocida como su punto de fluidez. En la práctica, los lubricantes deben tener un punto de fluidez de menos 10°C por debajo de la temperatura a la cual se espera trabajar.

• Estabilidad térmica• Si un aceite se calienta en su uso, es importante que no se

descomponga hasta el extremo de no poder lubricar adecuadamente, o que productos inflamables o peligrosos sean liberados.

• Porque esta formado un lubricante?• La gran mayoría de los lubricantes son

fabricados con aceites minerales, estos son aceites obtenidos del petróleo crudo. Originalmente, los aceites lubricantes minerales eran simplemente aquellas fracciones de viscosidad adecuada obtenidas durante la destilación del petróleo. Hoy en día, la fabricación de lubricantes es un proceso mucho más complicado.

• Los aceites bases por sí mismos no son capaces de llevar acabo todas las funciones requeridas para un lubricante. Por lo tanto, se le deben agregar aditivos al aceite base para lograr el lubricante final. Los aditivos deben mejorar las propiedades del lubricante o impartirle completamente unas nuevas características.

ADITIVOS Las maquinarias modernas tienen alta demanda de lubricantes. Con el

objeto de cumplir con estas demandas la mayoría de los lubricantes industriales contienen aditivos bases o confieren propiedades adicionales.

Hay muchos tipos de aditivos, algunos de los cuales pueden cumplir varias funciones. La combinación de aditivos en un lubricante depende del uso que se vaya a dar al mismo.

Es conveniente dividir los aditivos en tres categorías:

-Aditivos que modifican el desempeño del lubricante.-Aquí se incluyen los mejoradores de índice de viscosidad y los depresores

del punto de fluidez.-Aditivos que protegen el lubricante. Comprenden los agentes antioxidantes

y antiespumantes.-Aditivos que protegen la superficie lubricada. A este grupo pertenecen los

inhibidores de corrosión, los inhibidores de herrumbre, los detergentes, dispersantes y aditivos antidesgaste.

• Mejoradores de índice de viscosidad son agregados a los aceites bases para reducir los cambios de viscosidad con la temperatura. Son útiles donde un lubricante tiene que desempeñarse satisfactoriamente sobre un rango de temperaturas. Por ejemplo, los aceites de motor utilizados en climas fríos, deben ser lo suficientemente "delgados" para permitir que la máquina arranque fácilmente y lo suficientemente "gruesos" para lubricar eficientemente a las altas temperaturas generadas durante el trabajo del motor. La mayoría de los aceites multígrados son tratados con mejoradores de índice de viscosidad y son capaces de desempeñarse mejor en una mayor variedad de temperaturas que los aceites sin tratar.

• Depresores del punto de fluidez son utilizados para minimizar la tendencia del aceite mineral a congelarse o solidificarse cuando se enfría. Son aditivos necesarios para la mayoría de aceites operando a bajas condiciones de temperatura.

Aditivos que modifican el desempeño de un lubricante

• Antioxidantes mejoran la estabilidad a la oxidación del lubricante y son particularmente importantes en aceites que se calientan durante su operación. Cuando un aceite mineral es expuesto al oxígeno del aire, éste reacciona formando ácidos orgánicos, lacas adhesivas y lodos. Los ácidos pueden causar corrosión, las lacas pueden ocasionar que las partes móviles se adhieran una contra la otra, y los lodos espesan el aceite y pueden taponar orificios, tuberías, filtros y otros componentes del sistema de lubricación. Las reacciones de oxidación dependen de la cantidad de oxígeno que entra en contacto con el aceite. Eso tiene lugar más rápidamente a altas temperaturas y son también promovidas por la humedad y otros contaminantes presentes en al aceite tales como el polvo, partículas de metal, herrumbre y otros productos de la corrosión. Los antioxidantes bloquean las reacciones de oxidación y disminuyen el deterioro de un lubricante.

Aditivos que protegen el lubricante

Agentes anti-espuma previenen la formación de espumas en el aceite, los lubricantes altamente refinados usualmente no forman espuma. Sin embargo, ésta no se puede desarrollar en presencia de ciertos contaminantes, especialmente en máquinas donde hay exceso de batido y agitación. La espuma incrementa la exposición de un aceite al aire y promueve la oxidación. También puede causar que se pierda aceite del sistema a través de los ductos de venteo y más seriamente reduce la eficiencia en lubricación ya que una película de espuma es un lubricante menos efectiva que una capa continua de aceite. La espuma en fluidos hidráulicos, incrementa la compresibilidad, reduciendo así su capacidad para transmitir potencia eficiente.

• Los inhibidores de corrosión protegen las superficies del ataque químico ejercido por los ácidos (corrosión), que se encuentran como contaminantes en el lubricante y provienen principalmente de la oxidación del aceite y de los combustibles quemados en los motores de combustión interna. Los inhibidores de corrosión son usualmente componentes fuertemente básicos solubles en aceite, los cuales reaccionan con los ácidos neutralizándolos.

• Detergentes son aplicados a los aceites de motor para cumplir las siguientes funciones: Reducir la formación de depósitos de carbón y lacas de altas temperaturas, evitar el pegamiento del anillo del pistón y proveer una reserva de basicidad para neutralizar los ácidos formados durante la combustión. También deben tener propiedades antioxidantes y antiherrumbre.

Aditivos que protegen la superficie lubricada

Inhibidore de herrumbre son inhibidores de corrosión especialmente diseñados para inhibir la acción del agua en metales ferrosos. Son necesarios en aceites de turbinas y aceites hidráulicos ya que estos tipos de aceite se contaminan inevitablemente con agua.Dispersantes son agregados a los aceites para mantener en suspensión cualquier contaminante, tales como, hollín y productos de degradación. Por lo tanto inhiben la formulación de conglomerados de partículas que puedan bloquear los conductos y los filtros, además evitan que sean depositados sobre las superficies donde pueden inferir con la lubricación y la transferencia de calor.

• Agentes antidesgaste son necesarios cuando la lubricación hidrodinámica no puede ser mantenida y se presenta algún tipo de contacto metal-metal entre las superficies móviles. Es usual distinguir dos tipos de agente santidesgaste: Aditivos antiabrasivos y aditivos de extrema presión.

Los aditivos antiabrasivos son compuestos absorbidos por las superficies metálicas para formar una película protectora que previene el contacto directo metal-metal y reduce considerablemente la fricción y el desgaste.

Los aditivos de extrema presión o EP son requeridos en situaciones de carga severa, cuando los aditivos antiabrasivos no son efectivos. Tales condiciones son frecuentemente encontradas en los dientes de los engranajes de acero-sobre-acero altamente cargados.

Los aditivos EP son estables a las temperaturas que se generan, por ejemplo, cuando dos dientes se deslizan uno sobre el otro, se descomponen formando productos que reaccionan con el metal creando una película protectora de aceite

¿Sabes que ventajas te da un análisis de aceite?

• Disminución de costos de hasta un 50 % en reparaciones de maquinaria.

• Disminución en paros inesperados debido a fallas en la línea de producción.

• Predice el incorrecto funcionamiento de la maquinaria.• Obtención de la máxima vida útil del aceite lubricante.• Ayuda a prevenir contaminaciones con aceites incorrectos.

1950

MantenimientoCorrectivo

1960

1970

1970-1980

1980

1997

1990-2000

MantenimientoPreventivo

MantenimientoPreventivo

MantenimientoProductivo Total

MantenimientoCentrado en laConfiabilidad

RCM

MantenimientoSin desperdicios

RCM 2

MantenimientoClase Mundial

1975 Código ISO y estándares

1982 Instrumentos de análisis de aceite

1985 Primer instrumento de medición de partículas portátil

1990 Mantenimiento proactivo servicios de laboratorio

Como lo hacemos

• Mediante el análisis de las tendencias del monitoreo de aceite en su maquinaria se puede llegar a obtener todos los beneficios antes mencionados y algunos otros mas.

Análisis que nos ayudan al monitoreo de

tendencias del aceite• Análisis de viscosidad.• Análisis de elementos metálicos.• Análisis de Partículas.• Análisis de por Infrarrojo (Sulfatación, Nitración, Oxidación, Aditivos,

Hollín, Combustibles, Refrigerantes).• Análisis de humedad.• Análisis de reserva alcalina.

Análisis de viscosidad

• Determina la variación de viscosidad que tiene un lubricante usado con respecto a uno nuevo, producto de una contaminación externa o a una degradación de los componentes químicos del lubricante. (Método de referencia ASTM D445)

Análisis de elementos metálicos

• Nos indica la cantidad en ppm de los metales presentes en el aceite lubricante indicando de donde se esta generando el desgaste de nuestra maquinaria, si existe contaminación externa, y que tanto se están degradando nuestros aditivos, así como lo rápido que esta ocurriendo. (ASTM D6595)

Análisis de Partículas

• El conteo de partículas de acuerdo al código ISO 4406 es un sistema universal para representar la concentración de partículas de acuerdo a su tamaño en 1 ml de aceite y puede ser utilizado para definir el nivel de limpieza de un aceite.

• El código ISO nos arroja tamaños de partículas de 4/6/14 μm

Análisis de por Infrarrojo FT-IR(Sulfatación, Nitración, Oxidación, Aditivos, Hollín,

Combustibles, Refrigerantes).

• Este método consiste en hacer vibrar las moléculas con luz infrarroja la cual pasa a través de una celda que contiene la muestra a analizar.

• La cantidad de radiación absorbida es directamente proporcional a la concentración de material presente. (ASTM E2412)

• En CIATEQ le brindamos el apoyo para comenzar a realizar las tendencias de su aceite mediante el análisis de este, pregunte por este servicio.

• Además también le ofrecemos servicio de análisis de aceite en campo en:

Muestreo limpio Análisis de Partículas Análisis de viscosidad Análisis Infrarrojo Análisis de Agua

Gracias por su atención

Correo: cesar.cuevas@ciateq.mx