Mantenimiento Preventivo Y Predictivo (analisis De Aceites) 176b53

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1.- MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y PREDICTIVO

Mantenimiento es el conjunto de acciones, operaciones y actitudes tendientes a poner o reestablecer un bien a un estado especifico que le permitan asegurar un servicio determinado. Mantener es realizar operaciones tales como: limpieza, lubricación, inspección, conservación, reparaciones y mejoras que permitan conservar el potencial de un equipo para asegurar su continuidad y garantizar su calidad de producción. El mantenimiento ha pasado por diversas concepciones y técnicas entre las cuales cabe destacar: 1. Mantenimiento correctivo o de funcionamiento hasta la averia (MR). En esta estrategia se le permite a la máquina operar hasta que falle, sólo en ese instante se realiza la reparación o reemplazo de la misma. A este tipo de mantenimiento también a veces se le llama reactivo. 2. Mantenimiento preventivo basado en tiempo (MP). Es el mantenimiento que se realiza a los equipos de una industria o planta en forma planificada y programada

anticipadamente,

con

base

en

inspecciones

periódicas

y

debidamente establecidas según la naturaleza de cada máquina y encaminada a descubrir posibles defectos que puedan ocasionar paradas imprevistas de los equipos o daños mayores que afecten la vida útil del equipo. El mantenimiento preventivo más que una técnica especifica de mantenimiento es una filosofía o estado de animo que comienza desde el momento en que se diseña el equipo, ya que allí se piensa (o se debería) en la facilidad de mantenimiento y montaje, en la fiabilidad, duración y cuidado de cada una de sus partes.

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3. Mantenimiento predictivo o basado en la condición de la máquina (MPD). Consiste en determinar en todo instante la condición mecánica real de la máquina mientras ella se encuentra operando, a través de un programa sistemático de mediciones de algunos parámetros o síntomas. El mantenimiento, entonces, se programa de acuerdo a la evolución de su condición mecánica. Nombres sinónimos que se usan para este tipo de mantenimiento son: Mantenimiento según condición o mantenimiento sintomático. El mantenimiento preventivo realizado a intervalos de tiempos regulares es un avance respecto a la prevención de averias inesperadas.

Las averias no se

producen a intervalos regulares de tiempo, sino que se producen a intervalos de tiempo de acuerdo a una distribución como la indicada en la figura 9. De aquí que el intervalo de tiempo entre detenciones que se elige, es un valor de compromiso entre un intervalo corto (sobre mantenimiento) que resulta seguro, pero muy caro, y un intervalo largo (submantenimiento) que es barato, pero hay riesgo de que ocurran muchas fallos durante dicho intervalo. El intervalo de tiempo entre detenciones se determina a menudo estadísticamente como el período de tiempo durante el cual el fabricante espera que menos del 2% de máquinas nuevas o totalmente revisadas fallen, es decir, una confiabilidad del 98 %. Este intervalo de intervención debe ser revisado continuamente, ya que estudios demuestran que dicho valor cambia a lo largo de la vida de la máquina. El otro tipo de mantenimiento es el basado en la condición o estado de la máquina. En este tipo de mantenimiento, las revisiones a intervalos fijos de tiempo se sustituyen por mediciones de ciertos síntomas o parámetros a intervalos fijos. Esto se denomina control y seguimiento de la condición, o monitoreo de la condición (CM). El principio de mantenimiento predictivo es que la intervención de la máquina se realiza únicamente cuando los mediciones indican que es necesario. Esto está de acuerdo con el recelo que la mayoría de los ingenieros tiene en intervenir las máquinas que funcionan bien. Todo lo anterior parece

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indicar que el mantenimiento predictivo es lo ideal, sin embargo, en su aplicación no es tan directo como parece serlo, como veremos más adelante.

Figura 9. Intervalo entre averias.

Si se considera la vida normal de una máquina dejando de lado las situaciones accidentales, una curva típica de la evolución teórica en el tiempo de la magnitud medida indicativa de las averias a controlar es como la indicado en figura 10. El intervalo de tiempo entre mediciones deberá ser lo bastante pequeño como para registrar un número suficiente de mediciones que permitan la predicción. Cuando se registra un cambio significativo en la magnitud monitoreada se deberá disminuir drásticamente el período entre mediciones con el objeto de poder controlar la rapidez de aumento del deterioro. Cuando el valor de la magnitud medida supera un nivel de alerta elegido de antemano, se tiene una indicación de que se ha producido un cambio en la condición o estado de salud de la máquina y se deberá empezar a planificar su intervención. Se debe también especificar un nivel de peligro que la máquina no debe superar, pues al hacerlo arriesga una averia catastrófica.

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MAGNITUD DE LA MEDIDA

7

Nivel de peligro

6 5 4

Nivel de alerta

3 2 a

1 0

Tiempo t1

t2

t3

tn MP

ta:

Tiempo proyectado en alcanzar el limite de alerta

tp:

Tiempo proyectado en alcanzar el límite de peligro

ta tp

Tg( a ): Razón de cambio de la magnitud monitoreada MP:

Fecha de planificación de detención en un mantenimiento preventivo

Figura 10. Curva típica de la evolución teórica en el tiempo de la magnitud medida indicativa de las averias a controlar.

Los niveles de alerta y peligro, punto fundamental en la confiabilidad del sistema, deberá ser discutido con el constructor de la máquina y basado en diversos estándares internacionales.

2.- ANALISIS DE ACEITES

En el éxito de un programa de análisis de lubricantes, el muestreo juega un papel fundamental. Con un correcto muestreo lograremos obtener muestras de lubricantes representativas que nos permitirán :

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

Determinar el estado del lubricante en el equipo.



Determinar los niveles de desgaste del equipo.



Asegurar el correcto funcionamiento de los componentes mecánicos.



Determinar la efectividad de su sistema de filtrado.



Confirmación de una averia detectada por otras tecnologías de mantenimiento.

Las partículas de desgaste, la corrosión, la degradación del aceite, y la contaminación proporcionan información de diagnóstico valiosa sobre la condición del aceite así como la condición de las superficies desgastadas de la máquina. Por lo tanto, es importante que estas partículas, si están presentes en la máquina, estén también presentes en la muestra del aceite enviada al laboratorio de análisis de aceite. El funcionamiento óptimo en el muestreo del aceite depende directamente de tener éxito en las áreas siguientes: 2.1

Selección de puntos óptimos de muestreo.

En el pasado cuando el

análisis de aceite era utilizado solamente para programar cambios de aceite, la localización del punto de muestreo no era tan importante. Sin embargo los programas de análisis de aceite modernos se centran también en la evaluación de la condición de la máquina. Para sistemas de aceite circulantes, la mejor localización del punto de muestreo rutinario, es una zona viva del sistema contracorriente desde los filtros donde están concentradas la mayoría de las partículas contaminantes (contaminación externa o partículas de desgaste). Esto significa generalmente que el muestreo debe realizarse en la línea de retorno o drenaje para maximizar la densidad de la información deseada (información de los componentes de la maquina), mientras que reduce al mínimo la perturbación de los datos debido a la filtración, asentamiento y dilución.

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En algunos casos donde el aceite drena de nuevo al tanque sin ser dirigido a través de una línea (por ejemplo: motores diesel), la línea de presión de la bomba (antes del filtro) debe ser utilizada como punto de muestreo rutinario (primario). Esta localización identificará cualquier suciedad que viene con el aceite, o adicionadas a través de sellos defectuosos o respiradores y confirmará la capacidad del filtro para mantener un equilibrio entre las partículas ingresadas (externas y generadas) y las partículas eliminadas (por filtración) dentro de los niveles de limpieza establecidos. Este punto de muestreo también le permitirá evaluar las características homogéneas del aceite (viscosidad, TAN, etc.). Evite siempre el muestreo de zonas muertas tales como tanques y depósitos estáticos. Es importante que al tomar la muestra en líneas el aceite este circulando libremente en ese momento y si es en tanques se debe agitar por circulación con bombas. Es fundamental entonces escoger un punto de extracción de muestra que permita obtener muestras representativas con facilidad, preferiblemente sin necesidad de remover guardas u otras partes de la maquina. Cuando el punto de muestreo primario revela un problema del estado de la maquina, un segundo punto de muestreo debe localizarse en el sistema. Estos puertos secundarios se utilizan como puntos de diagnostico y sirven para localizar el componente o el circuito con problemas. La siguiente guía ilustra los sitios óptimos para toma de muestras de los equipos industriales y motores de combustión interna: 2.1.1 Motores de Combustión Interna. El aceite circulante alrededor de los motores de combustión interna ayudan a remover una parte del calor de la combustión, pero su principal función es reducir la fricción entre las partes móviles. El aceite lubricante es mantenido en un deposito o cárter, en la parte inferior del motor. El cual es bombeado desde el cárter a través de filtros y conductos hacia; los cojinetes principales (los que soportan el cigüeñal), los balancines en la cabeza

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del cilindro (que operan las válvulas), las cabezas de biela ( donde conectan la biela y el cigüeñal) y el tren de válvulas. En la mayoría de los motores de tamaño de tamaño pequeño a mediano, los cilindros del pistón y las paredes del cilindro son lubricadas por salpique de aceite, por la rotación del cigüeñal. Después de este recorrido todo el aceite se devuelve al cárter de donde es enviado de nuevo al circuito. Asegúrese de: 

Tomar las muestras de una conexión o punto antes del filtro de aceite o directamente afuera de la línea principal de suministro al motor (ver figura 11).



Siempre tomar la muestra del mismo punto.



La cantidad total del aceite en circulación es igual en cada muestreo.



Tomar la muestra solamente cuando el aceite ha alcanzado su temperatura normal de operación con el motor operando.



Drenar las muestras dentro de un recipiente completamente limpio.

Figura 11. Muestreo en motores de combustión interna.

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Evite: 

Tomar las muestras de puntos con poco flujo de aceite o baja presión en el sistema, tales como: sumidero de aceite o cárter, líneas auxiliares, líneas de succión o descarga del purificador.



Tomar la muestra con el motor apagado, para evitar la falta de flujo y presión.

2.1.2 Sistemas Hidráulicos La toma de la muestra de aceite en un sistema hidráulico se debe realizar en la línea de retorno contracorriente desde el filtro para análisis rutinarios. ver figura12. M o to r e s , V a lv u la s c ilin d r o s , a c t u a d o r e s P u n to d e M u e s tr e o Bom ba

F ilt r o

TA N Q U E Figura 12. Punto de toma de muestra en sistemas hidráulicos.

Asegúrese de: 

Tomar la muestra en la línea de retorno antes del filtro.



El punto de muestreo debe estar ubicado después que el aceite ha pasado por el último elemento o componente que “trabaja” en el sistema, ya sea motor, Válvula, cilindro, o actuador.

2.1.3 Cajas de Engranajes Asegúrese de: 

Tomar la muestra de algún punto conveniente antes que el aceite ingrese a la caja de engranajes.

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

Tomar la muestra en sistemas de circulación, entre el enfriador de aceite (si lo hay) y la caja.



Tomar la muestra en sistemas lubricados por salpique en el punto medio del deposito de aceite. S a lid a

F ilt r o

P u n to d e M u e s tre o P u e rto d e D r e n a je

Figura 13. Punto optimo de muestreo en cajas de engranajes.

2.1.4 Compresores Asegúrese de: 

Tomar la muestra en la línea de aceite antes del filtro.



En compresores de aire reciprocantes lubricados por salpique o por anillo donde el aceite se encuentra en el deposito o cárter en el punto medio del deposito de aceite.



Los compresores húmedos tipo tornillo requieren muestreo de aceite con mayor frecuencia que un compresor reciprocante o centrífugo. La mayoría de los compresores rotativos son de tipo inyección de aceite en el que el aceite es inyectado a la cámara de compresión a través de un canal central. Donde el aceite se mezcla y evita el o con los rotores y sella cualquier espacio entre ellos. El mismo aceite es bombeado a los rodamientos del rotor para

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lubricarlos. El sistema de lubricación de un compresor típico de tornillos se ilustra en la figura 14.

S e p a r a d o r d e A ir e / A c e ite

C o m p re s o r d e T o r n illo D e p o s it o d e A c e ite

V a lv u la r e g u la d o r a d e T e m p e ra tu ra

D r e n a je P u n to d e M u e s tre o

E n fr ia d o r d e A c e it e

F iltr o d e S u c c ió n

F iltr o d e A c e it e A ir e

A ir e /A c e ite

A c e it e

Figura 14. Sistema de lubricación de un compresor rotatorio de tornillos.

El aire comprimido producido por los compresores con aceite inyectado lleva una cantidad significativa de aceite con él. Este aire no puede salir de la maquina por razones ambientales y económicas por lo que el separador de aceite (coolascer) se convierte en una característica importante del sistema de lubricación para eliminar la mayor parte del aceite en el aire comprimido y devolverlo al sistema de circulación. Un filtro terminal a la entrada del deposito de aire comprimido elimina cualquier resto de aceite que no haya sido extraída por el separador. 2.1.5 Turbinas 

Localice su primer puerto de muestreo en el la línea de retorno común para todos los componentes del equipo.



Pruebe el aceite en la línea de la presión delante de los componentes de trabajo. Este punto primario rápidamente le dice si el problema está en el lado de los componentes la máquina o en el lado de suministro de la máquina (depósito, respiradero, filtros, etc.).

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E n g r a n a je s d e R e d u c c ió n C o jin e t e C o jin e t e d e E m p u je S

S

S

P

B o m b a p r im a r ia P P

Bom ba

M U E S T R E O P R IM A R IO P A R A T E N D E N C IA S

S S

S

D r e n a je de Agua

UE TA N Q

S

M U E S T R E O S E C U N D A R IO P A R A D IA G N O S T IC O

A c o n d ic io n a d o r d e A c e ite C e n tr ifu g a d o r e s

Figura 15. Punto de toma de muestra entre el enfriador y la turbina.



Si el problema está en el lado de la máquina, utilice los puertos de muestreo secundario , para monitorear cada componente independientemente. Si todos los componentes están generando un nivel alto de desgaste, el problema esta probablemente relacionado con el lubricante (lubricante equivocado o degradado, agotamiento de aditivos, contaminación por agua, etc.) o relacionado a desalineamiento por carga. Si el problema se localiza en un solo componente, usted tiene el problema exacto. Además, pueden dirigirse los análisis y esfuerzos de diagnóstico eficazmente hacia el componente averiado. Pueden fijarse las tareas de mantenimiento requeridas con la precisión y confianza.



hay casos dónde los puertos de muestreo secundarios pueden volverse, puertos rutinarios de monitoreo (primarios). Si un componente del equipo tiene una historia de confiabilidad pobre, o si la máquina es super-crítica, podría monitorearse cada componente individualmente.

2.2 Recoger muestras representativas. Una vez que un punto de muestreo se seleccione y se valide correctamente, una muestra debe ser extraída sin alterar la

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integridad de los datos. Con el objeto de tomar una muestra representativa, es necesario que el equipo a muestrear se encuentre a la temperatura normal de operación. Esto asegurará que los materiales insolubles y semisolubles se suspendan en todo el volumen del aceite. Por otra parte, las máquinas se deben muestrear siempre en su ambiente de trabajo característico, idealmente mientras están en funcionamiento. Asimismo, durante el muestreo, las máquinas se deben hacer funcionar bajo cargas, velocidades, y los ciclos normales de trabajo. Las muestras obtenidas de equipos que han estado inactivos durante mucho tiempo no son representativas. Las válvulas de muestreo se deben vaciar bien antes del muestreo. Nunca llene una botella de muestreo más que tres-cuartos de su capacidad para permitir la agitación adecuada por el laboratorio. Evite los métodos de muestreo que implican el quitar la tapa de la botella, especialmente donde está presente contaminación atmosférica significativa. Es importante tomar las muestras de la misma manera, en el mismo lugar y siguiendo los procedimientos que ha continuación se detallan. Existen dos procedimientos para obtener muestras representativas de aceite: 2.2.1 Drenar la Muestra. Esta es la forma más rápida, simple y limpia de tomar una muestra. Asegúrese que la conexión de toma o punto de derivación no este en un área “muerta” donde los contaminantes puedan depositarse (área de poca flujo de aceite o sin presión). 

Procedimiento – Drenaje mediante unión o punto derivación

1. abra la válvula y deje drenar una pequeña cantidad de aceite. 2. ubique el recipiente de toma de muestra en el flujo de aceite. 3. cuando el frasco esté lleno, tápelo herméticamente para evitar contaminación de la muestra. 4. coloque la etiqueta de identificación respectiva.

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Es importante aguardar que la temperatura del lubricante baje dentro del envase y luego colocar el tapón. 

Procedimiento – Tapón de drenaje.

En los sistemas no circulantes los tapones de drenaje en el cárter o sumidero de aceite pueden ser usados si no hay otra alternativa satisfactoria o disponible. El muestreo se puede realizar eficazmente desde los puertos de drenaje si un suficiente volumen de aceite se vacía antes de obtener la muestra real. Las muestras de aceite tomadas de esta forma pueden dar altas lecturas de contaminantes, como polvo, metales, etc., que no son el fiel reflejo de la realidad. Por esto, es necesario que se tenga especial cuidado durante la recolección de la muestra. El siguiente procedimiento es recomendado: 1. Limpie cuidadosamente el área alrededor del tapón de drenaje. 2. Remueva el tapón de drenaje y permita que cerca de 200 a300 ml. de aceite sean evacuados. 3. Ubique el frasco recolector en el flujo de aceite. 4. Tape herméticamente el frasco y coloque la etiqueta correspondiente. 2.1.2.2

Succión de la Muestra.

Este método puede ser usado si no hay

disponible un punto de derivación o conexión para el drenaje de la muestra. se utiliza un tubo que sale del instrumento catador, especialmente para sistemas grandes. Se debe tener cuidado de muestrear siempre a una distancia fija dentro del tanque. Es indispensable que los tubos o mangueras utilizados para la toma se remplacen después de cada muestra, para evitar la contaminación entre muestras. La limpieza (Flushing) del tubo de succión es también importante.

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El muestreo estático por bomba de vació puede ser mejorado instalando una válvula de muestreo de rápida conexión a la cual se asocia la bomba de vacío. Esto requerirá a menudo perforar ligeramente la pared del tanque o casco. Es mejor si la válvula puede localizarse cerca de las líneas de retorno, donde la turbulencia es más alta. 

Procedimiento- Toma de muestra mediante Bomba de Vació.

1. Inserte cerca de 5 cm. de manguera por el puerto respectivo de la bomba. 2. Coloque el frasco de recolección de la muestra, roncándolo a la bomba. Ensamble firmemente para asegurar buen sello. La boca del frasco debe estar a nivel con el extremo de la manguera. 3. Presione el pistón de la bomba completamente hacia delante e introduzca el otro extremo de la manguera en el equipo. En lo posible, asegúrese que la muestra no se tome del fondo del cárter, lo que ocasionaría que la misma no sea representativa. 4. Soporte con la mano la bomba y el frasco ensamblados, hale el pistón hacia atrás con un movimiento suave y continuo. Repita si es necesario. 5. Asegúrese de drenar suficiente aceite para llenar el recipiente. 6. Es importante que el conjunto frasco-bomba se mantenga en posición vertical para prevenir que el aceite contamine la bomba. De llegar a ocurrir esto, desensamble y haga un lavado total con kerosene. Secar cuidadosamente la bomba antes de reensamblar. No utilice petróleos o fluidos desengrasantes para hacer el lavado. 7. Tomada la totalidad de la muestra, retire la manguera y deséchela. Tape el frasco herméticamente. 8. Llene la información de la etiqueta y péguela al recipiente.

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2.1.3

Minimizar los datos de Contaminación.

Un objetivo importante en

análisis del aceite es el monitoreo rutinario de la contaminación del aceite, se debe tener cuidado para evitar "contaminar el contaminante".

Una vez que la

contaminación atmosférica puede entrar en o con la muestra del aceite, no puede ser distinguida de la contaminación original. Los intervalos de muestreo programados son comunes en los análisis de aceites, de la coordinación entre el cliente y el área de asistencia técnica surgirá la frecuencia de muestreo y el perfil de ensayos requerida para cada equipo, de acuerdo a la severidad de las condiciones de operación. La frecuencia se puede establecer para intervalos de drenaje o para las horas de funcionamiento. La tabla1 da los intervalos comúnmente recomendados basados en las horas de funcionamiento para diversas clases de máquinas. De acuerdo con las tendencias, estos intervalos se pueden ajustar según el grado de contaminación atmosférica y de la necesidad de la limpieza de la máquina. NOTA: Los intervalos de muestreo sugeridos son simplemente una guía general. El responsable de mantenimiento puede apoyarse en las recomendaciones de los fabricantes de los equipos y en los resultados de laboratorio para establecer el intervalo adecuado de muestreo de aceite, de acuerdo con las condiciones de trabajo propias de cada equipo. 2.1.4 Rotulado de la muestra. Una muestra debe ser representativa de todo el aceite en servicio en un equipo. Las muestras deben ser recolectadas en recipientes limpios, no reactivos con el aceite, completamente secos, quedar herméticamente sellados, además los recipientes deben ser adecuados para soportar altas temperaturas sin deformarse. Evite utilizar frascos de vidrio, pues éstos podrían romperse en el transporte. Al tomar muestras de fluido hidráulico para el análisis de conteo de partículas verifique exhaustivamente la limpieza del envase. Tabla 6. Frecuencias de Muestreo de aceite recomendadas.

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Tipos de Equipos Distancia(Km) Horas 5000 Motores a Gasolina 7000 150 Motores diesel automotrices 250 Motores diesel estacionarios 30000 300 Transmisión, diferenciales, trans. finales 200 Hidráulico - equipo móvil 500-1500 Turbinas de gas - industriales 500-1500 Turbinas de vapor 500-750 Compresores de Aire/gas 500 Refrigeradores Cajas de engranajes – altas velocidades de 300 trabajo Cajas de engranajes – bajas velocidades de 1000 trabajo 500 Cojinetes 25-50 Motores del intercambio de la aviación 100 Turbinas de gas de aviación 100-200 Cajas de engranajes de aviación 100-200 Hidráulica de aviación Fuente: Jounal of the Society of tribologists and lubrication Engineers,1998 Para obtener el máximo beneficio del programa de análisis de aceite , es fundamental que se diligencie completamente los siguientes datos: 

Nombre de la empresa



Localización (ciudad, sitio)



Fecha de toma de muestra.



Especificar el tipo y la marca del equipo.



Especificar el componente del que se tomó la muestra.



Especificar el lubricante en uso ( nombre comercial, Grado ISO de Viscosidad).



Registrar el tiempo de uso del aceite (horas , años).



Registrar el consumo de aceite mientras que ha estado en uso o los rellenos efectuados al sistema, porcentaje por año.



Indicar al laboratorio cualquier mantenimiento importante realizado al equipo desde el último intervalo de muestreo.

2.2 NORMAS ASTM

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2.2.1 Determinación de la Viscosidad Cinemática. NORMA ASTM D-445. La viscosidad absoluta de un fluido es la fuerza tangencial por unidad de área necesaria para mover un plano horizontal con respecto a otro a una velocidad unitaria y que se mantiene a una distancia unitaria separado por el fluido. Cuando el espesor del fluido es un centímetro, la fuerza una dina por centímetro cuadrado y la velocidad un centímetro por segundo, la viscosidad es un poise. El método más usado para reportar la viscosidad es Segundos Saybolt Universal (SSU) o centistokes, el valor cinemático.

Estos valores se pueden convertir a otros

sistemas como el Furol, Saybolt, Engler y Redwood.  Determinación de la Viscosidad Cinemática por medios capilares.

Se han

diseñado varios tubos capilares de vidrio para obtener datos de viscosidad en aceites. Algunos de estos se muestran en la figura 16. Cada instrumento tiene sus propias características y detalles específicos de operación ( Ver Norma ASTM D-446).

Figura 16. Viscosímetro Ubbelohde (fluidos opacos) y Cannon Fenske (fluidos transparentes).

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Después de que se llena el viscosímetro, lo que se hace normalmente aplicando un ligero vacío al tubo de mayor diámetro y llevando el aceite hacia arriba en el brazo capilar, la unidad se monta firmemente en forma vertical en un baño a temperatura constante.

Se deja que el viscosímetro cargado llegue a la

temperatura del baño y se ajusta el nivel del aceite por encima de la primera marca en el capilar. Esto se puede hacer aplicando un vacío ligero en el extremo del capilar. Se mide el periodo de tiempo necesario para que el menisco del aceite dentro del capilar fluya desde la primera a la segunda marca. Si se conoce la constante de calibración del viscosímetro, el tiempo de flujo se convierte a la lectura de viscosidad cinemática:   C  t

donde: C = Constante de calibración del viscosímetro. t  intervalo de tiempo necesario para el flujo.

2.2.2

Determinación del Número de Neutralización (TAN). NORMA ASTM

D-664 y ASTM D-974 . El TAN de un aceite nuevo indica su calidad, y en un aceite usado representa su grado de descomposición. Todos los aceites durante su servicio se oxidan y si los productos de oxidación son peróxidos o ácidos orgánicos (que se forman cuando el aceite mineral reacciona con el oxígeno a altas temperaturas), producen desgaste corrosivo sobre las piezas que lubrican. Cuando el aumento en la viscosidad de un aceite usado es debido a su oxidación, el TAN aumenta. Para evaluar esta característica es necesario conocer el valor del TAN del aceite nuevo. 2.2.2.1

Indicador de color (ASTM D-974). Una cantidad de lubricante,

dependiendo del color y la acidez o basicidad, se agrega a una solución solvente (tolueno más alcohol isopropílico y agua). La mezcla monofásica resultante se

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titula con una base estándar o una solución ácida hasta que se observa el cambio de color o el punto final en el indicador adicionado (fenoftaleína). Si la muestra es fuertemente ácida, el número se puede determinar extrayendo otra porción de la muestra en agua caliente y titulando el extracto acuoso con solución de hidróxido de potasio en indicador de anaranjado de metilo.

Figura 17. Variación del TBN, TAN y de la viscosidad de un aceite de motor.

2.2.2.2 Método potenciométrico (ASTM D-664). Una muestra representativa se disuelve en una mezcla de tolueno, alcohol isopropílico y agua. La neutralización se efectúa agregando ya sea una solución de ácido clorhídrico o de hidróxido de potasio dependiendo si la muestra es básica o ácida.

Los puntos finales se

detectan potenciométricamente mediante el uso de un electrodo de referencia de calomel junto con un electrodo de vidrio protegido internamente. Para determinar el punto final se necesita una gráfica que relacione las medidas de voltaje resultantes de la lectura de titulación a los volúmenes de solución titulante. Normalmente, los puntos de inflexión de la curva indican el punto final. Sin embargo, cuando los puntos de inflexión no están bien definidos, el punto final se aproxima a la lecturas del potenciómetro que correspondan a aquellas

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determinadas para soluciones estabilizadoras no acuosas estándar. La figura 18 representa curvas de titulación para aceites típicos.

La curva A muestra

inflexiones no muy bien definidas, el punto final se debe aproximar de las lecturas correspondientes

a

aquellas

que

se

encontraron

para

las

soluciones

estabilizadoras no acuosas. La curva B muestra un punto típico de un aceite que contiene un ácido débil, mientras que la curva C muestra inflexiones comunes para aceites que contienen tanto ácidos fuertes como débiles.

Figura 18. Curvas de titulación típicas.

2.2.3

Determinación del Número Básico de Neutralización (TBN). NORMA

ASTM D-664. El TBN es básicamente una medida del potencial que tiene el aceite para neutralizar los ácidos que se vayan formando, como son: los compuestos de azufre, cloro y bromo. Este concepto se aplica principalmente a los aceites de motor y en transmisiones mecánicas y/o hidráulicas que requieren limpieza de los componentes que forman la transmisión. Esta relacionado con la capacidad detergencia-dispersancia del aceite; a medida que el valor de TBN disminuye, se reduce, por ejemplo, la capacidad de limpieza del aceite hacia las

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partes del motor, en especial la zona de la cabeza del pistón, en los anillos de compresión y raspador de aceite. 2.2.4

Determinación de la Oxidación.

método ASTM D-2272.

NORMA ASTM D-943 o TOST y

La degradación de los aceites lubricantes bajo

condiciones de servicio puede ser a menudo generada por la oxidación.

La

oxidación es la reacción química de las moléculas del aceite con el oxígeno y puede ser más o menos severa, dependiendo de factores del medio tales como agua, humedad, ácidos, contaminantes sólidos y metales catalizadores como el cobre. 2.2.4.1 Método ASTM D-943. El vaso de reacción consiste de un tubo de prueba largo con un tubo de entrada de oxígeno removible en su centro que sostiene una bobina catalizadora de cobre y acero de baja aleación. Un condensador enfriado por agua cierra el tubo y retorna los constituyentes volátiles al vaso de reacción (figura 19). Después de que se ha hecho el montaje de los equipos, se introducen 300 mL de la muestra de aceite, a 95º C, y oxígeno a una rata de 0.5 L/h. También se deben agregar 60 mL de agua destilada.

La temperatura del aceite se mantiene

constante (a 95º C) mediante un baño controlado termostáticamente. Cada 50 a 200 horas se sacan 10 mL de aceite y se le chequea el número de neutralización, ya sea por el método colorimétrico ASTM D-974 o por el potenciométrico ASTM– 664. Esta prueba se emplea básicamente para los aceites de turbinas de vapor, en los cuales la calidad se da en términos de su resistencia a la oxidación. El aceite pasa la prueba si alcanza 1000 horas de ensayo como mínimo, con un número de neutralización por debajo o máximo de 2.0.

55

Figura 19. Determinación de la estabilidad a la oxidación según la norma ASTM D-943.

2.2.4.2 Método ASTM D 2272. El método consiste en colocar una muestra del aceite nuevo o usado dentro de un recipiente hermético en el cual se encuentra alojada una bomba rotativa, inclinada 30º respecto a la horizontal figura 20. Se le agrega agua al aceite y la bomba, que gira a 100 RPM, le inyecta oxígeno a la muestra a una presión de 170 PSI. El tiempo de inducción (reacción del aceite con el oxígeno) se mide hasta el momento en que la presión del oxígeno dentro del recipiente hermético desciende 25 PSI.

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Figura 20. Bomba rotativa para la determinación de la resistencia a la oxidación.

Teóricamente, 10 minutos de inducción equivalen a un año de servicio del aceite. Este método en el caso de los aceites usados, sirve para evaluar el contenido de aditivos antioxidantes que aún le quedan al aceite, al compararlo con la resistencia a la oxidación del aceite nuevo. El límite mínimo de minutos de ensayo para un aceite nuevo es de 100 y para un aceite en servicio el 20% del valor original.

2.3 DIAGNOSTICO

Los análisis de laboratorio, son una valiosa herramienta

dentro del

mantenimiento, siempre y cuando los resultados se sepan interpretar. Poco o nada se ganaría con enviar al laboratorio un sinnúmero de muestras de aceite usado, si en el momento

de obtener los resultados el no tiene los

conceptos bien claros para interpretar y correlacionar las diferentes pruebas efectuadas. Es igualmente importante que a las muestras que se envíen al laboratorio se les realicen los análisis que realmente necesiten porque, dependiendo del tipo de aceite pueden requerir más o menos pruebas, las cuales pueden resultar importantes para un tipo de aceite e inservibles para otro. Las pruebas efectuadas que no se requieran elevan innecesariamente el costo del análisis.

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Figura 21. Ilustración de los límites superiores e inferiores en el análisis de un aceite.

2.4 DECISIONES

Como paso siguiente en el proceso del mantenimiento predictivo, y teniendo los resultados del laboratorio, el lubricador deberá tomar las decisiones pertinentes para asegurar un programa de acción para los equipos que lo requieran, ya que por medio de estas se puede detectar y corregir anomalías tales como en el diseño, calidad de los repuestos, reducir costos por consumo de lubricantes, entre otros. Todas las acciones que se tomen a partir de los resultados de los análisis de aceites deben estar encaminados a hacer que los equipos logren un mejor desempeño en la cadena productiva de la empresa, por lo tanto el encargado de tomar las decisiones debe ser una persona que conozca y domine el tema, para que sus decisiones en lugar de mejorar las condiciones de los equipos, las deterioren.