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1

INTRODUCCIÓN

El análisis de aceites lubricantes es una poderosa herramienta del mantenimiento

basado en condición que nos permite tomar decisiones que tienen gran repercusión

en los procesos de mantenimiento, los costos asociados al mantenimiento, costos

asociados a la confiabilidad de las maquinarias. En la industria de la gran minería,

los equipos utilizados en los procesos de extracción, transporte y procesamiento del

mineral usualmente están lubricados con aceites lubricantes y en algunas ocasiones

con grasas lubricantes. Los equipos empleados en el tajo de la mina, equipos de

acarreo y carguío, para obtención del mineral (Volquetes Mineros, Palas

Electromecánicas, Tractores de Orugas, Cargadores Frontales, Perforadoras,

Motoniveladoras, entre otros) su disponibilidad es determinante para lograr las metas

de producción y también los costos de mantenimientos son factores muy importantes

dentro de los costos de la operación que puede representar el ahorro/beneficio de

millones de dólares anuales.

La experiencia obtenida en empresas mineras como Barrick Gold Corporation

(minas Pierina y Lagunas Norte), Glencore –Xstrata (mina Tintaya), Southern Perú

(mina Toquepala) me brindaron los conocimientos necesarios para entender la gran

importancia que tiene el análisis de lubricantes en el proceso productivo de las minas

al ser empleada como una herramienta del mantenimiento basado en condición.

2

En estas experiencias se logró emplear los conocimientos como Químico para la

realización de los ensayos de aceites lubricantes, el control de calidad de los mismos,

bajo Normas Estándares (ASTM, ISO). Con mi especialización en análisis de

lubricantes y lubricación de clase mundial, realizado con Noria Latín América me

permitió entender la implementación del análisis de lubricantes in situ y la

implementación exitosa de un programa de análisis de lubricantes.

Al analizar aceites lubricantes de las maquinarias, se hace una analogía como si un

médico estuviera analizando los resultados de una muestra de sangre de una persona,

esto me motivo a fortalecer mis conocimientos en este campo y ampliarlo al

monitoreo de condiciones de las maquinarias para brindar la mayor confiabilidad de

los mismos. De modo que la obtención de la muestra es fundamental para dar inicio

al proceso, el establecimiento de los límites y/o alarmas para detección de

condiciones anormal y el diagnóstico y pronóstico de los equipos mediante la

técnica SACODE (SAlud-COntaminación-DEsgaste).

En este proceso de aprendizaje también se logró aplicar las demás herramientas del

mantenimiento basado en condición, tales como: Análisis de Vibraciones, Análisis

de Ultrasonido Activo, Análisis de Ultrasonido Pasivo, Termografía Infrarroja,

Partículas Magnéticas y Líquidos Penetrantes. Se logró entender los modos de falla

de las maquinarias las cuales pueden ser detectadas por más de una herramienta del

mantenimiento basado en condición y que estas se complementan entre sí para

identificarlos de la mejor manera.

3

Objetivos

Dar a conocer la importancia del análisis de lubricantes como una

herramienta muy importante del monitoreo de condiciones tanto desde el

enfoque proactivo como predictivo para la toma de decisiones de

mantenimiento.

Brindar una metodología para el diagnóstico y pronóstico de análisis de

lubricantes.

Brindar los criterios para la implementación exitosa de un programa de

análisis de lubricantes.

4

Capítulo I: Generalidades de los Lubricantes

1.1 Aceites Lubricantes

Definición: Son sustancias que están constituidos por moléculas largas

hidrocarbonadas complejas y de composición química: aceites minerales (obtenidos

del crudo de petróleo), aceites orgánicos (vegetales) y aceites obtenidos por síntesis

química (sintéticos).

Los aceites lubricantes cumplen una serie de funciones durante su trabajo:

Reducción de la fricción y desgaste; separando las superficies en movimiento.

Controlar la temperatura; absorbiendo y posteriormente disipando el calor

generado por la máquina.

Prevención de la corrosión; protegiendo las superficies de las sustancias

corrosivas.

Control de la contaminación; manteniendo los contaminantes en suspensión y

transportándolos hasta los filtros y separadores.

Transmisión de potencia; en el caso de aceites hidráulicos, transmite fuerza y

movimiento.

5

1.2 Tipos de Bases Lubricantes

Aceites Base

Los principales constituyentes de un aceite lubricante son los denominados aceites

base, estas proveen las características primarias del aceite lubricante, los cuales se

clasifican en tres grupos según su origen: minerales (proveniente del crudo de

petróleo), sintéticos y vegetales.

Los Aceites Base Minerales proceden de la destilación del petróleo en las refinerías,

donde según el crudo de origen, se subdividen en:

•Parafínicos: contienen gran cantidad de cadenas de alcanos ramificados, baja

densidad (0,880-0,890 g/cm3), reducida variación de viscosidad con la temperatura o

índice de viscosidad elevado (≅100), baja volatilidad y bajo poder disolvente

(tendencia a la formación de lodos).

•Nafténicos: contienen cadenas de alcanos de estructuras cíclicas y policíclicas,

presentan propiedades contrarias a los Parafínicos conforme más cortas son las

cadenas fijadas a los ciclos. Poseen una densidad elevada (>0,900 g/cm3), bajo

índice de viscosidad (40-60), considerable volatilidad y un gran poder disolvente.

6

•Aromáticos: están compuestos por cadenas no saturadas y anillos aromáticos, tienen

una densidad superior a Parafínicos y Nafténicos, su índice de viscosidad es muy

bajo, llegando incluso a valores negativos. Forman fácilmente emulsiones con el

agua y tienen tendencia a la oxidación, provocando la formación de productos

resinosos o asfálticos, acompañados de derivados corrosivos.

Los Aceites Base Sintéticos son obtenidos a partir de diferentes fluidos de síntesis

orgánica que se mezclan para obtener aceites lubricantes de prestaciones superiores a

las bases minerales tradicionales. Los principales compuestos empleados en la

formulación de aceites sintéticos son los siguientes:

•Hidrocarburos Sintéticos: son compuestos orgánicos obtenidos a partir de

monóxido de carbono e hidrógeno mediante el proceso Fisher - Tropsch, por lo tanto

no proceden del petróleo. Al ser compuestos totalmente sintéticos contienen rangos

de cadenas de hidrocarburos perfectamente definidos.

•Polialfaolefinas (PAO). Son hidrocarburos puros de parafinas ramificadas, con

nulo contenido de azufre, fósforo, ceras o metales. La viscosidad viene determinada

por las ramificaciones. Las principales desventajas son su bajo poder solvente de

aditivos, limitada resistencia a la oxidación, además de tender a disolver sellos y

materiales de goma.

7

•Diésteres. Proceden de la reacción de di-ácidos orgánicos con alcoholes. Presentan

una excelente fluidez a bajas temperaturas y bajos puntos de congelamiento, alto

índice de viscosidad, excelente resistencia al corte y elevada estabilidad térmica. La

principal desventaja es su alto poder disolvente, alterando sellos, pinturas y

recubrimientos de los elementos lubricados. Se tornan inestables con la presencia de

agua dando lugar a compuestos ácidos.

•Poliol-ésteres. Son generados a partir de la reacción de mono-ácidos de cadenas de

5 a 10 carbonos con poli-alcoholes como los glicoles. Sus prestaciones mejoran las

de los diésteres, además algunas variedades son biodegradables. La principal

desventaja es el alto poder disolvente, tendiendo a alterar sellos, pinturas y acabados

con mayor intensidad que los diésteres.

•Ésteres fosfatados: Son obtenidos a partir de reacciones de fenoles sustituidos con

ácido fosfórico. Tienen una excelente estabilidad térmica y resistencia fuego. Dado

que su densidad es superior a la del agua, ante una posible contaminación, ésta

flotaría sobre el lubricante. Son incompatibles con aceites minerales. Tienen un bajo

índice de viscosidad. Están siendo sustituidos por otros compuestos dados su elevada

toxicidad.

8

•Poliglicoles (PAG). Son sintetizados a partir de la adición de óxido de etileno a

iniciadores que contienen oxígeno como serían un alcohol, un glicol o un éter. Su

naturaleza polar les confiere buenas propiedades lubricantes. Tienen una baja

generación de lodos, ya que sus productos de descomposición por altas temperaturas

son gaseosos. Son biodegradables. Actualmente son los principales componentes de

los líquidos de frenos de los automóviles.

•Siliconas. Son fluidos específicos formados por cadenas de átomos de silicio y

oxígeno con cadenas ramificadas. Tienen un elevado índice de viscosidad, superior a

300, son químicamente inertes y no tóxicos. Presentan una buena fluidez a bajas

temperaturas, baja volatilidad, resistencia elevada al fuego y reducida afinidad al

agua. No suelen ser miscibles con otros fluidos derivados del petróleo.

Tabla N°1: Comparación de Propiedades entre Básicos (28)

9

Los Aceites Base Vegetal Se extraen de las semillas mediante procesos especiales

de refinación, dependiente del tipo de semillas. Los tipos de semillas más comunes

son: Canola (Colza), Girasol, Soja. Cuando aún no se conocía el petróleo, eran los

únicos utilizados; hoy en día se emplean mezclados con los aceites minerales para

brindarles ciertas propiedades tales como adherencia y pegajosidad (capacidad de

adherencia) a las superficies. Estos aceites base se descomponen fácilmente con el

calor y a temperaturas bajas se oxidan formando gomas, haciendo inútil su

utilización en la lubricación, sin embargo tienen la característica de ser

biodegradables y no tóxicos.

Comparación de bases Minerales vs bases Sintéticas

Las principales ventajas del uso de bases sintéticas comparadas con las bases

minerales son: amplio rango de temperaturas de operación, mayor resistencia a la

oxidación y corrosión, ahorro de energía, altos puntos de inflamación, menores

puntos de congelación.

Tabla N°2: Comparación molecular de bases Minerales vs Sintéticos (28)

10

1.3 Aditivos

El aceite base debe estar acompañado de aditivos o se degradará rápidamente, los

aditivos son compuestos químicos (orgánicos e inorgánicos) que se adicionan a los

aceites lubricantes (disueltos o suspendidos) para otorgarle propiedades específicas.

Algunos aditivos otorgan nuevas y útiles propiedades a un lubricante, la mayoría de

estas propiedades reducen la tasa a la cual ocurren algunos cambios indeseables en el

aceite durante el funcionamiento. Los aditivos pueden tener efectos colaterales

negativos, especialmente si su dosis es excesiva o si ocurren reacciones indeseables

entre los aditivos.

Figura N°1: Clasificación de tipos de aditivos (26)

11

Inhibidores de Corrosión: Estos aditivos previenen la corrosión causado por

ácidos orgánicos, que se producen como degradación del aceite lubricante, y la

causada por contaminantes arrastrados por el aceite. Estos compuestos

generalmente están constituidos por sulfonatos o fenatos.

Detergentes: Los detergentes neutralizan los ácidos en el aceite y ayudan a

mantener el aceite limpio neutralizando los precursores de depósitos que se

forman bajo altas temperaturas o como el resultado de quemar combustibles con

un alto contenido de sulfuro. Los principales detergentes usados en la actualidad

son sales de metales alcalinotérreos como bario, calcio y magnesio, conocidos

como compuestos órgano-metálicos.

Dispersantes: El término dispersante se reserva para designar aquellos aditivos

capaces de dispersar los lodos húmedos originados en el funcionamiento frío del

motor. Suelen estar constituidos por una mezcla compleja de productos no

quemados de la combustión, carbón, óxidos de plomo y agua, los dispersantes

recubren a cada partícula de una película por medio de fuerzas polares, que

repelen eléctricamente a las otras partículas, evitando se aglomeren.

12

Aditivos anti desgaste: Estos aditivos son usados en muchos aceites lubricantes

para reducir la fricción, el desgaste, estas se producen cuando no se puede

mantener una película lubricante completa, haciéndose progresivamente más

delgada, debido a incrementos de carga o temperatura, produciéndose un

contacto entre las piezas a través de las irregularidades o asperezas que estas

pudieran presentar, cuando estas irregularidades hacen contacto se producen los

rayones y se perfora la superficie de la pieza. Los principales aditivos usados

para evitar el desgaste son: ácidos grasos y ésteres.

Aditivos de presiones extremas: Estos compuestos llamados EP (extrema

presión) son requeridos en condiciones de operación a altas temperaturas o bajo

cargas pesadas para reducir la fricción, controlar el desgaste y prevenir graves

daños en la superficie de las piezas.

Antiespumantes: Las moléculas de estos aditivos se pegan a las burbujas de

aire en la espuma, produciendo puntos débiles en la burbuja para que esta

colapse. El volumen adicionado de éste aditivo es crítico, ya que mucha cantidad

incrementa el potencial de producir espuma. Los antiespumantes usados son

polímeros de la silicona y polímeros orgánicos.

13

Depresor del punto de fluidez: Estos aditivos ayudan a mantener el aceite

como un perfecto fluido a bajas temperaturas al inhibir la conglomeración de

partículas de cera que impedirían el flujo del aceite estos aditivos, en realidad

hacen uso de las propiedades coligativas de la solución ocasionando un descenso

crioscópico, el punto de fusión de las partículas de cera disminuye mas no

desaparece. Los aditivos usados para este fin son los alquilaromáticos.

Los aditivos pueden representar entre 0.1% y el 30% del volumen de un aceite

formulado (ver Tabla N°3). El monitoreo de la salud de los aditivos es una meta

importante en el análisis del aceite.

Tabla N°3: Porcentaje de aditivos en el aceite (1)

Máquina Aditivos comunes utilizadosPorcentaje del volumen

de aceite

Engranajes sinfín 3-10%

Sistemas hidráulicos 2-10%

Motores 10-30%

Turbina de vapor, compresores

0.5-5%

Engranajes espiralados cónicos

o hipoidales1-10%

Antioxidante, inhibidor de corrosión,detergente/dispersante, antidesgaste, antiespuma,mejorador de alcalinidad.

Antioxidante, inhibidor de corrosión, demulsificante.

Antidesgaste, antioxidante, antiespumante, algunasveces inhibidor de corrosión, extrema presión.

Extrema presión, antioxidante, inhibidor decorrosión, ácidos grasos.

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

14

ADITIVO COMPUESTOS COMUNES ELEMENTOS MODO DE TRABAJODialquil Ditiofosfato de Zinc (ZDDP) Zn, P Descompone los peróxidos y desactiva los metalesFenoles Inhibidos Orgánico Rompen las cadenas de descomposiciónAminas Aromáticas Orgánico Atrapan radicales libresFenatos  y Sulfonatos metálicos Orgánico Desactivan metales para hacerlos menos reactivos

Dispersante Succinamidas y otros compuestos orgánicos Orgánico Envuelve al hollín y lo mantiene finamente dispersoPoli‐isopreno radial (forma de estrella) OrgánicoPoli‐isobutileno (PIB) OrgánicoPoli‐metracrilatos (PMA) OrgánicoCopolímeos de Olefina (OCP) Orgánico

Detergente Jabones órgano‐metálicos de calcio y magnesio Ca, Mg Control de depósitos y neutralización de ácidosMetil silicona, polidimetilpolisiloxano Si El antiespumante se adhiere a la burbuja de aire y debilita su pared hasta que revienta

Polímeros orgánicos (polimetacrilatos ‐ PMA)Orgánico

Afectan la tensión interfacial del lubricante para provocar que las burbujas de aire puedan crecen en tamaño y posteriormente puedan ser liberadas

Sulfonatos, fosfatos, ácidos orgánicos, succinamidas, ést Orgánico Cubren la superficie de los metales ferrosos para evitar el atque de los ácidosDerivados de ácido fosfórico, ácido succínico, sulfuros de calcio fenol y ácidos graso de cadena larga

P, CaRepelen el agua de las superficies

Detergentes Ca, Mg Neutralizan ácidosDispersantes Orgánico Emulsifican el agua y neutralizan compuestos ácidosEmulsificantes Orgánico Emulsifican el aguaCompuestos quelantes de imidiazol, benzotriazol y ZDDP Zn, P Cubren la superficie de los metales ferrosos para evitar el atque de los ácidos

Agentes de Aceitosidad Ácidos grasos de origen animal vegetal o sintetizados Orgánico Se adhieren al metal y forman una película dúctil adherente

Antidesgaste (AW) Dialquil ditiofostato de zinc (ZDDP), Tricresilfosfato (TCP)Zn, P

Por el efecto de un incremento moderado en las temperaturas de contacto, se combinan con los metales de la máquina para forman una película dúctil similar a ceniza y proteger contra el desgaste mecánico, generando un ligero desgaste químico.

Azufre‐Fosforo

S, P

Por el efecto de un incremento moderado en las temperaturas de contacto, se combinan con los metales de la máquina para forman una película adherente que se transforma en jabón metálico dúctil y protege contra el desgaste mecánico, generando un desgaste químico medio.

Molibdeno, grafito, teflón, boratos. Mo, B Forman una película superficial en la máquina muy resistente al desgaste y a la carga

Inhíbidor de Corrosión

Extrema presión (EP)

Incrementa su tamaño con el aumento de la temperatura y se encogen al disminuir la temperatura para mejorar las propiedades de fluidez del lubricante en baja temperatura y proporcionar una película lubricante más resistente en altas temperaturas.

Antioxidante

Mejorador de Índice de Viscosidad

Antiespumante

Inhíbidor de Herrumbre

Tabla N°4: Tipos de aditivos, compuestos comunes y modo de trabajo (29)

15

1.4 Propiedades Físico-Químicas de los lubricantes

Los aceites usados se clasifican según sus características físicas, ya que son las más

fáciles de medir y en última instancia son las que determinan el comportamiento del

aceite en el interior del sistema lubricado.

Análisis Físicos (ASTM): Se utilizan para caracterizar a los aceites de petróleo, porque

el rendimiento del lubricante a menudo depende también de las propiedades físicas. Las

pruebas físicas usuales incluyen mediciones de la viscosidad, densidad, punto de

fluidez, gravedad específica, punto de inflamación y de combustión, olor y color.

Análisis Químicos (ASTM): Las pruebas químicas dilucidan la composición,

incluyendo la medición de varios elementos que se encuentran en los aditivos, así como

pruebas de acidez y el residuo de carbono.

Color

El color de la luz que atraviesa los aceites lubricantes varía de negro (opaco) a

transparente (claro).Las variaciones en el color de los aceites lubricantes resulta de:

Diferencias en los petróleos crudos. Viscosidad. El método y grado de tratamiento durante la refinación. La cantidad y naturaleza de los aditivos usados.

El color tiene poco significado al momento de determinar el desempeño de un aceite.

16

Número total de bases (TBN)

Una de las funciones del aceite de motor es neutralizar los ácidos creados durante el

proceso de combustión, esto es de particular importancia cuando se usan combustibles

con un alto contenido de sulfuros. La cantidad de ácido que un aceite puede neutralizar

es expresado en términos de la cantidad requerida de una base estándar para neutralizar

el ácido en un volumen especificado de aceite, esta característica de un aceite es

llamada TBN.

Punto de fluidez

Éste punto es la temperatura más baja a la cual fluirá el aceite cuando es enfriado bajo

unas condiciones preestablecidas. La mayoría de los aceites contienen ceras disueltas,

cuando el aceite comienza a enfriarse las ceras se empiezan a separar en cristales que

se interconectan para formar una estructura rígida, reduciendo la habilidad del aceite a

fluir libremente. La agitación mecánica puede romper la estructura de las ceras, así es

posible tener un aceite por debajo de su punto de fluidez (ver apéndice C). La

importancia de esta propiedad depende del uso que se le va a dar al aceite.

17

Cenizas Sulfatadas

Son el residuo no combustible de un aceite usado. Contenidos excesivos de cenizas

ocasionan depósitos de cenizas que pueden afectar el desempeño del motor, su

potencia y eficiencia, aunque muy poca cantidad de cenizas proporciona una menor

protección contra el desgaste. Los detergentes y el zinc difosfato son las fuentes más

comunes de las cenizas.

Viscosidad

Probablemente la propiedad más importante de un aceite lubricante es la viscosidad. La

viscosidad es un factor fundamental para:

La formación de películas lubricantes.

Afecta la generación de calor y el enfriamiento de cilindros, engranes y cojinetes.

La viscosidad rige el efecto sellante del aceite, la tasa de consumo del aceite y

determina la facilidad con la cual la maquinaria se enciende en condiciones de frío. Al

momento de seleccionar el aceite apropiado para una aplicación dada la viscosidad es la

consideración primaria, esta debe ser lo suficientemente alta para proveer películas

lubricantes y no tanto como para que las pérdidas debidas a la fricción sean excesivas.

Como la viscosidad es un factor de la temperatura es necesario considerar las

temperaturas de operación del aceite en la maquinaria.

18

Tabla N°5: Propiedades características claves de un aceite básico nuevo (5)

Propiedad Por qué es tan importante Cómo se determina Número

ASTM

Viscosidad Define el grado de

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 40ªC y 100ºC,

indexada

D-2270

Densidad Define la densidad de un

aceite con respecto al agua

Hidrómetro D-1298

Punto de

inflación

Define las propiedades de

inflamación y volatilidad a

altas temperaturas

Temperatura a la que se

inflama la superficie

D-92/D93

Punto de

congelación

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

19

1.5 Factores que afectan la vida del lubricante

En condiciones ideales de funcionamiento no habría necesidad de cambiar un aceite

lubricante, la base lubricante no se gasta, se contamina y los aditivos son los que

soportan las críticas condiciones de funcionamiento.

La naturaleza de las partículas extrañas que contaminan el lubricante varía de

acuerdo con el tipo de trabajo del mecanismo. Diversos factores como la temperatura y

el estado son los factores más influyentes para el deterioro del aceite.

Temperatura de operación

Los lubricantes derivados del petróleo son hidrocarburos, éstos se descomponen cuando

están sometidos a altas temperaturas, esto hace que el aceite se oxide o se polimerice.

Un aceite descompuesto de esta manera puede presentar productos solubles o

insolubles, los productos solubles, por lo general, son ácidos que forman emulsiones

estables en presencia de agua y que atacan químicamente las superficies metálicas,

principalmente cuando son de plomo o de cobre-plomo, si la concentración de estos

ácidos aumenta considerablemente no pueden ser inhibidos por los aditivos

antioxidantes y anticorrosivos, formando lodos que dan lugar a los productos insolubles.

20

Si estos productos no se eliminan del aceite pueden deteriorar las superficies metálicas

que lubrican o taponan las tuberías de conducción del mismo.

La oxidación y la polimerización depende en mayor grado del tipo de base lubricante

de que esté compuesto el aceite y del grado de refinamiento que posea, aunque es

posible evitar que ocurran mediante la utilización de aditivos antioxidantes.

A temperatura ambiente el aceite puede mostrar algún grado de deterioro, el cual no

incide apreciablemente en su duración, a temperaturas menores de 50ºC la velocidad de

oxidación es bastante baja como para no ser factor determinante en la vida del aceite.

Mientras más baja sea la temperatura de operación, menores serán las posibilidades de

deterioro. Las altas temperaturas de operación aceleran la degradación del aceite. Por

cada 10°C de incremento en la temperatura de operación de un aceite, se reduce su vida

a la mitad.

Tabla N°6: Influencia de la Temperatura en la vida del Aceite Lubricante (5)

TEMPERATURANUMERO RELATIVO DE

CAMBIOS DE ACEITE

80 12

70 6

60 4

50 3

40 2

21

Agua

Esta se encuentra principalmente por la condensación del vapor presente en la

atmósfera o en algunos casos se debe a fugas en los sistemas de enfriamiento del aceite.

El agua presente en el aceite provoca emulsificación del aceite, o puede lavar la

película lubricante que se encuentra sobre la superficie metálica provocando desgaste

de dicha superficie. El agua en el aceite puede incrementar la velocidad de oxidación

en más de 10 veces.

Combustibles

La contaminación o dilución con combustible es un fenómeno que se presenta en los

motores de combustión interna en los cuales el combustible no quemado (diésel,

gasolina, condensados del gas natural o LP) se acumulan en el cárter del motor. Una

mezcla aire/combustible excesivamente rica o una combustión incompleta, ocasionan

que cierta cantidad de combustible pase a través del sistema anillos/pistón/cilindro

diluyendo el aceite del motor. Esta situación es más común en motores donde el

combustible es inyectado a elevadas presiones, como por ejemplo contra las paredes de

los cilindros, pasando a través de los anillos hacia el cárter del motor, incrementando el

desgaste y también la dilución del lubricante.

22

Sólidos y polvo

Se deben principalmente a empaques y sellos en mal estado, permitiendo que

contaminantes del medio entren al aceite. Otros contaminantes menos frecuentes aunque

igualmente perjudiciales son: tierra y partículas metálicas provenientes del desgaste de

las piezas, hollín y subproductos de la combustión de combustibles líquidos.

Catalizador Metálico

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

del aceite se acelera, en la tabla N°7 se puede apreciar los efectos catalíticos de los

metales.

Tabla N°7: Efecto catalítico de los metales (Tasas de oxidación) (5)

Cobre 100

Plomo 75

Acero 60

Hierro 45

Zinc 25

Estaño 8

Aluminio 4

Efecto catalítico relativo de los metales

en la oxidación del

23

Capítulo II: Descripción de las Técnicas de Análisis de Lubricantes.

Los problemas que degradan el aceite en servicio pueden ser detectados por uno o más

procedimientos de prueba, algunas de estas pruebas pueden ser hechas en el mismo

lugar donde se encuentra operando el aceite, otras deben ser realizadas en el laboratorio.

Las pruebas establecidas para aceites lubricantes se pueden dividir en dos clases: La

primera de ellas agrupa a todas aquellas que evalúan las características físicas o

químicas del lubricante tales como viscosidad, índice de viscosidad, color,

componentes, gravedad específica, etc.

La segunda clase de ensayos sirve para evaluar las cualidades del lubricante en

operación, observando y midiendo los efectos producidos en el componente durante un

tiempo programado de prueba.

24

Tabla N°8: Pruebas de análisis de aceites usados comunes (4)

N° ASTM NOMBRE DE LA PRUEBA PROPOSITO UNIDADESD9 2 Punto de inflamación e ignición copa abierta Revisar contaminación con solvente °C/°F

D 93 Punto de Inflamación Mismo que D 92 °C/°F

D 95 Agua por destilación Medir contaminación con agua Vol %

D 97 Punto de escurrimiento Revisar habilidad para operar a baja temperatura 

°C/°F

D 445 Viscosidad Cinemática Verificar si la viscosidad ha cambiado Cst

D 664 Número de neutralización por titulación potenciométrica

Medir contenido ácido para verificar la cantidad de oxidación

mg KOH/g

D 665 Características de prevención de herrumbre Prevención de Herrumbre Pasa/No pasa

D 892 características espumantes del aceite Ver si el aceite ha perdido protección antiespumante

mL espuma

D 893 Insolubles en aceites usados Detectar la presencia de resinas % masa

D 974 Número de neutralización por titulación color‐indicador

Medir el contenido ácido de los aceites. No se usa con aceites oscuros.

mg KOH/g

D 1480 Densidad y gravedad específica por el picnómetro Bingham

Medida básica para ayudar a identificar un fluido

g/mL

D 1744 Agua en productos líquidos por reactivo Karl Fischer

Medir pequeñas cantidades de agua (1000 ppm max)

ppm

D 2272 Estabilidad a la oxidación por bomba de rotación

Medir oxígeno en bomba de presión Minutos a 25 psi

D 2670 Medir propiedades desgastante de lubricantes fluidos (método Falex)

Medir resistencias de desgaste de EP (Extrema presión)

desgaste total

D 2782 Medición de propiedades de extrema presión de fluidos lubricantes (método Timken)

Ver D 2670, se diferencia entre aceites que tengan bajo, medio y alto nivel EP.

Libras

D 2896 Número Base total por titulación potenciométrica con ácido perclórico

Medir la alcalinidad mg KOH/g

D 3603 Caracterísiticas para prevención de herrumbre de aceites turbinas en presencia de agua

Es un método más discriminativo que D 665 Pasa/Falla

D 6595Determinación de Metales por Espectrometría de Emisión Atómica con Electrodo de Disco Rotatorio

Determinar la concentración de metales de desgaste, de contaminación y aditivos del lubricante (Fe,Cu,Pb,Na,Si,Al,Na,Mg,Ca)

ppm

25

2.1 Tipos de ensayos de lubricantes.

Existen tres formas básicas de análisis de aceite:

a. Pruebas en laboratorio externo – Se recogen las muestras y se envían a un

laboratorio externo para realizar los ensayos y su interpretación. Esto puede

llevarse a cabo de forma rutinaria o para confirmar los datos de las pruebas de

rutina o de ensayos en sitio.

b. Análisis en sitio – Las muestras se recogen y analizan en sitio (en la mina),

utilizando equipos de pruebas de campo.

c. Análisis en línea – Equipos de medición (contadores de partículas), medidores de

humedad y probadores dieléctricos, que se instalan en un sistema de circulación con

el fin de capturarlas condiciones “en tiempo real” de los lubricantes. Al igual que

con el equipo de pruebas en sitio.

Un programa de análisis de aceite puede ser visto desde dos enfoques necesarios y

complementarios: Uno protectivo (proactivo) dirigido a localizar modos de falla que

ponen en riesgo a la maquinaria para controlarlos y proteger la maquinaria de un

desgaste anormal, y otro Predictivo que monitorea la condición de los parámetros de

salud del lubricante, así como la tendencia de desgaste de la maquinaria.

26

El enfoque Protectivo del análisis de lubricante, el cual debe provenir del Análisis de

Modo de Falla y Efecto (AMFE). Como resultado del AMFE, se reconocen los modos

de falla críticos que ponen en riesgo la maquinaria y se les asigna una acción de

mantenimiento correspondiente (proactiva o preventiva) que ayude a controlar su

ocurrencia o mitigar su efecto, a la vez que se determina la herramienta de monitoreo

que pueda localizar la causa de falla o sus efectos lo más temprano posible.

Muchas de las fallas críticas tienen periodos P-F (periodo entre el momento en que la

falla puede ser detectada por una tecnología y el momento en que la falla funcional

ocurre) suficientemente cortos para que los métodos tradicionales del análisis de

lubricante puedan detectarlas con eficiencia (Figura N°2). Una muestra de aceite

tomada con una frecuencia de tres meses podrá capturar fallas que tengan periodos P-F

mayores cuando se presenten dentro de ese período de muestreo. La probabilidad de

capturar fallas con periodos P-F digamos de una semana (antes de que el equipo falle)

es muy baja. Para que nuestro programa de monitoreo tenga éxito, se requiere que el

periodo de muestreo sea menor que el P-F. Sin embargo, para algunos modos de falla

esto nos llevaría a tomar muestras de aceite y enviarlas a laboratorio con una frecuencia

muy alta, haciendo esto impráctico.

Aun cuando esto fuera efectuado de esa manera, no habría garantía de que los

resultados llegarán antes de que ocurriera el problema.

27

Figura N°2: Curva P-F (11)

La sigla SACODE indica el orden con el cual se revisarán las 3 categorías del AA: SA

para “salud”, CO para “contaminación” y DE para “desgaste”.

SALUD: Son aquellos cambios relacionados con el aceite lubricante en sí, por ejemplo:

viscosidad, contenido de aditivos (P, Zn, Ca, Mg), oxidación, sulfatación, nitración,

punto de inflamación, índice de viscosidad, TBN, etc.

CONTAMINACIÓN: Son todos aquellos contaminantes presentes en el lubricante,

tales como: partículas de tierra y polvo (Si), agua, solventes, combustibles, materiales

del proceso (cemento, plástico, etc.), otros aceites lubricantes, hollín, refrigerante, etc.

DESGASTE: Partículas procedentes de la maquinaria, como Fe, Cu, Sn, Al, Cr, etc.

28

Teniendo en cuenta los enfoques protectivo y predictivo, es que se puede aplicar una

técnica (SACODE) que a través del seguimiento sistemático de un método de

interpretación, da las bases necesarias para realizar una correcta interpretación de los

resultados del análisis de lubricantes.

Tabla N°9: Propiedades en las 03 categorías: Salud, Contaminación y Desgaste (21)

29

2.2 Técnicas Analíticas orientadas a evaluar la salud del lubricante.

Viscosidad Cinemática.

En la viscosidad cinemática según la norma ASTM D-445, se mide el tiempo para que

un volumen fijo de líquido pueda fluir a través de un capilar de vidrio calibrado. La

viscosidad cinemática se calcula mediante el tiempo de flujo y el factor de calibración

del viscosímetro. Se expresa en centistokes (cSt = mm2/s).

El Índice de Viscosidad (IV)

El procedimiento para calcular el IV de un aceite es determinar su viscosidad a 40°C y

100°C (104°F y 212°F). Para realizar los cálculos del índice de viscosidad se aplican el

método estándar ASTM D-2270 y las tablas de viscosidad ASTM.

Análisis FTIR

Por su sigla significa Espectroscopía Infrarroja por Transformadas de Fourier, esta

práctica realiza el análisis cualitativo de muestras de sólidas, líquidas y vapores, por

técnicas infrarrojas; se determinan parámetros (en %) como: Hollín, Oxidación,

Sulfatación, Agua, Nitración y Fuel.

30

El Número Base Total (TBN).

El TBN es básicamente una medida del potencial que tiene el aceite para neutralizar los

ácidos que se vayan formando con el Azufre (S) y Cloro (Cl). El método ASTM D-

2896, indica la cantidad de miligramos de ácido perclórico, necesaria que debe

añadírsele a un gramo de la muestra de aceite para neutralizar todos sus componentes

básicos.

Antiespumante.

La espuma consiste en burbujas de aire que ascienden rápidamente hacia la superficie

del aceite, pero debe ser diferenciada del atrapamiento de aire que es el ascenso lento de

burbujas dispersas a través de todo el aceite. Las características de la formación de

espuma en el aceite de cárter, se verifica con la prueba de formación de espuma ASTM

D-892 (ver apéndice D).

Pruebas de la oxidación del lubricante.

Los lubricantes no duran para siempre. Esta es una afirmación entendida a nivel

mundial por todos los usuarios de lubricantes. Todos los lubricantes están sujetos a un

proceso de envejecimiento (oxidación).Los lubricantes no están exentos de este proceso.

La oxidación está aceptada como la principal causa del envejecimiento y degradación

del lubricante.

31

En un lubricante, su estructura química es la que está sujeta al proceso de oxidación.

La estructura química del aceite básico mineral es lo que químicamente se conoce como

su cadena de hidrocarburos. Los constituyentes de esa cadena de hidrocarburos son el

carbono y el hidrógeno, de ahí el nombre de hidrocarburo. La oxidación de esta

estructura da como resultado incrementos en la viscosidad y en el número ácido total

(TAN), lo que contribuye a la formación de lodo y barniz.

Si se conoce la velocidad a la cual el lubricante se está degradando, es posible

determinar su vida útil remanente y establecer un intervalo de cambio económicamente

efectivo. Pueden determinarse algunos cambios en las condiciones de operación antes

de que se presente una completa degradación del lubricante o una falla mecánica en el

equipo. Esto puede lograrse utilizando pruebas de laboratorio como RPVOT (Rotating

Pressure Vessel Oxidation Test) y RULER (Remaining Useful Life Evaluation

Routine).

Prueba RPVOT

Es el método de prueba de laboratorio más común, bajo la norma ASTM D2272 (ver

apéndice F). En esencia, esta prueba involucra el colocar la muestra de aceite dentro de

un recipiente presurizado junto con una porción de agua y un espiral de cobre. El

recipiente se presuriza a 90 PSI con oxígeno puro y se coloca en un baño que se calienta

a una temperatura de 150°C en un dispositivo que lo hace rotar a 100 rpm. Conforme

incrementa la temperatura del recipiente y su contenido, aumenta la presión. Cuando

32

esta presión se estabiliza, se le denomina T0, y representa el inicio de la prueba.

Conforme pasan los minutos, la habilidad del aceite para resistir la oxidación se degrada

como resultado del agotamiento de los aditivos inducido por el estrés, hasta un punto en

el que el aceite base comienza a reaccionar con el oxígeno conforme las moléculas

comienzan a oxidarse. Debido a que el oxígeno está siendo incorporado en la química

del aceite, la presión dentro del recipiente sellado comienza a disminuir. El punto en el

cual la presión del aceite cae 25 PSI a partir de la presión alcanzada en T0 define el fin

de la prueba, y se denota como T1. El tiempo, en minutos, requerido para ir de T0 a T1,

se reporta como el valor RPVOT del aceite (Figura N°3). Conforme se degrada el

paquete de aditivos, el aceite base va quedando sin protección. Como resultado, el

número de minutos requeridos para alcanzar T1 declina conforme el aceite envejece en

servicio. La prueba RPVOT es confiable, pero muy tardada, costosa, y requiere de

mucha supervisión directa. Sus resultados también pueden ser confusos bajo ciertas

circunstancias. Por tal motivo, la prueba RPVOT no es apropiada para un amplio rango

de máquinas industriales ni automotrices.

Figura N°3: Prueba de oxidación en recipiente rotatorio a presión (RPVOT) (25)

33

RULER

Hace algunos años, Robert Kauffman, de la Universidad de Dayton, desarrolló una

mejor manera para medir la vida útil remanente de un aceite. Esta investigación resultó

en lo que ahora se conoce como un método estandarizado bajo ASTM D6810-02 (ver

apéndice E) como voltametría de barrido lineal (LSV). Para efectuar esta prueba, el

analista simplemente añade una cantidad de aceite de muestra a un vial que contiene

una solución electrolítica. El analista entonces la analiza voltamétricamente para

determinar la concentración de antioxidante en peso o por mili moles (mmol). El

voltámetro expone a la muestra y la solución electrolítica a un voltaje de barrido

variable, que provoca que los aditivos se oxiden electroquímicamente. La corriente que

pasa entre los electrodos está en función de la concentración de aditivos. Una caída en

la amplitud de la corriente, comparada contra la amplitud de la línea de base al voltaje

de interés es indicativa del agotamiento del aditivo antioxidante, según se aprecia en la

Figura N°4.

Figura N°4: Agotamiento del aditivo antioxidante (25)

34

Hay evidencia que RUL puede estimar efectivamente y eficientemente la vida útil

remanente de un aceite. Se han efectuado muchas comparaciones contra RPVOT y otros

instrumentos convencionales que miden RUL, y el instrumento parece desempeñarse

confiablemente.

ASTM D6971-09 Método estándar para la determinación de antioxidantes tipo fenol

inhibido y aminas aromáticas en aceites para turbinas sin zinc por Voltametría de

barrido lineal (LSV).

Los resultados se expresan en %p (porcentaje en peso).

Figura N°5: Instrumento para medir RUL por voltametría LSV (25)

35

Demulsibilidad

Es la propiedad del aceite para separar el agua y así evitar la formación de herrumbe. Se

puede medir con base en la ASTM D-1401, como se aplica a aceites de viscosidad

ligera a moderada, y por la ASTM D-2711, en aceites muy viscosos. Esta propiedad es

deseable donde el agua debe separarse fácilmente del aceite. Los factores que favorecen

la estabilidad de las emulsiones son: una tensión interfacial suficientemente baja,

viscosidad muy elevada del aceite, pequeña diferencia de densidad entre ambos líquidos

y la presencia de sulfonatos por oxidación del aceite.

Contenido de Ceniza.

Para evaluar el Contenido de Ceniza, en una muestra de un aceite nuevo o usado, se

emplean dos métodos. El ASTM D-482 para aquellos aceites formulados con aditivos

sin cenizas y el ASTM D-874 para los que contienen aditivos con cenizas. Los aditivos

que mayor cantidad de cenizas producen son los detergentes, por lo cual esta prueba

proporciona el contenido aproximado de aditivos detergentes, especialmente aquellos

derivados del Bario (Ba) y Calcio (Ca).

36

2.3 Técnicas Analíticas orientadas a evaluar la contaminación del lubricante

Puntos de inflamación y de combustión.

El punto de inflamación de un aceite es la temperatura a la cual se debe calentar hasta

que se desprendan superficies de vapores inflamables, que se inflaman al ponerlos en

contacto momentáneo con una llama. El punto de combustión es la temperatura más alta

a la cual continuarán ardiendo los vapores de aceite, una vez que se han encendido. El

método estándar ASTM D-93 se utiliza para probar los puntos de inflamación y de

combustión por medio del ensayador de copa cerrada Pensky-Martens.

Residuo de Carbono.

Se define como el porcentaje de depósitos carbonosos que se obtienen al someter a una

muestra de aceite a evaporación y pirólisis en las condiciones normales de ensayo. La

determinación se hace con mayor frecuencia por el procedimiento de Conradson

(ASTM D-189). O por el método de Ramsbottom (ASTM D-524).

Determinación del contenido de Agua

El agua es tal vez el más dañino de todos los contaminantes, con excepción de las

partículas sólidas. La presencia de agua a menudo es ignorada como la principal causa

raíz de los problemas de la máquina. La excesiva contaminación con agua puede

conducir a la degradación prematura del aceite, aumento de corrosión e incremento del

desgaste.

37

El agua puede existir en el aceite en tres estados o fases. El primer estado, conocido

como agua disuelta, se caracteriza por moléculas individuales de agua dispersas en el

aceite. El agua disuelta en el aceite es comparable a la humedad en el aire en un lugar

húmedo; sabemos que la humedad está ahí, sin embargo, ya que se encuentra dispersa

molécula por molécula, no podemos verla porque es muy pequeña. Por esta razón, un

aceite puede contener una significante concentración de agua sin una señal visible de su

presencia. Muchos aceites industriales, como los hidráulicos, turbinas, etc., pueden

contener entre 200 y 600 ppm de agua (0.02 a 0.06 por ciento) en estado disuelto,

dependiendo de la temperatura, edad y deterioro del aceite.

La cantidad de agua que un lubricante puede disolver depende del tipo de aceite base,

la cantidad y tipo de aditivos con los que está formulado, la temperatura y la presión.

Aceites degradados pueden contener de tres a cuatro veces más agua en estado disuelto

que el aceite nuevo. El agua disuelta no afecta ni al lubricante ni a sus aditivos.

El punto en el cual un lubricante no puede mantener más agua disuelta se llama punto

de saturación. Si hubiera más agua presente de la que el lubricante puede disolver,

entonces el exceso de agua estará como emulsión o separada como agua libre.

Una vez que la cantidad de agua ha excedido el nivel máximo para permanecer

disuelta, el aceite se satura. En este punto, al agua suspendida en el aceite en gotas

microscópicas, se le conoce como emulsión. Esto es similar a la formación de niebla en

38

un día frío. En este caso, la cantidad de humedad en el aire excede el punto de

saturación del aire a esa temperatura, dando como resultado la suspensión de pequeñas

gotas de humedad o niebla. En el aceite, a esta “niebla” se le conoce como turbidez y se

refiere uno al aceite diciendo que se encuentra turbio o nebuloso (incluso con apariencia

lechosa).

Espectrometría Infrarroja por Transformadas de Fourier (FTIR)

La Espectrometría Infrarroja por Transformadas de Fourier (FTIR) puede ser un método

eficaz para analizar las muestras que contienen más de 1000 ppm de agua, siempre que

se cuente con una correcta línea de base del aceite para efectuar la sustracción espectral.

Sin embargo, debido a su limitada precisión ya sus límites de detección

comparativamente altos, FTIR no es el método adecuado en muchas situaciones en

donde se requiere identificar concentraciones de agua por debajo de 1000 ppm o de 0,1

por ciento.

Método de Destilación Dean & Stark

El método clásico para determinar la presencia de agua en el aceite es el método de

destilación de Dean & Stark (ASTM D95-13). Este método de prueba es bastante

laborioso y requiere una muestra relativamente grande para garantizar su precisión, por

lo que rara vez se utiliza en los laboratorios comerciales de análisis de aceite actuales.

39

El método implica la co-destilación directa de la muestra de aceite. A medida que el

aceite se calienta, se evapora cualquier cantidad de agua presente. Los vapores del agua

se condensan y se recogen en un tubo colector graduado, de modo que se puede medir el

volumen de agua producido por la destilación en función del volumen total de aceite

usado (Figura N°6).

Figura N°6: Aparato de destilación de Dean & Stark (ASTM D95-13) (19)

Humedad por Karl Fischer

La prueba de humedad por Karl Fischer es el método a elegir cuando se requiere

determinar con precisión y exactitud la cantidad de agua libre, disuelta y emulsionada

presente en una muestra de aceite. Sin embargo, existe una gran variedad de

metodologías dentro de las pruebas de Karl Fischer.

40

Todos los procedimientos de Karl Fischer funcionan básicamente de la misma

manera. Se hace la titulación de la muestra de aceite con un reactivo estándar de Karl

Fischer hasta que se alcanza un punto final. La diferencia entre los métodos de prueba

se basa en la cantidad de muestra utilizada para la prueba y en el método utilizado para

determinar el punto final de la titulación. Se muestra en la Figura N°7 un equipo para

titulación por Karl Fischer.

Figura N°7: Equipo para titulación por Karl Fischer (19)

El método de Karl Fischer más frecuentemente utilizado sigue la norma

ASTMD1744-13 e implica una titulación volumétrica de la muestra, utilizando una

celda potenciométrica para determinar el punto final. Si bien este método es confiable y

preciso, puede haber problemas de reproducibilidad en bajas concentraciones de agua

41

(200 ppm o menos). Además, la prueba puede estar sujeta a interferencias de aditivos

sulfurosos (por ejemplo, aditivos tipo EP y AW) y sales ferrosas que pueden estar

presentes debido a partículas de desgaste. Ambas sustancias reaccionan con el reactivo

de Karl Fischer como si fueran agua y pueden dar un falso positivo, resultando en una

exageración dela concentración del agua. De hecho, un aceite AW o EP nuevo, limpio y

seco puede dar una lectura desde 200 hasta 300 ppm, debido a la reacción de los

aditivos, más que por el exceso de humedad.

Recientemente, los laboratorios han cambiado a un método de titulación coulométrico

descrito en la norma ASTM D6304-07. Este método es más confiable que el ASTM

D1744-13 para bajas concentraciones de agua y es menos propenso a los efectos de

interferencia, aunque, una vez más, los aceites aditivos AW y EP pueden mostrar hasta

100 ppm de agua como resultado de los efectos de los aditivos sulfurosos.

El método más confiable es el ASTM D6304-07, con co-destilación. Con el método

de co-destilación, la muestra de aceite se calienta bajo vacío para que cualquier cantidad

de agua presente en la muestra se evapore. Los vapores del agua se condensan y se

disuelven en tolueno, que entonces se titula utilizando el procedimiento D6304-07.

Debido a que en la muestra de aceite usado pueden estar presentes algunos aditivos y

otros contaminantes disueltos o suspendidos, el agua condensada en el tolueno está libre

de los efectos de interferencia y es un conteo real del agua presente en la muestra

42

Determinación de Hollín

Idealmente, el proceso de combustión completa en los cilindros de un motor sólo debe

producir dióxido de carbono y agua. En razón de que ninguna combustión es completa,

suelen producirse contaminantes como monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrógeno

(NOx), combustible o hidrocarburo (HC) no quemado, agua y hollín. Este último, al

igual que los demás, se introduce al cárter del motor y contamina el lubricante por los

gases de combustión (Blow By) que pasan a través de los anillos del pistón y los

cilindros. Debido a la forma en que el combustible es inyectado y quemado, los motores

diésel son más propensos a formar hollín que los motores a gasolina o gas (natural o

LP). A diferencia de los motores a gasolina y gas, donde una mezcla de aire y

combustible es encendida por una chispa, en un motor diésel el aire y el combustible se

encienden espontáneamente por la elevada presión y temperatura presente en la cámara

de combustión. Típicamente, la mezcla aire/combustible en motores diésel no es tan

eficiente como en los motores a gasolina o gas. Esto produce densas zonas de

combustible que producen hollín cuando se queman. Como es de esperarse, gran parte

del hollín se va en los gases de escape, pero otra parte, dependiendo de las condiciones

mecánicas y de operación del motor, pasan al cárter a través de los anillos del pistón,

terminando en el lubricante.

El hollín es 98% carbón y sus partículas tienen forma casi esférica con tamaños que

van desde 0,01 hasta 0,05 micrones. Estas partículas, mientras permanezcan pequeñas,

no ponen en peligro los diferentes componentes del motor. Sin embargo, con el tiempo

43

y el agotamiento de los aditivos del lubricante, estas tienden a aglomerarse y crecer en

tamaño. Al no poder ser manejadas por el lubricante, estas partículas producen

incremento en la viscosidad del lubricante y depósitos en el motor. Adicionalmente, al

tratarse de carbón y crecer en tamaño, ocasiona desgaste abrasivo, principalmente en

zonas donde la lubricación es, a película límite. En la actualidad, los aditivos

dispersantes del lubricante se encargan de mantener el hollín finamente disperso,

evitando su crecimiento y aglomeración.

Excesivas cantidades de hollín agotan rápidamente la capacidad dispersante del

lubricante formando lo que normalmente se conoce como lodos. A medida que se

desgasta el dispersante las partículas de hollín comienzan a aglomerarse y a depositarse

sobre las superficies del motor impidiendo una correcta lubricación y flujo de aceite a

través del filtro. Excesivas cantidades de hollín incrementan la viscosidad del lubricante

ocasionando un mayor desgaste, al afectar el desempeño del anti desgaste, ocasionado

una falla prematura del motor.

El uso de motores con recirculación de gases de escape (EGR) ha incrementado el

nivel de hollín en el lubricante, por lo que se han generado nuevos niveles de

desempeño a fin de que estos lubricantes puedan manejar mayores concentraciones de

hollín sin afectar sus propiedades y la protección de los motores.

44

Las pruebas de laboratorio utilizadas para la determinación de hollín en lubricantes de

motor son:

ASTM D7844-12: Determinación de la tendencia de hollín en el monitoreo de

condición de lubricantes en uso mediante infrarrojo por transformadas de Fourier

(FTIR). Los resultados se pueden reportar en ABS/mm, ABS/cm o porcentaje en peso.

La precisión es de: ± 10%.

ASTM D7889-13: Determinación de las propiedades de fluidos en servicio utilizando

espectroscopía IR (ver apéndice A). Los resultados se reportar como % Peso/Peso

(%w/w).

Figura N°8: Espectrómetro Fluidscan Q1000 (19)

45

ASTM D7899-13: Método estándar para determinar la dispersancia de aceites de motor

en uso con la prueba de la gota de aceite.

Unidades: visual. Depósito duro negro en el centro de la gota de aceite. Se está

desarrollando un escáner basado en modelos matemáticos para correlacionar los

resultados de la prueba visual con resultados cuantitativos.

Figura N°9: Equipo para cromatografía Plana (19)

Determinación del Glicol

La contaminación con glicol es común en los aceites de motor alterando seriamente las

propiedades del aceite. El anticongelante origina espesamiento en viscosidad, haciendo

que este no fluya tan fácilmente como cuando está nuevo causa lubricación a película

límite en aquellos componentes del motor que viscosidad para protegerse y lubricarse

adecuadamente. También crea como resultado corrosión del sistema, sobre todo en las

superficies de cobre o manera compromete el desempeño del aditivo del aceite.

46

Una vez contaminado el aceite, continúa fluyendo por la misma ruta, desde los demás

componentes del motor y a través del filtro. Con esta contaminación comienzan a

taparse prematuramente, lo que causa una disminución del flujo y eventualmente, se

alcanza la presión de apertura de la válvula de derivación (By Pass), una condición

pasará al motor sin pasar por el filtro. Esto permitirá que las partículas que permanezcan

en el aceite, deteriorando la película lubricante, dando como resultado de los

componentes del motor.

El anticongelante también se mezcla con el lubricante formado pequeños glóbulos

aceite (Bolas de Aceite). A pesar de que son muy pequeñas, normalmente entre 5 y 40

micrones, problemas. Estas bolas son abrasivas y generar erosión sobre las superficies.

Un puede verse, es en las paredes interiores de los cilindros, donde las bolas de aceite

paredes. Pueden causar cualquier tipo de fatiga en las superficies y conducir a fallas

áreas donde las tolerancias son muy ajustadas.

Figura N°10: Formación de las bolas de aceite (18)

47

Los efectos de la contaminación con refrigerante y anticongelante son muchos. Uno

simple es el incremento de la viscosidad o espesamiento del aceite. Cuando se mezcla

con el aceite, a menudo produce algo parecido a un gel espeso o una emulsión, conocida

como “mayonesa negra”. Se originan ácidos como el glicólico, fórmico y otros de tipo

ácidos orgánicos.

El flujo de aceite se restringe a medida que esa mayonesa negra se mueve a través del

motor. Esta se adhiere a las paredes y en los claros dinámicos (tolerancias) del motor,

interfiriendo con el flujo de aceite, causando un desabasto de aceite en aquellas zonas

hasta donde debe llegar. Es muy común que el glicol y estas emulsiones y geles taponen

completamente los filtros. Esta ha sido reportada como la causa número uno de falla

prematura de filtros y de una pobre lubricación en motores diésel.

El glicol (anticongelante) puede ingresar en los motores por diferentes fuentes. Los

enfriadores de lubricante son la causa número uno del ingreso de anticongelante al

motor. Otras fuentes incluyen fugas por los sellos, empacaduras dañadas, corrosión en

los tubos de los enfriadores y hasta el empleo de un envase de refrigerante para efectuar

el relleno de lubricante al motor puede ser un gran problema mayor si no se monitorea.

48

El glicol puede causar mucho daño a los motores y a su lubricante. De hecho, analizar

las trazas de glicol en su programa de análisis de lubricantes de motores es una prueba

obligatoria.

En la prueba de FTIR el glicol es detectado en la regiones de 880, 1040, 1080 y 3400

cm-1, como se aprecia en la Tabla N°10.

Tabla N°10: Moléculas comunes medidas con FTIR (6)

49

2.4 Técnicas Analíticas orientadas a evaluar el desgaste de la maquinaria

Ferrografía de Lectura Directa.

La Ferrografía de lectura directa (DRF) se enfoca en la medición de partículas

ferromagnéticas grandes (>5micrones) y pequeñas (< 5 micrones), las cuales son

calculadas a partir de la atenuación de la luz ocasionada por las partículas

ferromagnéticas depositadas sobre una placa de vidrio sometida a un campo magnético.

Las grandes se depositan a la entrada de la placa de vidrio y las pequeñas al final. El

método estándar utilizado para conteo de partículas es la ISO 4406/1999.

Figura N°11: Equipo para Ferrografía de lectura directa (22)

50

Analizador Espectrográfico.

La prueba de AES (Atomic Emision Spectrometry) utiliza una fuente de alta energía

(chispa eléctrica o flama) para volatilizar los átomos de los elementos que se encuentran

disueltos o suspendidos en el aceite, provocando que estos emitan energía en forma de

luz. Cada elemento atómico emite luz a una frecuencia específica y el espectrómetro

cuantifica la cantidad de luz generada en cada frecuencia y calcula la concentración de

cada elemento (hierro, plomo, estaño, etc.) en partes por millón (ppm) o partes por

billón (ppb). La mayoría de los espectrómetros usados en la actualidad para análisis de

lubricante son del tipo de emisión atómica, que como se mencionó anteriormente,

pueden ser de chispa eléctrica (DE) o flama, este último conocido también como plasma

inductivamente acoplado (ICP).

Figura N°12: Espectrómetro por Figura N°13: Espectrómetro por plasma Electrodo y disco Rotatorio (RDE) (12) inductivamente acoplada (ICP) (12)

51

La diferencia básica entre estos dos radica principalmente en la manera en que la

muestra es vaporizada y los átomos son excitados por la fuente de alta energía. En un

espectrómetro RDE (ver Figura N°12), en ocasiones conocido también como un

instrumento “Arc-Spark”, el lubricante es vaporizado y excitado utilizando una descarga

de alto voltaje entre un electrodo y un disco de carbón rotatorio. En un instrumento ICP

(ver Figura N°13), el lubricante se inyecta en un plasma de argón a alta temperatura,

donde los átomos se vaporizan, se excitan, y subsecuentemente emiten luz.

El resto del instrumento, ya sea que se trate de espectrómetro ICP o RDE, es

básicamente el mismo. La luz emitida por los átomos excitados se colecta y se

concentra en las rendijas del espectrómetro. El espectrómetro contiene una rejilla de

difracción que es similar a un prisma en el que divide la luz de diferentes longitudes de

onda o colores en una longitud de onda discreta, en base a su ángulo de difracción. La

intensidad de la luz en cada ángulo, generalmente conocido como canal, se mide

utilizando un fotodiodo sensible a la luz y la señal del voltaje resultante se convierte en

una concentración en ppm con base en un proceso simple de calibración.

Figura N°14: Principio de funcionamiento del espectrómetro de emisión Atómica (13)

52

Estos laboratorios deberán evitarse, ya que omiten reportar elementos, como

contaminantes o aditivos, que pueden ser claves en la identificación del problema. En la

TablaN°11 se clasifican, en términos generales y de acuerdo a su procedencia, los

elementos más comunes observados por medio de AES.

Tabla N°11: Elementos más comunes detectados por AES (7)

La detección de partículas en la prueba de AES está limitada por su tamaño. Los

metales disueltos y las partículas suspendidas de un tamaño de hasta 2μm se detectan

con gran precisión. Conforme incrementa el tamaño de la partícula hasta estar cerca de

los 5 μm, la precisión de detección de esta tecnología disminuye.

53

La medición de concentraciones de partículas mayores a 5 μm puede ser muy

imprecisa y prácticamente no se detectan partículas mayores a 10 μm. En equipos

operando bajo el principio de chispa, el límite de detección es de 8 μm, sin embargo,

cuando se trata del instrumento de plasma (ICP), la sensibilidad al tamaño de partícula

es menor, quedando limitada a elementos disueltos o partículas menores a 5μm.Un

aceite puede ser aceptable desde el punto de vista físico-químico, pero si el contenido de

metales está por encima de la tendencia normal de desgaste, será necesario cambiar de

aceite. A pesar de su limitación al tamaño de partícula, esta tecnología es considerada

como parte indispensable del programa de análisis de lubricante por su gran aporte en la

identificación de las posibles causas del problema y sus consecuencias.

Equipo de laboratorio

En laboratorio se recomienda que la prueba sea efectuada con un espectrómetro de

emisión de chispa (RDE), aunque también puede ser efectuada por el instrumento de

plasma (ICP).Las normas correspondientes para estas pruebas son ASTM D6595-00

(ver apéndice C) para chispa y ASTM D5185-13 para ICP.

Figura N°15: Instrumentos de análisis Espectrométrico (23)

54

Determinación del PQI (Particule Quantify Index)

La de inducción electromagnética determina las partículas ferromagnéticas midiendo el

voltaje inducido en una bobina transportadora de corriente por la presencia de material

ferromagnético.

Figura N°16: Monitor de partículas ferrosas (22)

Las unidades de DRF son índices relacionados con todas las partículas ferrosas,

partículas grandes, partículas pequeñas y % de partículas grandes. La de inducción

electromagnética reporta los resultados en índices de desgaste.

55

Capítulo III: Implementación de un programa de análisis de lubricantes

El mayor retorno de la inversión al establecer un Programa de análisis de lubricantes

se logrará usando el análisis de criticidad para afinar un programa existente y conseguir

un nuevo programa con un punto de partida óptimo. El programa que no considera el

análisis de criticidad de las máquinas a ser monitoreadas, no podrá concentrar los

recursos para lograr los mayores beneficios del análisis de lubricantes en lo referente a

confiabilidad y retorno de inversión.

Algunas de las decisiones principales relacionadas con el análisis de aceite en las que

puede ayudar el análisis de criticidad son:

- Selección de las máquinas

- Objetivos de confiabilidad

- Selección del conjunto de pruebas

- Frecuencia de muestreo

Para darle al programa un cimiento apropiado, deben responderse seis preguntas

básicas:

¿Qué es lo que quiere de su programa de análisis de aceite?

¿Qué equipos necesitan ser muestreados?

56

¿En qué parte del equipo debe tomarse la muestra?

¿Cómo se van a extraer las muestras?

¿Con qué frecuencia deben tomarse las muestras?

¿Qué pruebas son necesarias?

Los diferentes modelos de máquinas tienen componentes específicos que son

monitoreados mediante el análisis de lubricante. Esta información, permite identificar

componentes específicos de acuerdo a su metalurgia y además ubica a la máquina en el

punto correspondiente en su ciclo de vida.

Los elementos básicos de un programa de Análisis de lubricante son:

- Selección de las máquinas a incluir en el programa

- Identificación de puertos de muestreo

- Establecimiento de la frecuencia de muestreo

- Selección del lugar de análisis (en laboratorio externo, en sitio y en línea).

- Selección de la secuencia de ensayos

- Definición de objetivos y límites

- Estrategia de interpretación de los resultados y

- Software de administración de la información

57

3.1 Pasos de la implementación de un programa de análisis de aceite

Algunos de estos pasos pueden efectuarse simultáneamente, mientras que otros deben

hacerse secuencialmente. ©

Paso 1: Las funciones de un programa de análisis de aceite

Este primer paso es crítico. Le proporciona la dirección para todas las decisiones futuras

respecto al programa de análisis de aceite. ¿Pueden detectarse fallas en forma temprana?

¿Existen problemas de mezclas de lubricantes que requieran prevenirse o detectarse

antes de que provoquen un problema? ¿O simplemente necesita monitorear la salud del

lubricante para conocer el intervalo exacto de cambio del aceite? Las razones para

efectuar un análisis de lubricante pueden variar, pero en general, la elección puede tener

el mayor efecto en lo que puede lograrse con un programa de análisis de aceite.

Paso 2: Unidades a muestrear

Seleccionar las unidades a muestrear, es un proceso que se basa en un estudio de

criticidad. No se requiere determinar las unidades en particular, pero para posteriores

pasos en el proceso, será necesario decidir qué unidades se van a incluir. ¿Solo las cajas

de engranajes? ¿Unidades súper-críticas? ¿Todas? Este paso puede ser uno de los más

complicados, pero cuando se combinan todos los fundamentos, es relativamente fácil

por los factores limitadores que plantean algunos pasos.

58

La mejor solución es hacer una lista de todo lo que el usuario quiera muestrear y

priorizarlos en grupos (definitivamente se quieren muestrear, podrían ser muestreados,

definitivamente no). De ahí que, si el costo es prohibitivo, puede hacerse un ajuste en

algunas unidades y muestrearlas con menor frecuencia o excluirlas.

Paso 3: Ubicación de puntos de muestreo

Aunque este paso puede efectuarse en cualquier orden, es útil para ayudar a poner

límites en el alcance del plan de muestreo. La ubicación para la toma de muestra en

ocasiones esta preestablecida por el mismo equipo.

Los pros y contras de cada opción de muestreo deben evaluarse contra muchas

variables, incluyendo preguntas como “¿Qué podemos hacer con el presupuesto

asignado respecto al número de equipos a muestrear?” y “¿Qué método de muestreo me

permitirá monitorear lo que deseo para alcanzar la meta de este proyecto?” En algunos

casos, el muestreo por manguera es apropiado. En otras, se requiere instalar un punto de

muestreo para obtener datos útiles y precisos.

Seleccionar el punto de muestreo apropiado en el equipo puede no ser tan fácil como

parece. Si se aplica un método de muestreo incorrecto o el puerto de muestreo está en

una zona inactiva, la unidad puede terminar fallando mientras los datos de análisis de

aceite siguen dando resultados positivos.

59

La seguridad también puede ser un aspecto a considerar. ¿La unidad es un sistema

hidráulico de alta presión? Asegúrese de checar que al instalar el puerto de muestreo, la

presión esté dentro del rango apropiado, o en su defecto, tomar la muestra con el

dispositivo de reducción de presión apropiado.

Paso 4: Extracción de la muestra (Muestreo)

Si se elige el método de muestreo por manguera y solo se utiliza en motores a diésel,

esta es una decisión fácil. Compre una bomba de vacío y comience a trabajar. Si, sin

embargo, existen más complicaciones para asegurarse de haber seleccionado la

ubicación apropiada para tomar las muestras, puede enfrentar un gran problema. Existen

muchas razones por las que algunas unidades en particular no pueden muestrearse por

ningún punto.

Siempre habrá alguna unidad que no cuente con una opción viable, pero también hay

soluciones que resuelven problemas típicos si se quiere incluir esos equipos. Asegúrese

de que cuando se seleccione el equipo y método de muestreo, también cuente con el

entrenamiento y habilidades para tomar la muestra.

Si se encuentra con algún problema al buscar la forma de extraer las muestras de

algún equipo, el mismo vendedor de su máquina puede estar capacitado para brindarle

una solución.

60

Paso 5: Establecimiento de la frecuencia de muestreo

La frecuencia de muestreo puede dictaminarse por dos factores: qué está tratando de

buscar y qué tan rápido necesita encontrarlo. El costo también puede ser tomado en

cuenta, ya que el muestreo mensual no siempre es una buena opción. Sin embargo, si el

costo para completar el análisis se vuelve un problema mayor, debe modificarse el

objetivo del proyecto de muestreo para limitar el muestreo a una situación administrable

financieramente que no involucre retirar aleatoriamente unidades del plan de muestreo.

Al determinar la frecuencia de muestreo, deben tomarse en consideración problemas

como la probabilidad de falla e historial del equipo al decidir qué intervalo asignarle.

Mientras más frecuentemente se tomen las muestras, más efectivo será el

descubrimiento de problemas antes de que se presente la falla. La mayoría de los

usuarios de análisis de aceite han escuchado historias que involucran una falla que pasó

de su inicio a la falla catastrófica en cuestión de días. Aunque esta es más bien la

excepción que la regla, tenga en mente que las fallas pueden presentarse rápidamente, y

es necesario limitar la exposición a esa magnitud de falla en unidades que pudiesen

paralizar las operaciones si llegasen a parar.

Una historia funcional del equipo puede ser la diferencia entre una buena llamada de

atención y una pérdida total mediante el análisis de aceite. Un muestreo que considerar

los periodos en que se producen los modos de falla de maquinaria será más efectivo.

61

Paso 6: Selección de pruebas

¿Cuáles pruebas son necesarias? se determina estrictamente por lo que uno quiere

encontrar con dichas pruebas. Las pruebas de viscosidad y número ácido pueden ser

útiles si se trata sólo de monitorear la salud del lubricante. Para monitorear el estado del

equipo, las pruebas de metales y densidad ferrosa pueden ser el camino a tomar. La

mayoría de los usuarios de análisis de aceite buscan una combinación de la salud del

lubricante, su limpieza (contaminación) y el estado del equipo.

La percepción general es que los costos del análisis de aceite pueden disminuirse

significativamente al hacerlo en sitio. Este es un enfoque erróneo debido a que para ello

se debe comprar el equipo correcto, mantenerlo y calibrarlo, mantener el laboratorio,

entrenar y pagar al personal que lo usará (por lo general se requiere de personal

dedicado a tiempo completo para atender el laboratorio) y comprar los consumibles, lo

que podría costarle lo mismo o hasta un poco más de lo que le costaría hacerlo en un

laboratorio externo.

El verdadero valor del análisis de aceite en sitio está en que puede obtener

retroalimentación inmediata, cuenta con la facilidad para repetir algún ensayo en caso

de resultados anormales, y le hace ver a toda la organización que es importante. Sin

embargo, sin una considerable inversión en instrumentos y gente –equivalente a equipar

un laboratorio comercial completo- siempre hará falta experiencia y habrá algunos

ensayos que requerirán ser manejados por medio de un laboratorio externo.

62

El análisis de aceite en sitio puede brindarle gran cantidad de información instantánea

con la cual puede tomar decisiones de mantenimiento inmediatas. Sin embargo, tenga

en cuenta que aunque el análisis de aceite en sitio puede producir resultados fidedignos

para la programación de tareas de mantenimiento o alguna otra acción, no es posible

comparar con precisión, para un mismo ensayo, los resultados de laboratorio con los

obtenidos en sitio. Diferentes métodos proporcionan resultados diferentes.

Hay muchos ensayos y kits de campo disponibles para utilizarlos en campo y en

planta. Antes de embarcarse en la aventura de efectuar ensayos en sitio, pregúntese:

"¿Qué voy a hacer cuando obtenga esa información?" En el difícil entorno económico

actual, es necesario adoptar tecnología que agregue valor. No importa si los resultados

de análisis de aceite que usted recibe provienen de un kit de campo o de un laboratorio

comercial; si no los usa para tomar decisiones de mantenimiento (y sólo hace el reporte

a un lado), entonces realmente es una actividad sin valor. Comience enfocándose en la

información que necesita, después investigue qué opciones están disponibles para

analizar lubricantes en sitio.

Los mejores programas de análisis de aceite por lo general incluyen el análisis en sitio

(dimensionado de acuerdo a los objetivos, expectativas y presupuesto de la

organización), complementado por un programa externo a través de un laboratorio

comercial de calidad.

63

El procedimiento para implementar un programa exitoso de análisis de aceite, se

muestra a continuación:

1. Filosofía del mantenimiento proactivo y revisión de las bases del análisis de aceite y

los elementos claves de su implementación

2. Selección del equipo

3. Pruebas de Análisis de Aceite

4. Análisis en sitio

5. Selección del laboratorio

6. Selección del software de análisis de aceite

7. Equipo para toma de muestras

8. Cambios a los sistemas de filtración y respiradores

9. Entrenamiento a lubricadores, operadores y programadores.

10. Revisar prácticas de lubricación y manejo de lubricantes.

11. Instalación de puertos de muestreo, válvulas, etc.

12. Instalación de filtros, respiradores, equipo móvil de filtración, etc.

13. Instalación del software

14. Establecer límites de advertencia y metas por equipo

15. Instalar instrumentación para pruebas en sitio.

16. Establecer interfase con el laboratorio

17. Validar laboratorio

18. Entrenamiento en interpretación de resultados

64

19. Alcanzar las metas iniciales (limpieza, humedad, etc.)

20. Desarrollar el manual de análisis de aceite y lubricantes

21. Saber cómo reaccionar a resultados anormales Preactivos o Predictivos

22. Establecer tendencias de los equipos

23. Establecer beneficios y ahorros del programa

24. La incorporación de otros equipos, ayuda a tener una mejor confiabilidad en el

resultado del análisis.

25. Ajustar las metas y límites de los equipos.

La ingeniería de los programas de análisis de aceite puede ser especialmente

complicada a menos que se haga un ajuste en el resto de las estrategias y filosofías de

mantenimiento. Se requiere de cambios en la mentalidad de muchas personas,

especialmente aquellas que son hostiles a la innovación y al cambio.

La educación y el entrenamiento son factores claves en este proceso y deberán ser

acompañados con la incorporación de nuevas tecnologías y cambios estructurales y

estratégicos.

El análisis de aceite integra el mantenimiento proactivo, predictivo en una simple

tecnología de mantenimiento multifacética. Pero los profesionales del mantenimiento no

deben perder de vista la importancia del mantenimiento proactivo en términos de su

potencial de generar beneficios. Las condiciones de la maquinaria deberán ser ajustadas

65

a los nuevos valores establecidos como metas (partículas, limpieza, temperatura,

humedad, espumación, alineación, balanceo, etc.) para poder aspirar a esos beneficios y

ahorros.

El adentrarse en un programa de análisis de aceite, es conocer la composición del

mismo aceite, como contenido de partículas, moléculas de aditivos, productos de

oxidación, abrasivos microscópicos y formas misteriosas de desgaste. Cada una de estas

formas, contiene información codificada, claves y pistas que esperan para ser reveladas

El mantenimiento predictivo utiliza varias técnicas para conocer el comportamiento de

un equipo, es el análisis de aceites lubricantes usados. Los beneficios tangibles de

implementar esta herramienta son la reducción de paros innecesarios por falla en

equipo, reparaciones innecesarias, aumento de la vida útil de los equipos, disminución

de gastos, aumento de la confiabilidad de la maquinaria, mantenimiento efectivo, mejor

planeación y programación dela producción, y los beneficios implícitos son el aumento

de la confiabilidad por parte del cliente al recibir su pedido a tiempo, calidad del

producto relacionada con un mejor funcionamiento de los equipos, y por consiguiente,

la generación de ventajas frente a la competencia. El presente trabajo pretende dar a

conocer la herramienta de análisis de aceites lubricantes usados dentro de un programa

de mantenimiento predictivo y las ventajas que podría brindar si se implementa

adecuadamente en el sector industrial.

66

3.2 Pruebas de rutina y excepción.

Prueba de rutina:

Prueba que se efectúa con base en una frecuencia estándar y está dirigidas a localizar los

principales modos de falla de la máquina.

Prueba de excepción:

Prueba especial que se efectúa sólo cuando una prueba de rutina ha encontrado un

resultado anormal y no se logra identificar la causa o el modo de falla. Las pruebas de

excepción son para identificar el problema.

En la tabla N°12, se muestra las pruebas comunes que se pueden seleccionar como de

rutina y excepción.

Tabla N°12: Conjunto de Pruebas de Rutina y Excepción para el Análisis del Lubricante (24)

67

3.3 Análisis de lubricantes en dos dimensiones.

Para optimizar el programa de análisis de lubricantes se debe considerar una estrategia

de "Dos dimensiones" que permita identificar los modos de falla principales con las

pruebas de rutina y pruebas de excepción para localizar los problemas o identificar las

causas de la condición anormal. La "Primera dimensión" se refiere a las pruebas de

rutina que alertan de una condición anormal. Cuando las pruebas de rutina identifican

una condición anormal, pero la causa del problema o la identificación del problema no

sean completas, entonces se aplica la "Segunda dimensión" que son pruebas de

excepción para efectivamente localizar el problema y su causa. Esta estrategia optimiza

los recursos y crea un programa efectivo, balanceado y de bajo costo.

Un programa de análisis de lubricante tradicional incluye enviar las muestras al

laboratorio para realizar un conjunto de pruebas pre-definidas. Generalmente estas

pruebas son efectuadas con baja frecuencia y algunos modos de falla pasan

desapercibidos, disminuyendo la confianza en la estrategia. Al aplicar la estrategia de

Dos dimensiones, se seleccionan sólo unas cuantas pruebas y la frecuencia de las

pruebas puede ser mayor, e incluso se pueden efectuar en el campo. Las pruebas de

rutina enviadas al laboratorio ayudan a llevar la tendencia y monitorear la condición en

general del lubricante y la máquina. La estrategia de Dos dimensiones optimiza los

recursos y previene que los modos de falla principales sean detectados. Esta estrategia

debe ser diseñada para cada máquina y la base de ella es el AMFE.

68

La estrategia de "Dos dimensiones" (ver Figura N°17) del análisis de lubricante utiliza

pruebas de rutina dirigidas a localizar los principales modos de falla de la máquina. La

"Segunda dimensión" son pruebas de excepción que se aplican por resultados anormales

si es que las pruebas de rutina no han logrado identificar el problema.

Figura N°17: El análisis de lubricantes en dos dimensiones (14)

69

3.4 Selección de técnicas de análisis de lubricantes.

Las pruebas del análisis de lubricantes deben ser seleccionadas para identificar modos

de falla de manera precisa. Al diseñar el programa se debe conocer las capacidades de

identificación de cada prueba para correlacionarlas con el modo de falla objetivo. En

ocasiones se requiere de una combinación de pruebas para confirmar un modo de falla o

identificar la causa.

Utilizando la estrategia de dos dimensiones puede detectarse no sólo el modo de falla

más crítico, sino también como localizar el problema del mismo. Se indican en las

Tablas N°13, 14, 15, 16 y 17 las pruebas de rutina y excepción de sistemas comunes en

Minería.

Tabla N°13: Pruebas de Rutina y Excepción – Sistemas Hidráulicos (23)

70

Tabla N°14: Pruebas de Rutina y Excepción – Engranajes (23)

Tabla N°15: Pruebas de Rutina y Excepción – Motores de combustión interna (23)

71

Tabla N° 16: Pruebas de Rutina y Excepción – Rodamientos (23)

Tabla N° 17: Pruebas de Rutina y Excepción – Compresores (23)

72

3.5 La Integridad del análisis de lubricantes.

En la mayoría de las empresas mineras se ha reconocido la relevancia del análisis de

aceite como parte de la estrategia de confiabilidad y se han implementado programas

utilizando esta tecnología. Por lo general los beneficios que se obtienen de los

programas actuales de análisis de aceite son sólo una pequeña parte del gran potencial

de esta maravillosa tecnología. Para obtener el total de los beneficios del análisis de

aceite quizá sea necesario reforzar uno o varios eslabones en la cadena de confiabilidad

del análisis de aceite (Figura N°18).

Figura N°18: Eslabones de la cadena de confiabilidad del programa de análisis de

aceite (8)

73

Para que un programa de análisis de lubricante sea exitoso, se requiere que sus

elementos básicos sean bien diseñados y ejecutados. Al igual que la resistencia de una

cadena, la integridad del programa se basa en la fortaleza de cada uno de sus elementos.

Programa basado en estudio de criticidad

Fortaleza: Implementar un programa en base a un estudio de criticidad.

Si enfocamos los esfuerzos del programa de análisis de aceite en aquellos equipos que

lo justifiquen, en base a un estudio o análisis de criticidad como el RCM (impacto en la

producción, costo de reparación, impacto en seguridad y ecología, costo del equipo,

etc.), el programa tendrá un verdadero impacto positivo en la confiabilidad de la

máquina y en los resultados financieros de la empresa.

Debilidad: Implementar un programa general.

Si no se toma en cuenta la criticidad del equipo que se pretende incluir en el programa

de análisis de aceite, o si no existe un criterio claro para escoger los equipos que deben

estar dentro del programa, los beneficios a obtener serán marginales y en muchos casos

redundará en un alto costo con mínimos beneficios, lo que causará el desánimo general

y posible cancelación del programa.

74

Enfoque del programa de monitoreo de condición

Fortaleza: proactivo

Ser proactivos significa dirigir los esfuerzos a eliminar las causas de falla de la

maquinaria. Para ello se debe buscar mantener una buena salud del lubricante

(propiedades del fluido) y un bajo nivel de contaminación, lo cual redundará en la

eliminación o reducción significativa del desgaste. Este enfoque tiene como beneficio

principal la extensión de la vida del lubricante y de la maquinaria. En la figura 2 se

resumen las diferencias entre la estrategia proactiva y la predictiva dentro de un

programa de mantenimiento basado en condición.

Debilidad: predictivo

Algunos programas se centran en la parte predictiva del análisis de aceite, la cual está

relacionada con el monitoreo del desgaste, los síntomas de falla y la falla misma. Esto

se debe en gran medida a que se ve al mantenimiento basado en condición como una

herramienta para detectar fallas, cuando en realidad debe utilizarse para evitar que

sucedan.

Inspecciones de Campo

Fortaleza: Inspecciones efectivas

Por lo general se considera al análisis de aceite como algo reservado a expertos

ubicados en un laboratorio. Si bien es cierto que las pruebas de laboratorio son

poderosas y necesarias, las inspecciones de campo también tienen un impacto

75

importante en el éxito del programa, sobre todo en donde existe un medio ambiente

agresivo que puede provocar cambios súbitos en la condición del lubricante. El cambio

en el color y olor del lubricante, la presencia de sedimentos, ruidos anormales en la

maquinaria, humo en los ejes, cambio en el olor del lubricante, etc., pueden ser síntomas

de problemas serios en el lubricante y la maquinaria, y por lo tanto deben investigarse.

El personal debe recibir el entrenamiento adecuado para efectuar inspecciones efectivas.

Puede ser necesario hacer algunas modificaciones a la maquinaria para permitir una

inspección efectiva y no intrusiva. Debe cuidarse que la tarea pueda efectuarse en forma

segura, ergonómica y utilizando una práctica de inspección optimizada, lo que permitirá

identificar situaciones evidentes de riesgo en la maquinaria. Todas las tareas deben estar

soportadas por procedimientos y formatos (ya sean en papel o electrónicos) para

garantizar consistencia en la tarea y evitar que se haga en forma descuidada o subjetiva.

La gente debe tener la posibilidad de revisarlos y llenarlos durante sus recorridos. Esto

permite que las observaciones queden registradas y se les realice el seguimiento

correspondiente para sacar el máximo provecho da la inspección.

Debilidad: Inspecciones limitadas

Si durante las inspecciones los técnicos se limitan simplemente a verificar niveles y

rellenar los depósitos, se está desperdiciando una enorme oportunidad de detectar

cambios súbitos de la condición del equipo que pueden terminar en una falla

catastrófica. En muchas ocasiones los equipos no están equipados adecuadamente para

realizar las inspecciones en forma eficiente.

76

Toma de muestras

Fortaleza: Muestreo efectivo

La toma de muestras de aceite tiene 3 objetivos principales:

- Maximizar la densidad en la información

- Reducir al mínimo la distorsión (interferencia) de la información

- Frecuencia de muestreo adecuada

Para cumplir con lo anterior es necesario colocar los puertos de muestreo en los lugares

correctos en la maquinaria, entrenar al personal que toma las muestras, empleando el

método correcto, documentar los procedimientos, utilizar botellas para toma de muestra

acordes con el objetivo de limpieza de la máquina, proveer las herramientas y equipos

necesarios (en cantidad y calidad) para la toma de muestras por cada lubricante

utilizado, determinar la frecuencia de muestreo con base en los objetivos de

confiabilidad, y purgar los instrumentos y accesorios de muestreo.

Debilidad: Muestreo ineficaz

Este puede ser uno de los eslabones más débiles del programa. Tomar muestras en

recipientes sucios o reutilizados, no definir adecuadamente el punto de muestreo o

tomar la muestra en diferentes sitios, inconsistencia en el proceso de toma muestra,

empleo de un método inapropiado, no purgar instrumentos, por lo general se consideran

irrelevantes, siendo que tienen un gran impacto en los resultados del análisis, dando

falsos positivos o falsos negativos.

77

Dimensiones del programa de análisis de aceite y selección del conjunto de pruebas

Fortaleza: Programa en dos dimensiones

Antes de definir las pruebas que se le van a realizar al lubricante, hay que investigar

cuáles son los modos de falla más comunes del equipo, cuáles son sus precursores

(causa raíz), y qué técnicas de análisis de aceite son las adecuadas para detectar dichos

precursores. Es necesario que también se establezcan los límites de cada prueba,

tomando en cuenta las características de cada equipo y sus objetivos de confiabilidad.

El programa de análisis de aceite tiene dos dimensiones que debemos aplicar

adecuadamente utilizando pruebas de rutina y pruebas de excepción. Las primeras se

realizan periódicamente y las segundas sólo cuando se detecta una condición anormal o

sospechosa en las pruebas de rutina.

Debilidad: Programa en una sola dimensión

Si la selección de pruebas del programa está basada sólo en los paquetes ofrecidos por

un laboratorio, los límites y objetivos de las pruebas son determinados genéricamente, y

no se toman en consideración el ambiente y las condiciones de operación de la máquina,

es posible que esté disparando al aire sin un blanco fijo. Si en su programa de análisis

de aceite no existen pruebas de rutina en conjunto con pruebas adicionales de

excepción, es posible que esté gastando más de lo necesario en su programa y que aun

así no pueda determinar con precisión lo que sucede en el lubricante y la maquinaria.

78

Lugar del análisis

Fortaleza: Integrar pruebas en sitio con pruebas de laboratorio externo.

Obtener los resultados del análisis del aceite de la maquinaria crítica a la brevedad

posible es crucial para su confiabilidad. Muchas de las pruebas de rutina que permiten

monitorear el estado del lubricante y de la maquinaria pueden efectuarse en sitio, es

decir, sin tener que enviar una muestra fuera de la operación. La mayoría de las pruebas

en sitio y de campo tienen un alto nivel de precisión y son altamente confiables. Con el

enfoque de dos dimensiones del análisis de aceite, se pueden realizar en sitio las pruebas

de rutina y quizás algunas pruebas de excepción, dejando aquellas más especializadas a

un laboratorio externo. Esto permitirá tener los resultados del análisis en forma casi

instantánea, lo cual facilitará la toma de decisiones rápidas y oportunas cuando la

máquina así lo amerite.

Debilidad: Sustentar el programa sólo en un laboratorio externo.

La necesidad de enviar las muestras a un laboratorio y esperar los resultados reduce la

eficacia del análisis de aceite, debido a la demora en la entrega de los mismos. Todo el

tiempo que se invierte en el envío de la muestra al laboratorio, sumado al de espera de

la muestra para que el laboratorista pueda efectuar las pruebas y posteriormente al de la

interpretación de los resultados, es vital para la maquinaria, que en caso de tener algún

problema grave, no daría tiempo suficiente de respuesta, y en muchos casos se podría

llegar a la falla catastrófica mucho antes de tener en la mano los resultados del análisis

de aceite.

79

Documentación de todos los procesos

Fortaleza: Procedimientos escritos

Todas las tareas relacionadas con el programa de análisis de aceite deben documentarse.

Se tienen que definir todos los procesos y poner por escrito los procedimientos para

asegurar su consistencia y reducir la variabilidad, producto de la rotación del personal y

diferentes habilidades. Entre los procesos que se requiere documentar se encuentran:

- Procedimiento de toma de muestras

- Manipulación de las muestras

- Identificación y procesamiento de las muestras

- Asignación del conjunto de pruebas para cada máquina

- Establecimiento de objetivos, límites y alarmas (tanto para pruebas de rutina como

para pruebas de excepción)

- Procedimientos de campo de análisis de aceite

- Interpretación de resultados

- Acciones proactivas, preventivas y correctivas

- Registro de los resultados en un sistema o base de datos adecuado

Debilidad: Procedimientos informales y no documentados

Este puede ser el talón de Aquiles del programa de análisis de aceite. La falta de

procedimientos escritos genera un sinnúmero de ineficiencias, tales como:

80

- Muestras no representativas: por falta de instrucciones de cómo y dónde debe ser

tomada la muestra.

- Recepción tardía de resultados por demoras en el envío: las muestras quedan varios

días en espera de ser enviadas al laboratorio para su análisis, debido a que no hay un

procedimiento formal para su procesamiento y envío.

- Aprovechamiento limitado de los resultados: los resultados simplemente se revisan

para ver aquello que está fuera de límite y, en el mejor de los casos, se programa un

cambio de aceite; posteriormente se archivan y se olvidan.

Educación

Fortaleza: Educación y certificación

Educar al personal en la toma de muestras, la selección de los conjuntos de pruebas, la

selección del laboratorio y la interpretación de los resultados, significará un gran ahorro

de recursos, al eliminar las muestras no representativas, las pruebas no relevantes,

resultados erróneos y conclusiones/recomendaciones inadecuadas.

Adicional al entrenamiento está la certificación. Por un lado, permite reconocer el

esfuerzo de una persona por superarse y colaborar con los objetivos de la compañía, y

por otro, demuestra la importancia de esta técnica de monitoreo de condición a toda la

organización.

81

Debilidad: Mínimo entrenamiento

La falta de entrenamiento del personal a cargo del programa de análisis de aceite limita

las posibilidades del mismo. Interpretaciones incorrectas de los resultados, soluciones

inadecuadas a los problemas y una visión correctiva de los mismos, son sólo algunas

consecuencias de la falta de conocimiento adecuado en el área del análisis de lubricante.

Interacción con otras tecnologías de mantenimiento basado en condición (MBC)

Fortaleza: Programa integrado

Al conocer los modos de falla más comunes del equipo se puede determinar qué

tecnología de monitoreo de condición permite detectar más temprano los síntomas de la

falla y utilizarla. Es una excelente práctica usa dos o más tecnologías en forma integrada

para tomar mejores decisiones y reducir el riesgo de falla.

Debilidad: Falta de integración del programa de monitoreo de condición

Al separar el análisis de aceite de otras tecnologías, como el análisis de vibración, la

termografía y el ultrasonido, se limita considerablemente su potencial. En más de una

ocasión se manejan estas actividades de monitoreo de condición por separado y sólo

cuando se presenta una falla se recuerda que son complementarias.

82

Revisión periódica del programa de análisis de aceite

Fortaleza: Periódica

Al revisar, y en caso necesario renovar el programa de análisis de aceite, éste se adecua

a las condiciones del negocio. Esta revisión permite integrar nuevas tecnologías que

ayudan a hacer más eficiente el programa.

Debilidad: No se realiza

Después de implementarlo, se olvida que existe un programa y permanece sin cambios

por un número indefinido de años, hasta que algún problema severo o un recorte en el

presupuesto obligan a replantear los objetivos y las técnicas que se utilizan.

Un Programa de Análisis de Aceite puede convertirse en un derroche innecesario de

tiempo y recursos si no está bien establecido. El análisis de aceite, nos proporciona

información importante en las diferentes condiciones de vida de la maquinaria como:

El enfoque de la Industria hacia el análisis de aceite, ha sido por mucho tiempo el del

Mantenimiento Predictivo como el indicarnos cuando una pieza está siendo gastada,

para tomar la decisión de cambiar un aceite o programar un paro antes de tener una falla

mayor.

83

Las 10 razones comunes por las que un programa de análisis de aceite generalmente

falla es por:

1. El programa de análisis de aceite no está identificado y enfocado con la estrategia

del mantenimiento proactivo o preventivo.

2. Las muestras de aceite no proporcionan información de calidad, debido a puertos

mal localizados o métodos de muestreo inadecuados.

3. Los métodos y las pruebas que se efectúan a los aceites son incorrectas o

incompletas.

4. No se establecen límites de advertencia y metas de control adecuados.

5. La frecuencia de muestreo es inadecuada y falta de pruebas de seguimiento por

excepción.

6. Poca demanda de servicios de alta calidad de Laboratorios Independientes de

Análisis de aceite.

7. Inadecuado conocimiento del diseño de la maquinaria e información de la

operación en la interpretación de resultados.

8. Falta de análisis y combinación de datos de inspecciones y sensorial con el

resultado de análisis de aceite para determinar las causas de falla.

9. Falta de entrenamiento en la interpretación, para asegurar una respuesta adecuada

a los resultados anormales.

10. Falta de sistemas para medir el progreso de los programas que son requeridos en

el mismo procesamiento de datos.

84

Capítulo IV: El análisis de lubricantes como una herramienta del mantenimiento

basado en condición

4.1 Mantenimiento basado en condición.

Una definición de mantenimiento basado en condición (MBC) refiere lo siguiente:

Las tareas a condición consisten en chequear si hay fallas potenciales, para que se pueda

actuar para prevenir la falla funcional o evitar las consecuencias. Esto también se

conoce como mantenimiento basado en condición porque la necesidad de acciones

correctivas o para evitar las consecuencias se basa en una evaluación de la condición del

elemento.

Otra definición, el MBC es el acto de realizar una tarea de mantenimiento basándose

en algún parámetro medible, ya sea a través de una simple inspección visual o usando

una herramienta más sofisticada como el análisis de vibraciones o el análisis del aceite.

En la realidad los métodos de mantenimiento basado en condición han existido

siempre en la forma del sentido humano (vista, oído, tacto y olfato). Sin embargo, las

desventajas de emplear estos, es su imprecisión porque las pequeñas desviaciones

tienden a estar más allá del rango sensitivo humano y solo podrían detectarse con

instrumentos.

85

Las dos categorías del MBC: mantenimiento predictivo y proactivo (ver la Figura

N°19).

Figura N°19: Las Categorias del mantenimiento basado en condición (15)

El mantenimiento predictivo emplea herramientas como el análisis de partículas de

desgaste, el análisis de vibraciones, la termografía y el análisis de corriente del motor

para diagnosticar las condiciones de falla. Estas técnicas nos permiten corregir

(posiblemente) el problema cuando todavía no es severo y no ha causado daños

colaterales y cuando la reparación puede efectuarse en el tiempo menos inoportuno para

la organización como durante un paro programado de producción o cuando el equipo,

las herramientas y los recursos están disponibles.

86

La filosofía del mantenimiento proactivo o preventivo , utiliza técnicas que

monitorean las condiciones de operación de las máquinas (motores), las cuales permiten

detectar las causas que dan origen a las fallas, para eliminarlas y prolongar la vida del

equipo, permitiéndonos además anticipar las fallas antes que se conviertan en

catastróficas.

Sin embargo, lo que muchos exponentes del MBC no logran comprender es que el

MBC predictivo no cambia la tasa de falla, sino el balance entre los problemas que se

vuelven severos y aquellos que se pueden corregir mientras el problema todavía es

moderado o menor. En pocas palabras, aunque la operación organice un equipo de

analistas de primer nivel (clase mundial), especializado en vibraciones (o en análisis de

aceite) para que tomen datos predictivos cada hora o incluso continuamente, ello no

alterará el hecho de que el rodamiento, caja de engranajes, etc., vayan a fallar.

87

4.2 Tecnologías del mantenimiento basado en condición.

Dentro las tecnologías del mantenimiento Basado en condición objetivas tenemos a los

siguientes:

Análisis de Vibración: Consiste en el estudio del tipo la propagación de ondas elásticas

en un material homogéneo y la determinación de los efectos producidos y el modo de

propagación. Las vibraciones pueden ser medidas y caracterizadas midiendo la

oscilación o desplazamiento alternante de ciertos puntos al paso de una onda elástica.

Análisis de Aceite: Es una técnica del mantenimiento basado en condición, que

mediante la realización de Ensayos físico-químicos en el aceite permite evaluar las

propiedades del lubricante y su salud así como el estado desgaste del equipo

proporcionando información Administrador de Mantenimiento para la toma de acciones

de mantenimiento.

Termografía Infrarroja: Es una técnica que permite, a través de la radiación infrarroja

que emiten los cuerpos, la medida superficial de temperatura. El instrumento que se usa

en termografía para medir, es la cámara de infrarrojos. La principal ventaja de la medida

de temperatura mediante termografía, es que es una técnica de medida sin contacto, por

lo que no afectará a las condiciones de los objetos observados.

88

Ultrasonido: Es una técnica de ensayo no destructivo (END), que tiene como principio

físico la diferencia de impedancia acústica (resistencia del material al paso de la onda

acústica) de los materiales. Las principales aplicaciones son para terminar

discontinuidades superficiales, sub-superficiales e internas y determinación de

espesores. Las ondas pueden ser sónicas comprendidas en el intervalo de frecuencias

entre 20 y 500 kHz y las ultrasónicos con frecuencias superiores a 500 kHz.

Las tecnologías del mantenimiento basado en condición deben estar orientados con la

norma ISO 17359 "Monitoreo de condición y diagnóstico de máquinas Guías

Generales" que establecen que la estrategia debe estar dirigida a las causas de falla de la

máquina (Ver Tabla N°18).

Tabla N°18: Tecnologías del Mantenimiento Basado en condición (8)

89

4.3 Integración de las tecnologías de mantenimiento basado en condición.

Al conocer los modos de falla más comunes del equipo se puede determinar qué

tecnología de monitoreo de condición permite detectar más temprano los síntomas de la

falla y utilizarla. Es una excelente práctica usa dos o más tecnologías en forma integrada

para tomar mejores decisiones y reducir el riesgo de falla.

Al separar el análisis de aceite de otras tecnologías, como el análisis de vibración, la

termografía y el ultrasonido, se limita considerablemente su potencial. En más de una

ocasión se manejan estas actividades de monitoreo de condición por separado y sólo

cuando se presenta una falla se recuerda que son complementarias.

90

Utilice la combinación más apropiada de las herramientas de MBC para maximizar la

sensibilidad de detección de problemas dentro del intervalo P-F de la máquina. En la

Tabla N°19, se aprecia la correlación entre análisis de aceite y análisis de vibraciones.

Tabla N°19: Correlación entre análisis de aceite y análisis de vibraciones (20)

91

4.4 Importancia del análisis de lubricantes en el MBC

El análisis de aceite es una de las técnicas simples, que mayor información

proporciona al administrador de mantenimiento, con respecto a las condiciones de

operación del equipo, sus niveles de contaminación, degradación y finalmente su

desgaste y vida útil. Con el análisis de aceite es posible aplicar técnicas de cambio del

lubricante basado en su condición, con lo que se obtienen ahorros importantes.

El enfoque de la industria hacia el análisis de aceite, ha sido por mucho tiempo el del

mantenimiento predictivo como el indicarnos cuando una pieza está siendo gastada,

para tomar la decisión de cambiar un aceite o programar un paro antes de tener una falla

mayor. El mantenimiento predictivo está enfocado en el monitoreo de los síntomas de

falla.

La filosofía del mantenimiento proactivo, hace gran uso de la técnica del análisis de

aceite, para conocer las causas que generan el desgaste y tomar las decisiones de control

antes de que estas dañen el equipo. El mantenimiento proactivo se enfoca al monitoreo

de las causas que originan la falla. Controlando estas causas de falla se logra extender la

vida del componente, menores tiempos de parada por fallos del componente, mayores

ahorros en costos de mantenimiento.

92

Capítulo V: Metodología para el diagnóstico y pronóstico del análisis de

lubricantes.

El análisis de lubricantes (AL) a pesar de ser una herramienta poderosa de monitoreo

de condición con sus enfoques proactivo y predictivo puede representar dificultades

para ser empleado de forma que resalten estas bondades. Entre las principales

dificultades esta la forma de realizar el diagnóstico, que en muchas industrias solo se

concentra en el enfoque predictivo evaluando principalmente el nivel de desgaste del

equipo y solo tomar acciones de cambio de lubricante.

Todo lo cual significa una cuantiosa pérdida de tiempo, energía, administración y

recursos. El presente capítulo se centra justamente en el último punto arriba mencionado

y tiene por objetivo aportar a todas las personas relacionadas con el monitoreo de

condición dentro de la planta, las bases necesarias para realizar una correcta

interpretación y, con ello, obtener el máximo beneficio del AL; esto a través del

seguimiento sistemático de un método de interpretación: la denominada técnica

SACODE. ©

Para facilitar la manera en que se diseña e interpreta, el análisis de lubricante se ha

clasificado en tres categorías. Dos categorías se refieren al lubricante para determinar su

salud y su contaminación, mientras que la tercera está dedicada al desgaste de la

máquina que monitorea.

93

5.1 Tres categorías del análisis de lubricantes.

En el análisis de lubricantes se pueden diferencia 03 categorías:

1° Categoría: Referida al monitoreo de las propiedades de la Salud del Lubricante. Las

principales propiedades del lubricante (propiedades de desempeño: viscosidad, índice

de viscosidad, oxidación) y la condición de sus aditivos si es que puede continuar

trabajando o debe programarse su reemplazo.

2° de las categorías del análisis de lubricante está enfocada en Identificar la

contaminación del lubricante. Las pruebas en esta categoría están referidas a localizar la

presencia de contaminantes, cuantificarlos y en ocasiones a determinar su procedencia

para establecer las acciones dirigidas a su control y remoción.

3° de las categorías del análisis de lubricante está dedicada específicamente a identificar

el comportamiento de los componentes lubricados de la máquina. Las pruebas en ésta

categoría están dirigidas a la identificación de partículas de desgaste de diferentes

tamaños y características para conocer su procedencia y severidad.

94

5.2 Establecimiento de límites y/o alarmas en el uso de lubricantes.

El propósito principal de las alarmas o límites es filtrar la información para

que los técnicos inviertan su tiempo en administrar y corregir situaciones

excepcionales, en vez de tener que examinar atentamente toda la

información tratando de encontrar las excepciones.

Las alarmas avisan al analista que se ha traspasado una puerta y que se

requiere una acción.

Las técnicas de alarma varían para cumplir los requerimientos de objetivos

diferentes de análisis de aceite. Estas técnicas se pueden clasificar como:

Figura N°20: Clasificación de límites y alarmas en análisis de aceites (9)

95

Alarmas Proactivas

Avisan al usuario acerca de condiciones anormales asociadas con el control de las

causas raíz de desgaste de la maquinaria, fallas operativas y degradación del

lubricante. Administra las condiciones del lubricante dentro de los objetivos.

Una premisa estratégica de las alarmas proactivas es que estas deben establecerse en

niveles que generen mejoras con respecto al desempeño anterior, o que aseguren

que se mantengan las condiciones dentro de niveles en los que el desempeño haya

sido optimizado previamente con respecto a los objetivos de la organización.

Límites basados en objetivos (Metas)

Se aplican al control de parámetros tales como contaminación para conseguir

extensión de vida de la máquina.

Figura N°21: Límites basados en objetivos (9)

96

Límites de envejecimiento

Estos se relacionan con el envejecimiento progresivo de un lubricante. Algunas

propiedades son de transición muy lenta, mientras que otras se transforman muy

rápido.

Figura N°22: Límites basados en envejecimiento del lubricante (9)

Alarmas Predictivas

Marcan la presencia de condiciones anormales de la máquina o el comienzo de

desgaste y falla. Es la detección temprana de los síntomas de falla de la máquina

(mantenimiento predictivo) en vez de las causas raíz de la falla (mantenimiento

proactivo).

En análisis de aceite, el establecimiento adecuado de una alarma predictiva tiene

muchas ventajas sobre las otras tecnologías de mantenimiento predictivo, y como

tal, representa un complemento excelente para el análisis de vibración,

termografía, etc.

97

Alarmas basadas en tasa de cambio

Se establecen comúnmente para medir las propiedades que están siendo

introducidas progresivamente en el aceite, como partículas de desgaste. La tasa de

incremento (cambio) puede calcular por unidades de tiempo, horas, ciclos, etc.

Figura N°23: Límites por tasa de cambio (9)

Alarmas Estadísticas

Por muchos años se han utilizado con efectividad en el análisis de aceite. La

práctica requiere la disponibilidad de una cantidad suficiente de información

específica de la máquina y la aplicación para obtener valiosas conclusiones.

98

Se genera la media de la población (promedio) y la desviación estándar asociada

a partir de la información disponible.

Si el valor cae dentro de la media más una desviación estándar, se considera

normal. .

Si el valor cae fuera de la media más una desviación estándar, pero dentro de dos

desviaciones estándar, se considerar un aviso de precaución.

.

Si el resultado excede de 2 desviaciones estándar, se considera una alarma crítica

puesto que es mayor o menor según sea el caso, que el 95% de la

población.

Si el valor pasa de tres desviaciones estándar, eso será una situación muy crítica,

ya que el valor excede el 99% de la población. .

Figura N°24: Ejemplo de cálculo de límites de desgaste (9)

99

5.2.1 Línea Base

Las características originales del aceite nuevo que se utilizará en la lubricación

del equipo (por ejemplo, viscosidad, AN, BN, contenido de aditivos -fósforo,

zinc, calcio, magnesio, boro, silicio -este elemento puede formar parte del

paquete de aditivos cuando el aceite contiene un aditivo antiespumante a base

de metilsilicona o bien, puede ser un contaminante procedente de la tierra y el

polvo, RPVOT para aceites de turbinas, etc.). Es fundamental contar con la

información de la LB para poder implementar un programa de análisis de

aceite efectivo.

La siguiente figura nos ayuda a entender el comportamiento del aceite durante su uso:

Figura N°25: Monitoreo, control y tendencia de las propiedades vitales físicas y

químicas del lubricante (21)

100

Criterios para el Establecimiento de Límites

Para establecer los límites, es necesario determinar primero si el parámetro es

independiente o dependiente del tiempo. Si en condiciones normales de operación, este

valor no aumenta ni disminuye proporcionalmente con el tiempo de uso, entonces es

independiente del tiempo. El parámetro es dependiente del tiempo si su aumento o

disminución es proporcional al tiempo.

- Para los parámetros dependientes del tiempo se utiliza el análisis estadístico y donde

sean aplicables las normalizaciones por tiempo y por compensación de aceite.

Los parámetros de desgaste son dependientes del tiempo y sus límites pueden

establecerse normalizando por tiempo y por compensación de aceite. Sin embargo en

lugar de estos límites se puede establecer los límites por Tasa de Cambio.

- Para los parámetros independientes del tiempo se consideran los límites establecidos

por el fabricante de la máquina y/o del lubricante, hay técnicas que permiten mejorar

estas especificaciones basadas en la experiencia de vida útil del aceite y de la máquina.

- Los parámetros independientes del tiempo proactivos, y que están fuera de los límites

normales, (como la contaminación por agua y las partículas contaminantes) indican que

101

se deben tomar acciones tempranas que ayuden a prevenir algún deterioro en el aceite o

en la máquina.

- Para los parámetros independientes del tiempo reactivos, y que están fuera de los

límites normales (como el TBN, la viscosidad y los aditivos) se toman acciones

inmediatas como el refrescamiento con aceite nuevo o cambio del aceite.

- Todos los parámetros se pueden analizar con los límites de Tasa de Cambio. Sin

embargo primero es necesario normalizar por compensación de aceite a los parámetros

que sea posible.

- Hay parámetros que pueden tener a la vez un límite dependiente y un límite

independiente del tiempo. Por ejemplo, la viscosidad tiene un límite de acción reactiva

establecido por el fabricante y un límite de Tasa de Cambio que controla las variaciones

anormales en el tiempo.

En la Tabla N°20 se resumen los criterios para establecer los límites para cada tipo de

parámetro.

En la Tabla N°21 se resumen las recomendaciones de Noria Latín América para

establecer los límites para cada tipo de parámetro.

102

Tabla N°20: Criterios para establecer límites por tipo de parámetro (16)

PropiedadBasado en Obejtivo

Basado en Edad

Basado en Tasa de Cambio

Basado en Estadística

1. Conteo de Partículas S ‐ P S2. Viscosidad   a. 40 °C S, I S, I ‐ ‐   b. 100 °C S, I S, I ‐ ‐3. AN I S, I P, N S, I4. BN I N5. FTIR   a. Oxidación/Nitración/Sulfatación ‐ S P S   b. Fenol ‐ I N I   c. ZDDP ‐ I N I   d. Dilución por Combustible/Hollín ‐ S P S   e. Agua S ‐ P P6. Densidad Ferrosa ‐ ‐ P S7. Ferrografía Analítica ‐ ‐ ‐ ‐8. RPVOT ‐ ‐ N I9. Índice PQ ‐ ‐ P S10. Agua por Crepitación S ‐ ‐ ‐11. Agua por Karl Fisher S ‐ P ‐12. Demulsibilidad ‐ I ‐ ‐13. Análisis de Elementos    a. Metales de Desgaste ‐ ‐ P S    b. Metales de Contaminantes S ‐ I S    c. Metales de Aditivos ‐ I I I, SS=Límite SuperiorI= Límite InferiorP=Tendencia PositivaN=Tendencia NegativaNota: Cuando las alarmas tienen dos leyendas, la que se alcance primero es la más importante

103

Tabla N°21: Criterios para establecer límites recomendados por Noria latín américa (10)

104

5.3 Técnica SACODE

¿Por qué este nombre? Para indicar el orden con el cual se revisarán las 3 categorías del

análisis de aceite: SA (para “salud”), CO (para “contaminación”) y DE (para

“desgaste”).

Leer - considerar toda la información referente al equipo que proporcione el reporte

de análisis

Tomar nota de todos los detalles referentes al muestreo -¿por dónde fue tomada

la muestra? ¿bajo qué condiciones? ¿La máquina estaba en operación?, ¿se tomó

recién después de parar el equipo?, ¿la máquina no había estado en uso durante

mucho tiempo?, ¿cómo fue tomada?, ¿por puerto de drenado, ¿por puerto o válvula

de muestreo?, ¿con bomba de succión? ¿En un codo en línea de retorno? ¿antes o

después de filtros? ¿se purgó la cantidad suficiente en caso de haber manguera

microbore o conectores? ¿en qué recipiente se tomó la muestra?, etc., etc. No toda

esta información suele estar presente, sin embargo, deberá de tomarse en

consideración toda la información disponible a objeto de incluirla en el momento de

obtener conclusiones

Observaciones generales – tipo de maquinaria, en qué industria opera, ambiente de

trabajo del equipo, etc.

Normalización - ¿Hace falta “normalizar” la información? Si es así, proceda a

normalizar

105

Identificación de cada propiedad/característica de análisis - Identifique cada

dato, con el Código SACODE (Salud — S, Contaminación — C y Desgaste — D).

Poner letra a la izquierda de cada dato (Ver Tabla 2)

Línea Base y última muestra reportada -Ver Primero la información de la “línea

base”, Segundo la data del último análisis y Tercero la data de las diferentes

muestras a lo largo del tiempo (tendencias)

Establecimiento de Límites - Con la información de la línea base, calcular los

límites de precaución y críticos para cada resultado, tomando en consideración la

información en la Tabla 1. Anotar los límites de precaución y crítico a la derecha de

cada valor.

Metodología - Iniciar lectura primero en cuanto a las propiedades de SALUD, segundo

la data relativa a la CONTAMINACIÓN y al final, los datos correspondientes al

DESGASTE

Calificación de datos en varias categorías - 1. Dato normal: dentro de límites

precautorios, 2. Datos con tendencia: aún está dentro de límites normales o críticos,

pero muestra una especial tendencia, ya sea de incremento o de disminución y 3.

Dato anormal y crítico (a éstos se les denomina “pivotes” y servirán como puntos

base de referencia para la calificación del reporte): Son los que están fuera del

límite crítico o por encima del límite de 2 desviaciones estándar o cuando se tienen

3 valores consecutivos por encima del límite de una desviación estándar (aunque

esté por debajo del límite de 2 desviaciones estándar). En este proceso (tal como se

106

describe en el punto de arriba) detenerse en el primer valor anormal que resulte y

marcarlo como “Pivote #1”. Ver además, la historia para tal propiedad (información

de muestras anteriores). Continuar este proceso, de tal forma que primero se

recorrerán todos los datos de salud, después los de contaminación y al final los de

desgaste. Es posible, dependiendo del estado de la muestra, el obtener varios

pivotes en cada una de las dimensiones (SA-CO-DE)

Anotar las conclusiones parciales en cada dato y continúese en el orden

establecido

Al terminar, reúna sus anotaciones, analice si los pivotes o datos con tendencia se

relacionan (explican) entre sí y emita un reporte de lo encontrado. No aventurarse

en las conclusiones, mantenerse siempre en el contexto de los hechos; en todo caso

recomiende hacer o haga una investigación de campo.

Defina acciones para qué hacer con el lubricante y qué hacer con el equipo. Utilice

el código de colores:

Verde – Condición normal, no se requiere acción

Amarillo – Condición anormal, requiere acción

Rojo – Condición crítica, requiere acción inmediata

107

5.4 Diagnóstico y Pronóstico con Análisis de Lubricantes.

Procedimiento.

a) Leer y considerar toda la información referente al equipo que proporcione el reporte

de análisis.

b) Tomar nota de todos los detalles referentes al muestreo, el lugar por donde se toma la

muestra, las condiciones, describir si la máquina estaba en operación, describir forma en

que fue tomada la muestra: por puerto o por válvula de muestreo, en un codo en línea de

retorno, antes o después de los filtros, describir si se purgó la cantidad suficiente, etc.

Deberá tomarse en consideración toda la información disponible a objeto de incluirla en

el momento de obtener conclusiones.

c) Observar el tipo de maquinaria, la industria en la que opera y el ambiente de trabajo

del equipo.

d) Normalizar la información si hace falta.

e) Identificar cada parámetro, con el Código SACODE: Salud (S), Contaminación (C) y

Desgaste (D). Poner letra a la izquierda de cada dato de la Línea Base y la última

muestra reportada.

108

f) Revisar en el siguiente orden: La información de la LB, la data del último análisis y la

data de las diferentes muestras a lo largo del tiempo.

g) Considerar la información de la LB, los datos del fabricante, las fórmulas estadísticas

y los criterios para identificar los parámetros dependientes e independientes del tiempo,

luego calcular y establecerlos límites de precaución y críticos para cada parámetro

utilizando los datos disponibles.

h) Anotar los límites de precaución y crítico a la derecha de cada parámetro.

i) Iniciar lectura primero en cuanto a las propiedades de SALUD, segundo los datos de

CONTAMINACIÓN y al final, los datos correspondientes al DESGASTE.

j) Clasificar los datos en:

- Dato normal, dentro de límites precautorios.

- Datos con tendencia, aún está dentro de límites normales o críticos, pero muestra una

especial tendencia, ya sea de incremento o de disminución.

- Dato anormal y crítico: denominados “pivotes” que servirán como puntos base de

referencia para la calificación del reporte. Son los que están fuera del límite crítico o por

encima del límite de 2 desviaciones estándar o cuando se tienen 3 valores consecutivos

por encima del límite de una desviación estándar (aunque esté por debajo del límite de2

109

desviaciones estándar). En este proceso debe detenerse en el primer valor anormal que

resulte y resaltarlo.

k) Leer el historial para tal propiedad (información de muestras anteriores). Continuar

este proceso, de tal forma que primero se recorrerán todos los datos de salud, después

los de contaminación y al final los de desgaste. Es posible, dependiendo del estado de la

muestra, el obtener varios pivotes en cada una de las dimensiones (SACO-DE).

l) Anotar en el formato las conclusiones parciales: en cada dato y continúese en el orden

establecido.

m) Reunir anotaciones y analizar si los pivotes o datos con tendencia se relacionan entre

sí y se emite un diagnóstico de lo encontrado.

Recomendaciones.

- Las conclusiones deben mantenerse siempre en el contexto de los hechos; si es

necesario se debe recomendar hacer una investigación de campo.

- Se debe plantear acciones sobre qué hacer con el lubricante y qué hacer con el equipo.

- No debe dirigir la atención directamente en los datos de desgaste.

- Utilizar el código de colores.

Las figuras N°26, 27 y 28 muestran 03 casos en Southern Perú de detección de

fallas tempranas en componente principales.

110

Fe

Cu

1 INFORMACIÓN DEL COMPONENTE EN OBSERVACIÓN DIAGNOSTICO POR ANALISIS DE LUBRICANTE Equipos Laboratorio NORMA TECNICA

FLOTA: HORAS DEL COMPONENTE: ESPECTROMETRIA ASTM D6595

EQUIPO : LÍMITE DE HORAS: VISCOSIDAD ASTMD445

OMPONENTE : PRIORIDAD: FLASH POINT ASTM D93

ESTADO: Garantía Ferreyros FTIR ASTM DE2412

PQI Estandar EN61326-1.2006

COMPONENTE:

Al Cr Cu Fe Sn Pb Ag Mo Ni Ti CADMIOANGANES PQI Si Na V H2O Flash Li K Visc TAN TBN Zn P B Ba Ca Mg GLICOL HOLLIN NITRACION OXIDACIÓN SULFATOS

Medida ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ºc ppm ppm cSt MgKOH/g ppm ppm ppm ppm ppm ppm % %w/w Abs/mm2 Abs/mm3 Abs/mm4

20140608 1.7 0.7 2.6 32.6 0.0 1.3 0.0 0.0 0.2 0.0 0.5 0.0 6.0 5.1 2.6 0.0 23.5 216.0 0.1 0.0 84.6 0.0 7.9 1,396.0 1,004.0 0.3 0.3 2,072.0 278.2 0.0 0.8 0.2 2.1 7.2 252 3316

20140615 1.3 0.2 1.2 14.6 0.0 1.7 0.0 0.8 0.2 0.0 0.0 0.0 3.0 4.0 1.8 0.0 0 216.0 0.0 0.0 84.0 0.0 9.1 1,488.0 1,029.0 0.2 0.0 2,113.0 303.3 0.0 0.5 0.0 1.2 4.2 129 3445

20140621 3.0 1.0 2.1 28.1 0.0 0.6 0.0 0.0 0.2 0.0 0.8 0.8 7.0 4.0 1.8 0.0 34 216.0 0.0 0.0 88.7 0.0 8.0 1,317.0 1,022.0 0.1 0.2 2,002.0 286.9 0.0 0.8 0.2 1.8 6.2 229 3545

20140627 0.8 0.3 0.9 13.6 0.0 0.1 0.0 0.0 0.1 0.2 0.6 0.0 1.0 2.3 1.8 0.0 0 216.0 0.1 0.0 88.1 8.9 1,637.0 1,027.0 0.1 0.0 2,176.0 312.2 0.0 0.5 0.0 0.8 3.5 115 3660

20140704 0.8 0.0 1.8 28.4 0.0 3.9 0.0 0.0 0.6 0.7 0.1 0.0 0.0 2.6 1.5 0.0 47 216.0 0.0 0.0 86.1 7.3 1,307.0 974.6 0.2 0.0 1,880.0 266.2 0.0 0.8 0.0 2.4 7.6 237 3782

20140705 0.9 0.0 0.3 4.1 0.0 0.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.0 1.7 2.6 0.0 0 216.0 0.0 0.0 88.7 10.0 1,224.0 913.2 0.1 0.2 1,561.0 246.6 0.0 0.2 0.0 0.2 1.2 25 3807

20140712 0.8 0.2 1.2 12.1 0.0 2.5 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 2.0 1.4 2.4 0.2 0 216.0 0.0 0.0 87.9 8.5 1,322.0 920.7 0.0 0.0 1,982.0 250.7 0.0 0.6 0.0 1.6 5.1 168 3950

20140716 0.6 0.8 1.9 19.6 0.0 1.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 5.0 1.8 2.7 0.1 0 216.0 0.0 0.0 85.5 0.0 10.7 1,155.0 1,049.0 0.0 0.2 1,998.0 277.1 0.0 0.1 0.0 0.1 1.7 242 4024

20140723 2.2 0.6 1.6 13.8 0.0 0.3 0.0 1.0 0.1 0.0 0.0 0.0 8.0 3.9 0.7 0.0 0.0 80.0 9.5 1,382 851.3 0.4 0.0 1,926.0 284.2 195 4219

20140727 2.2 0.7 1.4 16.9 0.0 0.7 0.0 1.0 0.1 0.0 0.0 0.0 1.7 3.9 0.7 0.0 0.0 79.0 1,109 842.1 0.2 0.1 1,974.0 205.3 217 4241

GRAFICO DE DESGASTE Fe, Cu GRAFICO DE DESGASTE Pb, Cu. GRAFICO DE VISCOSIDAD Y HOLLIN

GRAFICO DE PQI Y Fe GRÁFICO DE CONTAMINACIÓN Si, Al GRAFICO DE CONTAMINACION Na

RESULTADOS DE LABORATORIO DE ANALISIS DE LUBRICANTE

TRACTORES 4,054Análisis de Laboratorio

Condición de aceite: Viscosidad con tendencia baja.Contaminación: Tendencia normal Silicio.Desgaste: Tendencia regular ppm Fe.TRTD10T5 10000

HRS COMPT

Motor diesel EJECUCIÓN INMEDIAT A

Diagnóstico de Modos de Falla

Desgaste: Indica desgaste de camisas en desarrollo.Contaminación: No registra ingreso de contaminante externo Silicio.Condición de Aceite: Viscosidad con tendencia baja.RECOMENDACION: Programar evaluación de motor, sistema de inyección, bombas, por tendencia baja Viscosidad de aceite.

Motor diesel ANÁLISIS DE ELEMENTOS FISICOS Y QUIMICOS DE LUBRICANTE - LABORATORIO MANTENIMIENTO PREDICTIVO

FECHADesgaste: Regular Contaminación: Normal Condición de Aceite: Crítico HRS

ACEIT

63

7

1 02 2

5

32.6

14.6

28.1

13.6

28.4

4.1

12.1

19.6

13.8

16.9

0

5

10

15

20

25

30

35

20140608 20140615 20140621 20140627 20140704 20140705 20140712 20140716 20140723 20140727

FECHA DE MUESTRA PQI

Fe

3

2 2 21

32

3

4 4

0

1

1

2

2

3

3

4

4

5

FECHA DE MUESTRA Na

85 8489 88 86 89 88 86

80 79

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

FECHA DE MUESTRA Visc

HOLLIN

5

4 4

2 3

2 12

8

21.71.3

3.0

0.8 0.8 0.9 0.8 0.6

2.2 2.2

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

20140608 20140615 20140621 20140627 20140704 20140705 20140712 20140716 20140723 20140727

FECHA DE MUESTRA Si

Al

33

15

28

14

28

4

12

20

14

17

2.61.2 2.1

0.9 1.80.3 1.2 1.9 1.6 1.4

0

5

10

15

20

25

30

35

20140608 20140615 20140621 20140627 20140704 20140705 20140712 20140716 20140723 20140727

FECHA DE MUESTRA Fe

Cu

1

2

1

0

4

1

3

1

01

2.6

1.2

2.1

0.9

1.8

0.3

1.2

1.91.6

1.4

0

1

1

2

2

3

3

4

4

5

20140608 20140615 20140621 20140627 20140704 20140705 20140712 20140716 20140723 20140727

FECHA DE MUESTRA Pb

Cu

Figura N°26: Resultados de Análisis de Aceites – Tractor D10T – Motor Diésel

111

Fe

Cu

2 INFORMACIÓN DEL COMPONENTE EN OBSERVACIÓN DIAGNOSTICO POR ANALISIS DE LUBRICANTE Equipos Laboratorio NORMA TECNICA

FLOTA: HORAS DEL COMPONENTE: ESPECTROMETRIA ASTM D6595

EQUIPO : LÍMITE DE HORAS: VISCOSIDAD ASTMD445

OMPONENTE : PRIORIDAD: FLASH POINT ASTM D93

ESTADO: Garantia Ferreyros FTIR ASTM DE2412

PQI Estandar EN61326-1.2006

COMPONENTE:

Al Cr Cu Fe Sn Pb Ag Mo Ni Ti CADMIOANGANES PQI Si Na V H2O Flash Li K Visc TAN Zn P B Ba Ca Mg Mg OXIDACIÓN ISOMedida ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ºc ppm ppm cSt ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm Abs/mm3 4 micron 6 micron 14 micron

20140330 1.5 0.4 6.3 4.7 0.0 0.7 0.0 0.1 0.0 0.2 0.2 1.6 16.0 2.8 3.9 0.0 0.0 216.0 0.6 0.0 82.2 0.0 1,347.0 989.1 0.0 0.6 2,827 18.4 0.0 846 33703

20140421 1.2 0.6 6.4 5.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.2 0.0 0.2 1.5 11.0 3.1 3.3 0.0 0.0 216.0 0.5 0.0 85.2 0.0 1,148.0 910.2 0.2 0.4 2,340 15.9 0.0 1198 34055

20140511 1.4 0.1 6.9 5.8 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 0.3 3.0 4.1 3.2 0.0 0.0 216.0 0.5 0.0 81.3 0.0 1,056.0 927.1 0.3 0.3 2,255 12.7 0.0 1528 34385

20140602 0.9 0.4 6.5 4.3 0.0 1.3 0.0 0.0 0.2 0.0 0.0 0.0 2.0 3.1 3.2 0.0 0.0 216.0 0.5 0.0 92.2 0.0 1,386.0 838.7 0.0 0.6 2,764 14.5 0.0 1863 34720

20140624 1.2 0.0 2.4 2.8 0.0 0.2 0.0 0.0 0.0 0.2 0.2 0.0 3.0 1.5 2.6 0.0 216.0 0.2 0.0 92.4 0.0 1,240.0 823.5 0.3 0.0 2,543 11.6 417 35095

20140711 1.3 0.3 2.9 4.1 0.0 2.0 0.1 0.0 0.0 0.0 0.5 1.1 14.0 4.0 2.5 0.2 216.0 0.2 0.0 91.8 0.0 1,155.0 866.9 0.4 0.4 2,686 9.0 732 35410

20140730 1.2 0.1 3.3 3.0 0.0 0.1 0.1 0.0 0.0 0.1 0.0 0.4 11.0 2.7 2.4 0.6 216.0 0.2 0.0 92.0 0.0 1,260.0 848.3 0.2 0.2 2,672 12.0 1062 35740

20140826 0.7 0.0 3.6 3.0 0.0 1.8 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 3.0 2.6 5.7 0.6 216.0 0.2 0.0 85.4 0.0 1,162.0 930.2 0.0 1.9 2,630 13.3 1364 36042

20140915 1.5 0.3 12.7 9.6 0.0 0.3 0.0 0.0 0.5 0.5 0.0 1.1 3.0 6.1 3.5 0.0 0.0 216.0 0.1 0.0 61.2 0.0 1,291.0 902.3 0.2 0.5 2,981 14.9 0.0 544 544

20141009 1.6 0.6 15.9 10.1 0.0 1.2 0.0 0.7 1.8 0.0 0.3 0.1 2.0 4.7 4.9 0.0 216.0 0.1 0.0 59.2 0.0 1,265.0 930.1 0.2 1.3 2,487 14.7 788.0 788

GRAFICO DE DESGASTE Fe, Cu GRAFICO DE DESGASTE Pb, Cu. GRAFICO DE VISCOSIDAD Y OXIDACION

GRAFICO DE PQI Y Fe GRÁFICO DE CONTAMINACIÓN Si, Al GRAFICO DE CONTAMINACION Na

RESULTADOS DE LABORATORIO DE ANALISIS DE LUBRICANTE

VOLQUETES 788Análisis de Laboratorio

Condición de aceite: Viscosidad con tendencia baja.Contaminación: Tendencia normal ppm Si.Desgaste: Tendencia creciente ppm Fe, Cu.VQT2 14000

HRS COMPTCONTADOR DE PARTICULAS

Transmisión EJECUCIÓN INMEDIAT A

Diagnóstico de Modos de Falla

Desgaste: Indica desgaste de cojinetes/engranes en desarrollo.Contaminación: Probable contaminación con aceite hidráulico.Condición de Aceite: Viscosidad con tendencia baja consecutivo.RECOMENDACION: PARAR EQUIPO. Evaluar presurizar sistema, baja Viscosidad de aceite, posible ingreso de aceite hidráulico; la baja viscosidad generará temperatura, degradación de aceite y desgaste de componente. Eliminar causa/raiz y cambiar aceite.

Caja de Empuje ANÁLISIS DE ELEMENTOS FISICOS Y QUIMICOS DE LUBRICANTE - LABORATORIO MANTENIMIENTO PREDICTIVO

FECHADesgaste: Crítico Contaminación: Normal Condición de Aceite: Crítico HRS

ACEIT

5 56

43

43 3

10 10

16.0

11.0

3.02.0

3.0

14.0

11.0

3.0 3.02.0

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20140330 20140421 20140511 20140602 20140624 20140711 20140730 20140826 20140915 20141009

FECHA DE MUESTRA Fe

PQI

4

3 3 3

3 2 2

6

4

5

0

1

2

3

4

5

6

20141009

FECHA DE MUESTRA Na

82 8581

92 92 92 9285

61 59

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

20141009

FECHA DE MUESTRA Visc

OXIDACIÓN

33

4

3

1

4

3 3

6

5

1.51.2 1.4

0.91.2 1.3 1.2

0.7

1.5 1.6

0

1

2

3

4

5

6

7

20140330 20140421 20140511 20140602 20140624 20140711 20140730 20140826 20140915 20141009

FECHA DE MUESTRA Si

Al

5 56

43

43 3

10 10

6.3 6.4 6.9 6.5

2.4 2.9 3.3 3.6

12.7

15.9

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20140330 20140421 20140511 20140602 20140624 20140711 20140730 20140826 20140915 20141009

FECHA DE MUESTRA Fe

Cu

10 0

10

2

0

20

1

6.3 6.4 6.9 6.5

2.4 2.9 3.3 3.6

12.7

15.9

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20140330 20140421 20140511 20140602 20140624 20140711 20140730 20140826 20140915 20141009

FECHA DE MUESTRA Pb

Cu

Figura N°27: Resultados de Análisis de Aceites – Volquete 793C – Transmisión

112

Fe

Cu

1 INFORMACIÓN DEL COMPONENTE EN OBSERVACIÓN DIAGNOSTICO POR ANALISIS DE LUBRICANTE Equipos Laboratorio NORMA TECNICA

FLOTA: HORAS DEL COMPONENTE: ESPECTROMETRIA ASTM D6595

EQUIPO : LÍMITE DE HORAS: VISCOSIDAD ASTMD445

COMPONENTE : PRIORIDAD: FLASH POINT ASTM D93

ESTADO: Garantia Hofman FTIR ASTM DE2412

PQI Estandar EN61326-1.2006

COMPONENTE:

Al Cr Cu Fe Sn Pb Ag Mo Ni Ti CADMIO MANGANESO PQI Si Na V H2O Flash Li K Visc TAN Zn P B Ba Ca Mg Mo OXIDACIÓN CONTADOR DE PARTICULAS ISO

Medida ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ºc ppm ppm cSt ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm Abs/mm3 PARTICULAS >4u PARTICULAS >6u PARTICULAS >14u5 0 1 48 0 1 1 5 2 4 4 3 131 6 10 1 500 212 1 2 268< ; 402> 3 1 216 32 0 8 0 5 10 10 10

20140322 0.8 0.0 0.2 22.0 0.0 0.0 0.0 1.6 0.7 0.3 0.4 0.0 85.0 5.7 0.2 0.0 0.0 216.0 0.1 0.0 328.0 1.3 2.3 247.8 1.8 0.0 0.0 0.1 1.6 0.0 1263 34457

20140418 2.1 0.3 0.3 52.3 0.0 0.3 0.0 3.7 1.0 0.0 0.0 1.0 144.0 6.4 0.6 0.0 0.0 216.0 0.1 0.0 321.3 2.3 2.5 359.9 2.2 0.0 0.0 1.2 3.7 1.6 1761 34955

20140509 1.4 0.0 0.2 51.2 0.0 0.0 0.0 2.9 0.4 0.3 0.7 0.0 137.0 5.2 0.5 0.0 0 216.0 0.1 0.0 305.9 0.0 0.0 332.8 2.2 0.0 0.0 0.2 2.9 0.0 2110 35304

20140529 0.4 0.9 0.1 17.2 1.1 0.0 0.0 0.4 0.5 0.0 0.0 1.1 46.0 18.2 0.1 0.0 2.0 216.0 0.0 0.0 320.7 0.0 0.0 389.3 0.8 0.0 0.0 0.0 0.4 0.2 38 35582

20140614 0.9 0.0 0.2 24.0 0.0 1.0 0.0 0.0 0.0 0.1 0.5 0.0 56.0 18.1 0.2 0.0 0 216.0 0.0 0.0 327.9 1.7 3.9 370.5 0.8 0.0 2.7 0.2 0.0 1.2 435 35979

20140702 0.7 0.0 0.2 33.6 0.7 1.4 0.1 0.4 0.5 0.4 0.0 0.0 84.0 12.3 0.1 0.0 0 216.0 0.0 0.0 322.3 2.2 2.2 375.6 0.7 0.0 0.4 0.2 0.4 1.9 755 36299

20140720 0.7 0.3 0.2 34.4 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 0.1 0.0 0.0 82.0 7.0 0.1 0.0 0 216.0 0.0 0.0 316.7 2.4 1.9 336.5 0.7 0.0 0.4 0.1 0.0 2.8 1126 36670

20140831 0.2 0.3 0.1 19.2 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 39.0 16.8 0.1 0.1 0 216.0 0.9 0.0 346.0 2.0 3.9 367.7 0.5 0.0 0.8 0.1 0.0 2.8 205 910

20140902 0.3 0.0 0.2 34.6 0.6 0.8 0.1 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 102.0 15.9 0.1 0.4 0 216.0 0.8 0.0 327.5 2.3 3.0 357.3 0.7 0.0 0.9 0.1 0.0 2.2 225 930

20140920 0.7 0.1 0.2 13.5 0.3 0.1 0.0 1.3 0.0 0.0 0.9 0.0 1.0 20.7 0.0 0.7 0 216.0 0.3 0.0 338.2 0.0 0.3 280.4 1.9 0.0 0.3 0.1 1.3 0.0 277 1219

GRAFICO DE DESGASTE Fe, Cu GRAFICO DE DESGASTE Pb, Cu. GRAFICO DE VISCOSIDAD Y HOLLIN

GRAFICO DE PQI Y Fe GRÁFICO DE CONTAMINACIÓN Si, Al GRAFICO DE CONTAMINACION Na

FECHADesgaste: Crítico Contaminación: Normal Condición de Aceite: Normal HRS

ACEITHRS

COMPT

Caja de Izar EJECUCIÓN INMEDIATA

Diagnóstico de Modos de Falla

Desgaste: Desgaste de engranajes, rodamientosContaminación: No registra el ingreso de contaminantes externos.Condición de Aceite: NormalRECOMENDACION: Parar el equipo y evaluar alta tasa de desgaste y temperatura elevada de rodamientos (110 °C).

Caja de Izar ANÁLISIS DE ELEMENTOS FISICOS Y QUIMICOS DE LUBRICANTE - LABORATORIO MANTENIMIENTO PREDICTIVO

RESULTADOS DE LABORATORIO DE ANALISIS DE LUBRICANTE

Palas 1,219Análisis de Laboratorio

Condición de aceite: NormalContaminación: Tend. normal ppm Si,Al,Na.Desgaste: Tend. Elevada ppm Fe, PQIPAT5 10000

0

0

0

0

0

0

0

0

0 0

22

52 51

17

24

34 34

19

35

13

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

0

0

0

0

0

0

0

0

20140322 20140418 20140509 20140529 20140614 20140702 20140720 20140831 20140902 20140920

FECHA DE MUESTRA Cu Fe

0

0

0

0

0

0

0

0

0 0

0

0

0 0

1

1

0 0

1

00.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

0

0

0

0

0

0

0

0

20140322 20140418 20140509 20140529 20140614 20140702 20140720 20140831 20140902 20140920

FECHA DE MUESTRA Cu Pb

328

321

306

321

328322

317

346

328

338

280.0

290.0

300.0

310.0

320.0

330.0

340.0

350.0

0

0

0

0

0

1

1

1

1

1

1

20140322 20140418 20140509 20140529 20140614 20140702 20140720 20140831 20140902 20140920

FECHA DE MUESTRA Visc

85

144137

4656

84 82

39

102

1

22

52 51

17

24

34 34

19

35

13

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

50.0

60.0

0

20

40

60

80

100

120

140

160

20140322 20140418 20140509 20140529 20140614 20140702 20140720 20140831 20140902 20140920

FECHA DE MUESTRA PQI Fe

1

2

1

0

11 1

00

16 6

5

18 18

12

7

1716

21

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

0

1

1

2

2

3

20140322 20140418 20140509 20140529 20140614 20140702 20140720 20140831 20140902 20140920

FECHA DE MUESTRA Al Si

0

1

1

0

0

0 00 0

00

0

0

0

0

1

1

20140322 20140418 20140509 20140529 20140614 20140702 20140720 20140831 20140902 20140920

FECHA DE MUESTRA Na

RETORNAR

Figura N°28: Resultados de Análisis de Aceites – Pala Bucyrus – Caja de Izar

113

Para el caso de la Figura N°26: Motor Diésel – Tractor de Orugas.

Para los motores diésel de combustión interna la contaminación con combustible es

una de las principales causas de falla catastrófica, ya que impacta sobre los siguientes

aspectos:

Disminución de la viscosidad del lubricante

Disminución de la resistencia de película, ocasionando contacto metal-metal,

incrementando el desgaste, especialmente en la zona anillo/pistón/cilindro.

Incremento en la volatilidad (en casos extremos puede ocasionar explosión

del motor), bajo punto de inflamación del lubricante.

Baja presión de aceite en el sistema de lubricación del motor.

Incrementa la acidez del lubricante provocando corrosión en los componentes

del motor.

La viscosidad límite a 40°C de acuerdo a las recomendaciones de noria latín américa

(ver Tabla N°21), sería de: 104x0,9 = 93,6 cSt. Y por experiencia se determinó como

límite en 83 cSt, lo cual difiere mucho de la recomendación general. Se debe tener en

cuenta que se trata de un motor Accert (Tipo de motor, generación de bajas

emisiones al medio ambiente). Al tenerse los 02 últimos valores por debajo de este

límite crítico y además de tener incrementos en niveles de desgaste de Cu y Fe, se

realizó el reporte de condición mostrado en la Figura N°26, indicándose una

prioridad inmediata de intervención. En la intervención se determinó la falla de 04

inyectores de combustible.

114

Para el caso de la Figura N°27: Transmisión – Volquete CAT 793C.

Para las transmisiones que suelen realizar altas revoluciones y por tanto el

requerimiento de la película de lubricación es muy importante para conservar los

claros dinámicos de los componente para asegurar un buen funcionamiento de los

mismos.

De acuerdo con las recomendaciones de noria latín américa (ver Tabla N°21), se

tendría un valor crítico para un viscosidad a 40 °C: 100x0.9 = 90,0 cSt. De acuerdo a

nuestra experiencia se evidencia incrementos en los niveles de desgaste de

componentes metálicos cuando se tienen viscosidad por debajo de 80 cSt.

Teniendo en cuenta que es un componente que solo tiene 788 horas de servicio,

componente que se encuentra en garantía hasta las 5000 horas de servicio, pues las

reparaciones indican que posterior a esas horas de servicio no se garantiza el

funcionamiento del componente reparado la falla producida puede ser de alto

potencial catastrófico. La frecuencia de mantenimiento de estos equipos se realiza

aprox. Cada 15 días. Como se muestra en la figura N°27 se determinó de forma

consecutiva en 02 mantenimientos del equipo, por lo que la condición presentada es

la misma y de acuerdo al mantenimiento preventivo el aceite se debería cambiar cada

2000 horas, con lo que la transmisión en estas condiciones no podría haber

culminado su funcionamiento hasta su cambio preventivo. Se reportó la condición

con prioridad de atención, lográndose encontrar en la falla del sistema hidráulico por

donde se estaba pasando este aceite de menor viscosidad al sistema de la transmisión.

115

Para el caso de la Figura N°28: Caja de Izar – Pala Bucyrus 495HR.

La pala electromecánica al ser un equipo que deposita el mineral en los volquetes

para al transporte al botadero y líneas de producción (zona de chancado primario) es

de vital importancia asegurar altos niveles de confiabilidad del mismo. Cada pala

electromecánica carga entre 15 a 20 volquetes mineros, si tuviera perdida de

funcionamiento estaría afectando el trabajo de esos equipos.

En la figura N°28, se aprecia para los resultados del 31/08/2015, Fe= 19 ppm y

PQI=31. Niveles que se encuentran muy por debajo de los límites de alerta

determinados en este caso estadísticamente (enfoque predictivo), pero los inspectores

de campo del equipo indican que se viene presentando incremento en las

temperaturas del rodamiento de la caja de izar, por lo que se toma una muestra el

02/09/2015 encontrándose niveles de Fe=34 ppm y PQI=102 niveles más altos y

próximos a los valores de alerta (Fe= 50 ppm y PQI=120) y también continuo

reportando incrementos de temperatura de los rodamientos.

Se analizó la tasa de cambio de estos parámetros encontrándose que eran muy altos

por lo que se decidió para el equipo para realizar una Videoscopía (ver con un

dispositivo de cámara el interior del componente) a la caja de izar, encontrándose el

rodamiento en mal estado con rotura de canastillo y dientes de engranaje rotos, se

realizó el paro del equipo para evitar mayor deterioro. En el informe de falla se

determinó una mala instalación por parte de proveedor ganándose la garantía por

falla prematura del componente.

116

5.5 Los beneficios económicos del análisis de lubricantes.

Teniendo en cuenta los casos presentados en las Figuras N°26, N°27 y N°28.

Los costos por la detección temprana de los modos de falla en los casos mostrados,

se considerarán de la siguiente manera:

- Costos por tiempo de vida útil remanente:

Costo del componente*(Tiempo de cambio-Tiempo de servicio)/Tiempo de

cambio

- Costos por parada de equipo (Costo Down Time). Es decir lo que deja de

producir.

Costo por hora de parada del equipo*tiempo de parada del equipo

Para el caso de la Figura N°26:

- Costo por tiempo de vida útil remanente

170 000*(10000-4054)/10000= 101082 USD

- Costos por para de equipo

300*104= 31 200 USD

Costo Total= 132 282 USD

117

Para el caso de la Figura N°27:

- Costo por tiempo de vida útil remanente

170 000*(14000-788)/14000= 160431 USD

- Costos por para de equipo

500*124= 62000 USD

Costo Total= 222 431 USD

Para el caso de la Figura N°28:

- Costo por tiempo de vida útil remanente

1 000 000*(25000-788)/25000= 968 480 USD

- Costos por para de equipo

10000*24= 240 000 USD

Costo Total= 1 208 480 USD

Teniendo en cuenta estos cálculos sencillos los ahorros obtenidos en estos 03 casos

asciende a: 1 563 193 USD.

118

CONCLUSIONES

1. Se concluye que el Análisis de Lubricantes es una herramienta muy valiosa

del mantenimiento basado en condición, que logra detectar modos de falla

que podrían convertirse en fallas catastróficos de la maquina implicando

grandes pérdidas económicas.

2. La técnica SACODE mediante su enfoque proactivo (protectivo) y predictivo

, permite la clasificación de los parámetros de Análisis de Lubricantes de

modo que al controlar los aspectos de Salud y Contaminación del Lubricante

logramos extender la vida del mismo, mientras que el enfoque predictivo por

desgaste de la maquinaria mediante los límites condenatorios podemos

identificar comportamientos anormales en la maquinaría para poder

recomendar su evaluación temprana y volver la maquinaria a un

comportamiento normal.

3. Para implementar un programa de Análisis de Lubricantes debemos buscar la

integridad del programa realizando el monitoreo de los equipos críticos

(aquellos que impactan sobre los procesos producción), la toma de la muestra,

los puntos de muestreo, las técnicas analíticas para la detección de los modos

de falla de la maquinaria por tipo de aplicación (motores diésel, transmisión,

sistemas hidráulicos, compresores), el establecimiento de los Límites y/o

Alertas, la línea base del aceite nuevo y la integración con otras técnicas del

mantenimiento basado en condición.

119

APÉNDICE A

NORMA ASTM D7889-13

120

121

122

123

124

125

126

APÉNDICE B

NORMA ASTM D6595-00

127

128

129

130

131

APÉNDICE C

NORMA ASTM D97-04

132

133

134

135

136

137

138

139

APÉNDICE D

140

NORMA ASTM D892-03

141

142

143

144

145

146

APÉNDICE E

NORMA ASTM D6810-02

147

148

149

150

151

152

APÉNDICE F

NORMA ASTM D2272-02

153

154

155

156

157

158

159

160

161

162

163

164

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Selección de las pruebas por tipo de máquina y modo de falla. 24. Noria Corporation. Diplomado análisis de lubricantes nivel I. Módulo 14:

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Aceites básicos: minerales, sintéticos y vegetales. 29. Noria Corporation. Diplomado análisis de lubricantes nivel II. Módulo 8:

Entendiendo la importancia de los aditivos.